DE1010636B

DE1010636B - Huellen fuer Gasentladungsstrahler und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1010636B
Application number: DEH18177A
Authority: DE
Original assignee: Heraeus Schott Quarzschmelze GmbH
Current assignee: Heraeus Schott Quarzschmelze GmbH
Priority date: 1953-10-31
Filing date: 1953-10-31
Publication date: 1957-06-19

Description

DEUTSCHES

Nach einem früheren Vorschlag werden für die Hüllen von Gasentladungsstrahlern Quarzgläser verwendet, deren Reinheitsgrad höher liegt, als er durch die unmittelbaren Erfordernisse des Verwendungszweckes bedingt ist. Hierdurch wird die Lebensdauer der Gasentladungsstrahler in beträchtlichem Maße erhöht. So werden die bekannten Alterungserscheinungen und überraschenderweise auch die störende Verfärbung der Strahlerhüllen erheblich herabgesetzt, so daß der Mehraufwand für die Verwendung der hochwertigen Quarzgläser neben diesem technischen Fortschritt nicht ins Gewicht fällt. Die hierfür erforderlichen Quarzgläser lassen sich beispielsweise herstellen, indem möglichst reine Ausgangsstoffe unter Ausschaltung von Verunreinigungsmöglichkeiten beim Schmelz- und Aufbauprozeß unter hohen Temperaturen, beispielsweise oberhalb 2000° C, in einer Atmosphäre von Gasen verarbeitet werden, welche das Eindringen fremder Elemente verhindern und fremde Elemente in leichtverdampfende Verbindungen überführen.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die Hüllen für Gasentladungsstrahler einen überragenden technischen Fortschritt bringen, wenn sie aus einem halogenbehandelten reinen Quarzglas gefertigt sind. Die Hüllen für Gasentladungsstrahler bestehen gemäß der Erfindung aus einem mit Halogen, insbesondere Chlor oder mit halogenabspaltenden Verbindungen bei der Herstellung oder Verformung behandelten Quarzglas, das praktisch keine leitenden Elemente, wie Metalle oder Kohlenstoff, sowie keine Metalloide, wie Arsen oder Tellur, oder Verbindungen solcher Elemente enthält und das auch zweckmäßigerweise weitgehend frei ist von Wasserstoff, Hydroxylgruppen enthaltenden Siliziumverbindungen und niederen Oxyden des Siliziums als Siliziumdioxyd.

Das _ chlorbehandelte Quarzglas stellt ein reines Quarzglas dar, das praktisch keine Verunreinigungen enthält, welche die Lebensdauer der Hüllen von Gasentladungsstrahlern herabsetzen könnten. Zusätzlich zeigen aber gerade die aus halogenbehandeltem Quarzglas bestehenden Hüllen für Gasentladungsstrahler gegenüber den aus anderen hochwertigen Quarzgläsern bestehenden Hüllen eine weitgehende Überlegenheit, vor allem setzt die Alterung erst später ein, und es wird eine größere Gleichmäßigkeit der Alterung über die gesamte Länge des Gasentladungsstrahlers hinweg bewirkt. Hierfür dürften noch besondere Ursachen maßgebend sein. Sie sind nach Beobachtungen der Anmelderin wahrscheinlich darin zu suchen, daß die hochmolekularen Siliziumhalogenide, die sich in geringsten Mengen unter der Einwirkung der Halogenbehandlung bilden, die Reaktionsfähigkeit des Quarz-Hüllen für Gasentladungsstrahler und
Verfahren zu ihrer Herstellung

Anmelder:

Heraeus Quarzschmelze G.m.b.H.,
Hanau/M., Rohrstraße

glases gegen thermische und chemische Einflüsse bedeutend herabsetzen, insbesondere gegen die photochemischen Beanspruchungen, wie sie in Gasentladungsstrahlern auftreten. Während also der Gehalt des Quarzglases an den verschiedensten metallischen und nichtmetallischen Stoffen, beispielsweise auch an Wasserstoff und niederen Oxyden

