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Hochdruckmetalldampfentladungsröhre Es ist bekannt, Hochdruckmetalldamp.fentladungsröhren
mit einer oder mehreren Hauptglühelektroden aus schwer schmelzbarem Metall zu versehen.
Eine solche Elektrode ist dem Ein-Ruß einer Hochdruckmetalldampfentladung, die sich
bekanntlich durch eine Einschnürung der Entladung von einer Niederdruckentla.dung
unterscheidet, sehr gut gewachsen, so daß die Röhre eine lange Ixb,ens@@ dauer aufweist.
Sie zeigt jedoch den Nachteil einer höheren Zündspannung. Um diesen Übelstand zu
vermeiden, kann man dieser Elektrode in bekannter Weise eine Hilfsglühelektrode
zuordnen, die mit stark elektronenemettierendem Material, z. B. Erdalkalidioxpd,
versehen ist. Diese Hauptelektrode und Hilfselektrode werden nun derart angeordnet,
daß bei der Zündung die Entladung an der Hilfselektrode ansetzt, jedoch bei höher
werdendem Dampfdruck auf die Hauptelektrode aus schwer schmelzbarem Metall übergeht.
Man hat dazu diese Hauptelektrode etwa mit Hilfe eines Stieles an der Hilfsglühelektrode
befestigt und, von der Entladungsbahnaus gesehen, vor dieser Hilfselektrode angeordnet,
so daß sie nach erfolgter Zündung durch die von der Hilfselektrode ausgehende Entladung
geheizt wird. Der Augenblick des überspringens der Entladung von der Hilfselektrode
auf die Hauptelektrode soll nun durch geeignete Bemessung des Abstandes zwischen
Hilfs- und Hauptelektrode eingestellt werden. Je kürzer dieser Abstand gewählt wird,
um so länger wird .es dauern, bevor die Entladung überspringt, d. h. um so höher
wird der Dampfdruck beim Überspringen geworden sein.
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Bei einer bestimmten Länge der im normalen Betrieb benutzten Entladungsbahn
bedeutet jedoch eine Vergrößerung des Abstandes zwischen Haupt- und Hilfselektrode
eine Verlängerung der von der Hilfselektrode ausgehenden Entladungsstrecke, die
beim Inbetriebsetzen gezündet werden muß, was somit eine Vergrößerung der Zündspannung
mit sich bringt. Überdies hat eine Vergrößerung des Abstandes zwischen Haupt- und
Hilfselektrode den Nachteil, daß der Raum hinter der Hauptelektrode größer wird,
wodurch die Gefahr entsteht, daß dieser Raum beim Betrieb der Röhre eine zu niedrige
Temperatur erhält. Dieser Gefahr muß dann wieder durch besondere Maßnahmen, wie
wärmeisolierende Einkapselung des Rohrendes oder Erhitzung des Rohrendes durch Heizkörper,
begegnet werden.
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Die Erfindung bezieht sich auf Hochdruckmetalldampfentladungsröhren
mit mindestens einer Hauptglühelektrode aus schwer schmelzbarem Metall und einer,
von der Entladumgsbahn
aus gesehen, hinter dieser Hauptelektrode
angeordneten, mit stark elektronenemittierendem Material versehenen Hilfsglühelektrode,
die bei der Zündung der Röhre als Ansatzstelle der Entladung dient, welche jedoch
bei höher werdendem Dampfdruck auf die Hauptelektrode übergeht, und h,ät zum Zweck,
den Übergang der Entladung in sicherer Weise und mit einfachen Mitteln zu ermöglichen
und dabei die obenerwähnten Übelstände zu beseitigen.
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Gemäß der Erfindung wird zwischen dem Stromzuführungsdraht der Hauptelektrode
und dem Stromzuführungsdraht der Hilfselektrode ein nicht mit der Hauptentladungs:
bahn in Reihe liegender Widerstand angeordnet.
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Bei Wechselstrqmbetrieb wird die Röhre mit zwei solchen Elektrodensätzen
versehen; bei Gleichstrom genügt nur ein solcher Elektrodensatz, der als Kathode
benutzt wird, während die Anode anders konstruiert sein kann.
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Bei der Zündung der Röhre setzt die Entladung zuerst an der Hilfselektrode
an, die von einem besonderen Heizstrom oder zweckmäßiger durch die Entladung geheizt
wird, so daß der Strom über den Widerstand gießt. Die Röhre erwärmt sich, wodurch
der Dampfdruck und der Spannungsgradient (Spannungsabfall je Längeneinheit der Entladungsstrecke)
steigen. Wenn der Strom mit kleinerem Spannungsverlust über die Hauptelektrode fließen
kann, hat die Entladung die Möglichkeit, von der Hilfselektrode auf die Hauptelektrode
überzugehen. Die Zeitspanne zwischen der Zündung und diesem Übergang kann durch
Einstellen der Größe des Widerstandes geregelt werden und kann derart eingestellt
werden, daß die Hilfselektrode im Niederdruckgebiet und die Hauptelektrode im Hochdruckgebiet
der Entladung den Strom führt. Die Einstellung des Widerstandes kann nach Abschmelzen
des Entladungsraiunes vorgenommen werden. Auch kann die erwähnte Zeitspanne nach
Fertigstellen der Röhre geändert werden, ohne daß im Innern der Röhre etwas geändert
zu werden braucht. Der Abstand zwischen der Haupt- und Hilfselektrode kann unabhängig
von der erwünschten Zeitspanne zwischen Zündung und übergehen der Entladung so gewählt
werden, wie es mit Hinsicht auf die Zündspannung und Erwärmung der Röhre am günstigsten
ist.