²S des Siliziums, wie Siliziummonoxyd im allgemeinen schädlich ist, hat sich demgegenüber der Einbau von Siliziumchloriden in das SiO₂-Gefüge nicht als nachteilig, sondern sogar als vorteilhaft herausgestellt. Es handelt sich hierbei um die neuerdings beschriebenen hochmolekularen Siliziumchloridverbindungen, welche teilweise sogar bis zu Temperaturen von 800 bis 900° C beständig sind. Es ist anzunehmen, daß die bei intensiver Chlorbehandlung zumindest an der Oberfläche in das Gefüge des Quarzglases miteingelagerten hochmolekularen Siliziumchloride die Ursache für die Herabsetzung der Reaktionsfähigkeit des Quarzglases sind. Hierdurch wird der Beginn der Entglasung bei höheren Temperaturen zeitlich erheblich verschoben, wodurch die Abnahme der UV-Intensität des Strahlers, beispielsweise eines Quecksilberhochdruckbrenners, erst nach einer bedeutend längeren Betriebszeit einsetzt.

Um das Ziel der Erfindung vollständig zu erreichen, ist es deshalb notwendig, daß bei dem Herstellungs- oder Verformungsverfahren des Quarzglases Chlor in ausreichender Konzentration gerade an der Stelle zugegen ist, an der das Schmelzen, der Aufbauprozeß des Quarzglases oder dessen Verformung vor sich geht. Wenn auch die Anwesenheit kleiner Mengen von Wasserstoff oder Chlorwasserstoff neben dem Chlor im allgemeinen sogar vorteilhaft ist, so ist es beim Verfahren zur Herstellung von Hüllen nach der Erfindung erforderlich, daß an der Stelle, wo das Quarzglas erschmolzen, aufgebaut

709 549/320

3 4

oder verformt wird, das Chlor im Überschuß vor- binden. Um darüber hinaus jedoch sicher zu sein, daß handen ist. kein Wasserstoff mehr das Schmelzgut reduzierend

An Stelle von oder neben elementarem Chlor kann beeinflußt oder sich in das Schmelzgut einlagern kann, bei der Herstellung oder Verformung des Quarz- empfiehlt es sich, die Menge des Chlorgases über glases für Hüllen für Gasentladungsstrahler nach der 5 1 Molprozent, im allgemeinen über 5 bis zu 30 Mol-Erfindung eine flüchtige Chlorverbindung verwendet prozent, vorzugsweise zwischen 15 und 25 Molwerden, wenn die Bedingungen dabei so gewählt sind, prozent, bezogen auf die Mole des verbrannten Gasdaß bei der Zersetzung dieser Chlorverbindung die gemisches, zu wählen.

obenerwähnte hohe Chlorkonzentration gewähr- Wenn fremde Gase auch im Hinblick auf die ther-

leistet ist. io mischen Verhältnisse bei der Herstellung eine Beim folgenden seien einige Beispiele gegeben für die lastung darstellen, so ist die Anwesenheit indiffe-Herstellung des Quarzglases für Hüllen für Gasent- renter Gase wie Stickstoff oder Edelgas nicht ausgeladungsstrahler nach der Erfindung, und zwar zu- schlossen, unter Umständen bringen sie sogar den nächst Beispiele für die Herstellung des Quarzglases Vorteil, daß sie die Einlagerung anderer Verunreiniaus Kieselsäure, insbesondere aus gekörntem Berg- 15 gungen erschweren oder verhindern, kristall. Eine obere Grenze für die Chlorkonzentration ist

Es sind Verfahren bekannt, bei denen das Quarz- im Hinblick auf die Forderung der Reinheit des glaspulver auf einen Quarzglaskern in einer für den Quarzglases nicht gegeben. Lediglich die thermischen herzustellenden Quarzglaskörper zweckmäßigen Form Verhältnisse ergeben, wenn das Chlor nicht vorin geeigneter Verteilung über Teile der Kernober- 20 erhitzt wird, für den Fachmann von selbst eine obere fläche aufgestreut und dabei gleichzeitig durch Er- Grenze dieser Konzentration. Die Temperatur an hitzen des Kerns und des Pulvers an den Kern ange- der Stelle des Aufbaues muß mindestens 1600 bis schmolzen wird. Hierbei hat man die Verwendung 1800° C betragen und soll zweckmäßig oberhalb von von elektrischen Lichtbogen und von Gebläseflammen 1900°, insbesondere bei 2000 bis 2200° C, liegen, vorgeschlagen. Auch ist eine Erhitzung in einem 25 Im allgemeinen genügt die Forderung, daß der Widerstandsofen oder Hochfrequenzofen möglich. Strom des Chlors bzw. des das Chlor durch Zer-Zur Herstellung der Hüllen nach der Erfindung wird Setzung liefernden Gases ungefähr die gleiche oder nun bei diesem im folgenden als »Aufbau« bezeich- eher eine noch etwas größere Geschwindigkeit und neten Prozeß gleichzeitig elementares Chlor oder kinetische Energie hat als die Flatnmengase, damit daneben oder an seiner Stelle eine flüchtige Chlor- 30 das Chlor mit den zur Einschmelzung gelangenden \'erbindung zugegeben, die bei der hohen Temperatur Kieselsäureteilchen an der jeweiligen Oberfläche des des Aufbaues Chlor abspaltet, beispielsweise Chlor- Rohlings für eine Reaktion mit den Verunreinigungen wasserstoff. in ausreichendem Maße zur Verfugung steht.

Wenn bei einer bevorzugten Ausführungsform des Eine beispielsweise Ausführungsform des VerHerstellungsverfahrens zur Erhitzung einer Sauer- 35 fahrens zur Herstellung von Hüllen nach der Erstoff-Wasserstoff-Flamme benutzt wird, ist dafür findung sei an Hand der Fig. 1 erläutert: Sorge zu tragen, daß die Wasserstoffkonzentration Ein zylinderförmiger Quarzglaskörper 1 wird in

nicht zu hoch wird, sondern daß eher die Konzen- einem Ofen 2 aus einem hochfeuerfesten Werkstoff, tration an Sauerstoff in der Flamme höher ist, oder beispielsweise Tonerde, Silimanit oder Quarzsteinen aber die Chlorkonzentration muß entsprechend er- 4° um seine Längsachse gedreht. Auf die mittels des seithöht werden. Hch angebrachten Gebläses erhitzte Fläche des Dabei ist es beim Aufbau und Erschmelzen der Zylindermantels dieses Kerns 1 werden Bergkristall-Quarzglaskörper mittels Gasflamme in Gegenwart von körner 3 gleichmäßig aufgestreut. Die Streueinrich-Chlor erforderlich, das Chlor oder die chlorabspalten- tung besteht beispielsweise aus einem Trichter, dessen den Gase so zuzuführen, daß ihre Moleküle nicht ⁴S Ausfluß durch ein einfaches Rohr geregelt wird. Zur unter dem Einfluß der Strömung der Heizflamme von feineren Dosierung kann hierfür ein mit einer der Stelle des Aufbaues des Quarzglases abgedrängt Transportschnecke ausgerüstetes zylindrisches Quarzwerden. Es genügt nicht, das Quarzglas in einem glasrohr verwendet werden, wobei der feingekörnte Raum, der unter einem gewissen Chlorgasdruck steht, Bergkristall aus einem Vorratsgefäß in den hinteren aufzubauen, vielmehr muß das Chlorgas oder das So Teil der Transportschnecke einläuft und durch chlorabspaltende Gas so der Fläche zugeführt werden, Drehung des Schneckenantriebes mittels Motor und daß die Chlormoleküle ungefähr mit Flammen- Getriebe in das Fallrohr 4 hineingeführt wird. Dageschwindigkeit an die Einschmelzstelle gelangen, durch ist eine gleichmäßig auf engen Raum be- oder die Gase müssen unter besonderem Druck durch schränkte Beschickung des Schmelzlings mit Kieseleine Beschleunigungsdüse an die Oberfläche des 55 säurekörnchen gewährleistet. Die Beheizung erfolgt Schmelzlings herangebracht werden. An jeder Stelle durch den Brenner 5, der mit Wasserstoff 6 und der Oberfläche soll eine Mindestkonzentration von Sauerstoff 7 derart gespeist wird, daß die günstigste Chlor vorhanden sein, derart, daß die nicht durch die Temperatur an dem aufzubauenden Rohling entsteht, oxydierende Wirkung, insbesondere des Sauerstoffs, In die Brennerdüse hinein ragt das Mischrohr 8, in erfaßten Wasserstoffatome mindestens die gleiche ^go welches ein Chlorzuführungsrohr 9 und eine Menge Chlor vorfinden. Zweckmäßig soll gegenüber Sauerstoffdüse 10 hineinmünden. Es wird Sauerstoff dem sich durch das Massenwirkungsgesetz ergebenden unter einem Überdruck von 0,5 bis 1 Atm. durch Gleichgewicht sogar ein erheblicher Chlorüberschuß diese Düse 10 zugeführt, wobei eine so große vorhanden sein. Geschwindigkeit entsteht, daß das seitlich zugeführte Wird bei der Herstellung der Hüllen von Gas- ⁶5 Chlor auf die Flammengeschwindigkeit beschleunigt entladungsstrahlern nach der Erfindung das Quarz- wird. Dabei beginnt schon vor der Brenneraustrittsglas mittels Gasen erschmolzen, so ist es vor allem düse die Mischung des Chlors mit den Brenngasen, erforderlich, den nicht durch den zugeführten Sauer- Der Brenner besteht zweckmäßig aus einem widerstoff bzw. den vorhandenen Luftsauerstoff gebun- standsfähigen, hochhitzebeständigen Werkstoff wie denen, noch freien Wasserstoff mittels Chlor zu 70 beispielsweise Quarzglas oder Sinterkorund. Vorteil-