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Das sichere und schnelle Aufheizen der Hauptelektrode kann noch dadurch
gefördert werden, daß; von- der Entladungsbahn aus gesehen, vor der Hauptelektrode
in bekannter Weise ein mit einer Öffnung versehener Schirm angeordnet wird, der
die von der Hilfselektrode ausgehende Entladung zusammendrängt und längs der Hauptelektrode
führt. Dieser Schirm fängt auch einen großen Teil der von den Elektroden zerstäubten
Materialteilchen auf.
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Die Zeichnung stellt beispielsweise eine Entladungsröhre gemäß der
Erfindung dar. Fig. i gibt einen Längsschnitt dieser Röhre wieder; Fig. 2 zeigt
perspektivisch eine Hauptelektrode dieser Röhre.
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Die abgebildete, aus Quarz bestehende und zum Aussenden von sichtbarem
Licht oder ultravioletten Strahlen geeignete Entladungsröhre i ist zylinderförmig
und enthält an jedem Ende eine in der Rohrachse angeordnete wendelförmige Hilfselektrode
2, die mit einem Gemisch von Barium- und Strontiu-moxyd bedeckt ist. Vor jeder Elektrode
2 befindet sich eine Hauptelektrode 3, die aus einem Wolframdraht besteht; der einen
senkrecht zu der Rohrachse stehenden, ungefähr kreisförmigen Teil q. (Fig. 2) und
einen in
der Rohrachse- liegenden Teil 5 besitzt. Die Röhre enthält weiter
zwei Quarzschirme 6, die je eine zentrale Öffnung 7 aufweisen, welche sich in kurzem
Abstand vor dem Elektrodenteil5 befindet. Um einen guten Ausgleich des Gas- und
Dampfdruckes im mittleren Röhrenteil und in den Rohrenden zu erleichtern, können
die Schirme 6 an ihren Rändern noch eine oder mehrere <5ffnungen aufweisen.
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Zwischen dem Stromzuführungsdraht ä jeder -Elektrode 3 und dem Stromzuführungsdraht
9 jeder Hilfselektrode 2 ist außerhalb des Entladungsraumes ein Widerstand io geschaltet.
Zweckmäßig wird dieser Widerstand im Sockel angeordnet, so daß die fertige Entladungsröhre
nur zwei Kontakte aufweist, die, wie in der Zeichnung gestric elt angegeben ist,
über eine Vorschaltdrosselspule i i an, eine Wechselstromquelle 12 angeschlossen
werden können.
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Die Röhre ist mit einer Edelgasfüllung, z. B. bestehend aus Argon
unter einem Druck von 5 mm Quecksilbersäule, versehen und enthält überdies eine
Menge Quecksilber, die zweckmäßig derart dosiert wird, daß die ganze Menge bereits
verdampft ist, bevor die Röhre ihre normale Betriebstemperatur erreicht hat, so
daß der Quecksilberdampf beim Betrieb ungesättigt ist -und der Dampfdruck sieh bei
Schwankungen der Speisespannung oder bei Änderungen der Abkühlungsverhältnisse nur
wenig ändert.
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Beim Inbetriebsetzen fließt der Strom zuerst über die Hilfselektroden
2. Die von dies-en Hilfselektroden ausgehende Entladung wird von den Schirmen 6
zusammengedrängt und lä,ilgs der Elektro$enteile 5 geführt, die
von
der Entladung aufgeheizt werden. Wenn der Dampfdruck (und somit der Gradient) einen
genügend hohen Wert erreicht hat und die Elektrodenteile 5 auf eine genügend hohe
Temperatur gebracht sind, geht die Entladung von den Hilfselektroden 2 auf die Hauptelektroden
3 über, wobei die Entladung vornehmlich an den Enden der Elektrodenteile 5 angreift.
Im normalen Betrieb führen die Hilfselektroden 2 keinen oder nur einen vernachlässigbar
geringen Strom. Die Zeitspanne zwischen der Zündung und dem übergang der Entladung
hängt von der Größe der Widerstände i o ali.
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In einer bestimmten Röhre war der ,gegenseitige Abstand der Elektrod@enteile
5 etwa i ä cm und der Abstand zwischen den Hilfs-,elektroden ungefähr i9 cm, während
die Widerstände i o eine Größe von 5 Ohm hatten und die Stromstärke der Röhre nach
Erreichung des normalen Betriebszustandes 4,5 AmP. betrug. Die Brennspannung dex
Entladung kurz nach der Zündung war etwa 2o Volt, wogegen die im normalen Betriebszustand
120 Volt war, während sie in dem Augenblick, in dem die Entladung von den Hilfselektroden
auf die Hauptelektroden überging, ungefähr 4o Volt betrug.