haft ist die Brennerspitze doppelmantelig ausgeführt und wassergekühlt.

Eine weitere Ausgestaltung der Chlorzuführung stellt der Brenner mit Düse nach Fig. 2 dar. In die Brennerdüse 11, die von der Zuleitung 12 und 13 mit Wasserstoff bzw. mit Sauerstoff gespeist wird, ist eine mit Chlor gespeiste Düse 14 eingeführt, die so bemessen ist, daß die Geschwindigkeit des Chlors der Flammengeschwindigkeit etwa entspricht oder sie nach Möglichkeit sogar noch übertrifft.

Das Aufbauverfahren läßt sich auch mit elektrischer Beheizung durchführen, indem sich der Quarzglaskörper (Kern) innerhalb eines elektrischen Ofens dreht und die zu verschmelzenden Quarzkörner von oben aufgestreut werden, wobei der Aufbaufläche durch eine von oben in den Ofen hineinragende Düse Chlor zugeleitet wird, das wiederum in einer ausreichenden Menge zur Verfügung stehen soll, um die Verunreinigungen in Form flüchtiger Verbindungen zu entfernen. Neben dem Chlor wird hierbei gegebenenfalls Chlorwasserstoff oder auch Wasserstoff zugeleitet, um die Reaktionsfähigkeit zu erhöhen, im allgemeinen aber nicht mehr als etwa 30°/o, vorzugsweise 5 bis 15°/o.

Eine Anordnung hierfür ist in der Fig. 3 dargestellt.

In einer elektrisch beheizten Muffel 15 wird ein Kieselsäurekörper 16, der auch aus einem geringerwertigen Kieselsäurewerkstoff, wie beispielsweise Quarzgut, bestehen kann, um seine Längsachse gedreht. Durch ein wassergekühltes Streurohr 17 fällt ein stetiger Strom von Bergkristallkörnern, der durch die Streuvorrichtung 18 zugeführt wird, auf die Oberfläche des Kernkörpers 16. Chlorgas wird unter Überdruck beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 40 bis 180 m/sec, vorzugsweise von 120 bis 160 m/sec, durch die Düse 19 auf die Oberfläche des Kernkörpers 16 geleitet. Um die Reaktionsfähigkeit zu erhöhen, werden gleichzeitig mittels einer Düse 20 Spuren von Wasserstoff zugeführt. Auch hierbei soll das Chlor mit der obengenannten hohen Geschwindigkeit zugeführt werden, damit während des Einschmelzvorgangs eine hinreichende Umspülung der Bergkristallkörner durch das Chlorgas gewährleistet wird.

Aus dem Quarzlager, das nach diesen in den Fig. 1 bis 3 wiedergegebenen Verfahrensbeispielen gewonnen ist, werden die Hüllen für Gasentladungsstrahler nach der Erfindung hergestellt. Hierdurch wird nun in jedem Fall ein sehr bedeutender Fortschritt der UV-Durchlässigkeit und der Haltbarkeit der Hüllen der Gasentladungsstrahler erzielt.

Das Quarzglas enthält keine eingelagerten Fremdelemente; diese bilden mit dem Chlor leichtflüchtige Verbindungen und entweichen als solche. Beispielsweise sind so Fremdelemente wie Natrium, Magnesium, Kalzium, Barium, Aluminium, Kupfer, Zink, Titan oder Eisen als Chloride entfernt. Dadurch zeigen die Quarzglashüllen nach der Erfindung eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Rekristallisation, da Kristallisationskeime weitgehend ausgeschlossen sind.

Der Einfluß von Verunreinigungen des Quarzglases in Form von eingeschlossenen Gasen ist je nach Art der Gase etwas verschieden. Die Anwesenheit geringer Mengen indifferenter Gase wie Edelgase, Stickstoff und auch von Sauerstoff, wie sie beim Erschmelzen oder Verformen des Quarzglases beispielsweise durch die Gegenwart von Luft eintreten können und die beispielsweise dann als Einschlüsse im 7c fertigen Quarzglas vorliegen, haben eine kleinere schädliche Wirkung als Einschlüsse von Wasserstoff oder anderen Gasen. Sehr leicht flüchtige Gase von der Art des Wasserstoffs können nämlich einen reduzierenden Einfluß ausüben, so daß niedere Siliziumoxyde, insbesondere Siliziummonoxyd, entstehen, welche die chemischen Eigenschaften und die Strahlendurchlässigkeit des Quarzglases nicht unerheblich beeinträchtigen.

Das oben beschriebene chlorbehandelte Quarzglas enthält zweckmäßig auch praktisch keinen freien Wasserstoff und keine Hydroxylgruppen mehr; das Gefüge des Quarzglases ist also dann weit mehr als bei allen anderen bekannten Bergkristallschmelzverfahren aus SiO₂- bzw. SiO₄-Tetraedern aufgebaut.

Es kommt demnach für die Güte des Werkstoffes der Hüllen der Gasentladungsstrahler nicht nur auf die Verunreinigungen an, die vom Quarzglas beispielsweise beim Abrauchen mit Fluorwasserstoffsäure zurückbleiben, sondern daneben spielt auch der Gehalt an flüchtigen Stoffen eine gewisse Rolle und sogar der Gehalt an Verbindungen, welche die gleichen Elemente wie das Siliziumdioxyd selbst enthalten, nämlich der Gehalt an niederen Oxyden des Siliziums als Siliziumdioxyd, insbesondere der Gehalt an Siliziummonoxyd.

Für den Fall, daß man die Chlorbehandlung besonders intensiv durchführen will, läßt sich sogar ein Quarzglas erhalten, das frei von Fluoreszenz ist. Fluoreszenz entsteht bekanntlich durch Störstellen im Gitteraufbau eines Stoffes, und schon geringste Spuren eines fremden Elementes können Fluoreszenz auslösen, die dann erst bei Zugabe einer wesentlich größeren Menge des fremden Elementes wieder verschwindet. Die Fluoreszenzfreiheit kann somit als Beweis höchster Reinheit angesehen werden, wenn man weiß, daß es sich von vornherein nur um geringe Zusatzmengen von fremden Stoffen handeln kann.

Die Tatsache, daß die Hüllen der Gasentladungsstrahler nach der Erfindung weitgehend von Wasserstoff frei sind, bringt noch weitere erhebliche Fortschritte. Bei der Herstellung werden die Pump- und Ausheizzeiten nicht unwesentlich durch das Fehlen des Wasserstoffes abgekürzt. Außerdem entfällt die Störung, die beim Betrieb solcher Gasentladungsstrahler sonst auftritt, wenn nämlich der aus der Gefäßwandung austretende Restwasserstoff die Ionisation der Gasentladungsstrecke ungünstig beeinflußt.

Wie schon eingangs besprochen, ist ein bei ausreichender Chlorbehandlung auftretender geringer Gehalt an temperaturbeständigen, hochmolekularen Siliziumchloriden nicht schädlich, weil dann die Alterung eines solchen Quarzglases weit gleichmäßiger über die gesamte Länge des Gasentladungsstrahlers hinweg erfolgt, und deshalb bei Verwendung der chlorbehandelten Quarzgläser im Vergleich zu der anderer hochwertiger Quarzgläser die Lebensdauer der Hüllen von Gasentladungsstrahlern höher ist.

Die Fortschritte in der Haltbarkeit wirken sich bei den UV-Strahlern der verschiedensten Art aus, insbesondere auch bei Strahlern für technische und Beleuchtungszwecke. Hierfür hat man vor allem Hochdruck- und Höchstdruck-Quecksilberentladungsstrahler, insbesondere Strahler mit einer die Zündung bewirkenden zusätzlichen Gasfüllung im allgemeinen einer Edelgasfüllung, benutzt, deren Hüllen bzw. Entladungsgefäße die Form eines Rohres mit geringem Querschnitt oder eine Kugel- oder Kapillar-

Wirkungen wie Chlor, und es sind daher die gleichen Vorschriften, wie oben für Chlor angegeben, zu beachten. Bei Fluor treten jedoch Schwierigkeiten hinsichtlich der für die Apparatur zu verwendenden 5 Werkstoffe auf; man ist auf Stoffe wie Platin und Platinlegierungen angewiesen, wobei außerdem eine unzulässige Erwärmung durch eine zusätzliche Kühlung vermieden werden muß.

An Stelle bei der Herstellung eines für Hüllen von

form haben. Diese Hüllen aus Quarzglas sind auf ihrer Innenwand infolge der hohen Energiedichte einer besonders hohen thermischen Beanspruchung unterworfen; die Temperatur kann bis auf 600° C und höher steigen. Schon bei den Quecksilberentladungsstrahlern, wie sie bei der Herstellung von technischen und therapeutischen UV-Strahlern Verwendung finden, treten infolge der »Verätzung« und Verfärbungen der Quarzglashülle im Laufe des

Gebrauchs des Strahlers Alterungserscheinungen auf 10 Gasentladungsstrahlern nach der Erfindung geeigne- und bei den bisherigen Gasentladungslampen für ten Quarzglases vom Siliziumdioxyd auszugehen, Beleuchtungszwecke werden nach noch erheblich können mit Vorteil auch andere Siliziumverbindungen kürzerer Zeit bereits Entglasungserscheinungen und als Ausgangsmaterial benutzt werden, die sich bei den Verfärbungen beobachtet, welche die praktische Ver- hohen Temperaturen unter Bildung von Siliziumwendung dieser Beleuchtungskörper sehr fragwürdig 15 dioxyd zersetzen, insbesondere solche Verbindungen, machen. die hydrolytisch unter Bildung von Siliziumdioxyd Der Unterschied in der Lebensdauer zwischen den gespalten werden. Für manche Anwendungszwecke bisherigen Entladungsröhren und den Entladungs- bewähren sich auch die Silane als Ausgangsmaterial, Strahlern nach der Erfindung ist nun infolge der die sich in Gegenwart von Wasserdampf oder Sauer-Herabsetzung der beschriebenen Störungen sowohl 20 stoff zu Siliziumdioxyd umsetzen. Die Bedingungen bei technischen und therapeutischen UV-Strahlern für die Zufuhr von Chlor oder Chlorverbindungen als auch bei Beleuchtungslampen sehr groß. Ohne be- entsprechen dabei den oben für den Aufbau des sonderen technischen Aufwand wird die Zeit bis zum Quarzglases aus Siliziumdioxyd geschilderten. Für Beginn der die Lichtausbeute störenden Entglasung manche Anwendungszwecke genügt unter Umständen verzögert; außerdem wird nach Beginn der Ent- 25 auch die Verwendung von siliziumorganischen Verglasung deren Fortschreiten über die Länge des bindungen als Ausgangsstoff.

Strahlers hin erheblich verlangsamt, so daß eine viel Ferner wird oft mit Vorteil bei der Herstellung größere Lebensdauer erzielt wird. der Hüllen der Gasentladungsstrahler gemäß der Er-Anstatt bei der Herstellung der Hüllen nach der findung das Chlor nicht oder nicht ausschließlich als Erfindung die Chlorbehandlung bei der Herstellung 30 Element zur Anwendung gebracht, sondern es wird in des Quarzglases selbst, also beim Aufbau des Form von Verbindungen zugegeben, die sich bei den Rohlings, anzuwenden, läßt sie sich auch bei der Ver- hohen Temperaturen bei der Herstellung des Quarzformung, also insbesondere bei dem Ausziehen der glases in gasförmigem Zustand unter Chlorabspaltung Rohre für die Brennerhüllen durchführen, oder ge- zersetzen oder durch Reaktion mit anderen Gasen gebenenfalls sowohl beim Aufbau des Quarzglases als 35 Chlor freigeben. Hierbei können, wie bereits beauch bei dessen nachträglicher Verformung. sprachen, auch Verbindungen wie Chlorwasserstoff-Bei der Behandlung des fertiggebildeten Quarz- säure, zumindesten als Zusatz zu elementarem Chlor, glases mit Chlor während des Verformens handelt es Verwendung finden, die bei der hohen Temperatur zu sich zunächst um eine oberflächliche Beeinflussung einem gewissen Teil unter Chlorabspaltung zerder Quarzwände, deren Tiefenwirkung begrenzt ist. 40 fallen. Insbesondere kommen auch Chlorverbindungen Für die Herstellung von Hüllen von Gasentladungs- in Betracht, die bei den hohen Temperaturen, beistrahlern reicht vielfach bereits diese begrenzte Chlor- spielsweise in einer Sauerstoff-Wasserstoff-Flamme einwirkung aus, da es sich bei der Beanspruchung hydrolytisch unter Bildung von Siliziumdioxyd und dieser Hüllen während des Betriebes des Strahlers im Chlorwasserstoff säure oder andere Halogenwasserstoffwesentlichen um reine Oberflächenwirkungen handelt, 45 säuren zerlegt werden. Hierzu gehören die Silizium-

da die Hüllen vorzugsweise innen thermisch und ehe- chloride, beispielsweise SiCl₄, Si₂Cl₆ und Si₃Cl₈, misch beansprucht werden. Es genügt also, daß das ferner verkettete Siliziumverbindungen mit gleich-Rohmaterial während des Rohrziehverfahrens der zeitigem Chlor- und Wasserstoffgehalt und andere Einwirkung des Chlors oder einer flüchtigen chlor- Siliziumhalogenide, wie Fluoride, Bromide und abspaltenden Verbindung ausgesetzt wird. Dabei 50 Jodide. Auch die Hüllen für Gasentladungsstrahler kann Chlorwasserstoff, Wasserstoff oder Wasser- nach der Erfindung, die auch aus Quarzgläsern bedampf, wie beschrieben, in begrenzter Menge zu- stehen, welcher unter Verwendung dieser eben gegesetzt werden. Das Rohrziehverfahren an sich kann
nach den bekannten Verfahren durchgeführt werden.
Die Chlorbehandlung kann dabei in ähnlicher Weise, 55
wie oben für die beschriebene Chlorbehandlung beim
Erschmelzen des Quarzglases beschrieben, durchgeführt werden. Die Wirkung des Chlors ist an der
Stelle der höchsten Temperatur, also innerhalb des

Ziehofens oder Ziehgebläses, am größten, also ins- 60 den einzelnen Arbeitsvorgängen des Herstellungsbesondere dort, wo beispielsweise Temperaturen von Verfahrens keine Verunreinigungen in das Quarzglas etwa 1800° C und darüber herrschen. hineinkommen. Auf diese Weise wird höchste Reii-

Wenn auch die Durchführung des Verfahrens zur heit mit den erwähnten großen Fortschritten bei den Herstellung von Hüllen nach der Erfindung mit Chlor Hüllen der Gasentladungsstrahler gewährleistet, die einfachste und wirtschaftlichste ist, so lassen sich 65 Darüber hinaus bietet jedoch das Verfahren zur Herdie beschriebenen Verfahren doch auch für die Ver- stellung von Hüllen nach der Erfindung den Vorteil, wendung der anderen Halogene unter Beachtung des daß auch bei Verwendung von etwas weniger reinen dem Fachmann geläufigen unterschiedlichen Ver- Werkstoffen als Ausgangsmaterial, beispielsweise bei haltens der verschiedenen Halogene modifizieren. Verwendung von Bergkristallen mit Einschlüssen, dia Insbesondere zeigt Fluor grundsätzlich die gleichen 70 Verunreinigungen bei der fertigen Hülle doch weit

nannten Ausgangsstoffe hergestellt sind, zeichnen sich durch hohe Alterungsbeständigkeit aus.

Zweckmäßig wird bei der Durchführung des Herstellungsverfahrens von Hüllen nach der Erfindung entsprechend dem eingangs erwähnten Vorschlag ein besonders reines Siliziumdioxyd als Ausgangsstoff verwendet und auch dafür Sorge getragen, daß bei

gehend entfernt sind, und daß gleichzeitig noch die beschriebene Wirkung der temperaturbeständigen, hochmolekularen Siliziumchloride in Erscheinung treten kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Hüllen für Gasentladungsstrahler aus Quarzglas, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle ein mit Halogenen, insbesondere Chlor, oder mit halogenabspaltenden Verbindungen bei der Herstellung oder Verformung behandeltes Quarzglas ist, das praktisch keine leitenden Elemente, wie Metalle oder Kohlenstoff, sowie keine Metalloide, wie Arsen und Tellur, oder Verbindungen solcher Elemente enthält und das zweckmäßigerweise auch weitgehend frei ist von Wasserstoff, Hydroxylgruppen enthaltenden Siliziumverbindungen und niederen Oxyden des Siliziums als Siliziumdioxyd.

2. Verfahren zur Herstellung von Hüllen für Gasentladungsstrahler aus Quarzglas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Quarzglas bei gleichzeitiger Anwesenheit von Wasserstoff mit Halogenen, insbesondere mit Chlor, im Überschuß behandelt wird.

3. Verfahren zur Herstellung von Hüllen für Gasentladungsstrahler aus Quarzglas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung des Quarzglases unter Verwendung von Gasflammen das Chlor oder die das Chlor enthaltende Verbindung der Oberfläche des herzustellenden Rohlings in einem Strom zugeführt wird, der ungefähr die gleiche oder eine noch größere Geschwindigkeit hat als die Flammengase, und zwar vorzugsweise in einer solchen Menge, daß, bezogen auf die Mole des verbrannten Gasgemisches, S bis 30 Molprozent, insbesondere 15 bis 25 Molprozent Chlor zur Verfügung stehen.

4. Verfahren zur Herstellung von Hüllen für Gasentladungsstrahler aus Quarzglas nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Chlor unter entsprechendem Druck von vornherein der Brennerdüse zugeleitet oder in die Sauerstoffleitung des Brenners zugeführt wird.

5. Verfahren zur Herstellung von Hüllen für Gasentladungsstrahler aus Quarzglas nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Schmelzen des Quarzglases aus Bergkristallkörnern in einem elektrischen Ofen das Chlor mit Überdruck bei einer hohen Geschwindigkeit von beispielsweise 40 bis 180m/sec, vorzugsweise von 120 bis 160m/sec, auf die Oberfläche des Schmelzlings aufgegeben wird, gegebenenfalls mit einem im allgemeinen unter 25%, vorzugsweise zwischen 5 und 15%, liegenden Zusatz von Wasserstoff, Chlorwasserstoff oder Wasserdampf.

6. Verfahren zur Herstellung von Hüllen für Gasentladungsstrahler aus Quarzglas nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Chlor, gegebenenfalls mit einem im allgemeinen unter 25%, vorzugsweise zwischen 5 und 15%, liegenden Zusatz von Wasserstoff, Chlorwasserstoff oder Wasserdampf, bzw. das Chlor abspaltende Gasgemisch bei den Verformungsverfahren des Quarzglases, insbesondere beim Rohrziehverfahren, der auf über 1800° C, vorzugsweise der auf 2000 bis 2200° C, erhitzten Innenfläche des zu verformenden Hohlkörpers zugeführt wird.

7. Verfahren zur Herstellung von Hüllen für Gasentladungsstrahler aus Quarzglas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Siliziumhalogenide, insbesondere Siliziumchloride, durch hydrolytische Spaltung in das Quarzglas übergeführt werden.

8. Hüllen für Gasentladungsstrahler aus Quarzglas nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Quarzglases, das einen Gehalt an hochmolekularen, temperaturbeständigen Siliziumchloriden aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen