DE1035792B

DE1035792B - Electrical discharge tubes containing an amount of tritium and method of placing the tritium in such a tube

Info

Publication number: DE1035792B
Application number: DEN14767A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Otto Reifenschweiler; Martinus Hendriku Schenkelaars
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1957-03-13
Filing date: 1958-03-08
Publication date: 1958-08-07
Also published as: FR1192834A; CH362755A; BE565598A; GB840582A; NL215354A; NL97478C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Entladungsröhre, die eine Tritiummenge enthält. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Anbringen des Tritiums in einer derartigen Röhre.The invention relates to an electric discharge tube containing an amount of tritium. The invention further relates to a method of placing the tritium in such a tube.

Es ist bereits bekannt, bei Glimmentladungsröhren Tritium anzuwenden, um die Zündverzögerungen zu beseitigen, die durch das Fehlen von Ladungsträgern herbeigeführt werden. Das Tritium wird beispielsweise der Gasfüllung zugesetzt, aber dies hat den Nachteil, daß das Tritium an der Glaswand der Röhre absorbiert wird, so daß es verhältnismäßig weit von der Entladungsbahn entfernt ist und somit nur wenig zur Erzeugung von Ladungsträgern in dieser Bahn beiträgt.It is already known to use tritium in glow discharge tubes in order to reduce the ignition delays Eliminate caused by the lack of charge carriers. The tritium is for example added to the gas filling, but this has the disadvantage that the tritium on the glass wall of the tube is absorbed so that it is relatively far from the discharge path and thus only a little contributes to the generation of charge carriers in this path.

Manchmal wird das Tritium mit Hilfe einer elektrodenlosen Entladung in den Elektroden oder an der Wand der Röhre festgelegt. Dieses Verfahren erfordert einen hohen Druck, während verhältnismäßig viel Tritium durch Pumpen beseitigt werden muß.Sometimes the tritium is removed with the help of an electrodeless Discharge set in the electrodes or on the wall of the tube. This procedure requires a high pressure, while a relatively large amount of tritium has to be removed by pumping.

Die beiden vorerwähnten Verfahren zum Einbringen des Tritiums haben den Nachteil, daß sie bei einer Anlage mit einer rotierenden Pumpeinrichtung schwer anwendbar sind, weil in diesem Falle die ganze Anlage mit Tritium verseucht wird. Dies ist in strahlungshygienischer Hinsicht unerwünscht und unzulässig. Weil Tritium ein weicher Betastrahler ist, ist es zwar ungefährlich, wenn es in einer Glas- oder Metallhülse eingeschlossen ist, wenn es jedoch auf irgendwelche Weise in den Körper aufgenommen wird, ist Tritium nicht ungefährlich.The two aforementioned methods for introducing the tritium have the disadvantage that they are in one System with a rotating pumping device are difficult to use, because in this case the entire system is contaminated with tritium. In terms of radiation hygiene, this is undesirable and inadmissible. Because tritium is a soft beta emitter, it is not dangerous if it is in a glass or Metal sleeve is enclosed, but if it is in any way incorporated into the body is, tritium is dangerous.

Es ist auch bekannt, dadurch Tritium in eine Entladungsröhre einzubringen, daß ein mit Tritium gesättigtes Zirkon- oder Tantal drähtchen oder eine auf einer Platte aufgedampfte Schicht in der Röhre verdampft oder ein mit Tritium gefülltes Nickelröhrchen erhitzt wird. Diese beiden Verfahren habeni den Nachteil, das sie verhältnismäßig kostspielig sind, während auch hierbei das Tritium nicht möglichst nahe bei der Entladungsbahn vorhanden ist. Es hat sich herausgestellt, daß diese Nachteile der Anwendung von Tritium hinderlich sind. Die Erfindung bezweckt, ein nicht sonderlich kostspieliges und weniger gefährliches Verfahren zur Anwendung von Tritium anzugeben. It is also known to introduce tritium into a discharge tube by adding a tritium saturated Zirconium or tantalum wires or a layer evaporated on a plate evaporated in the tube or a nickel tube filled with tritium is heated. These two methods have the disadvantage that they are relatively expensive, while here too the tritium is not as close as possible to the Discharge path is present. It has been found that these disadvantages of the use of tritium are a hindrance. The invention aims to be a not particularly expensive and less dangerous one Specify method of application of tritium.

Bei einer elektrischen Entladungsröhre, die eine Tritiummenge enthält, ist gemäß der Erfindung das Tritium in einer dünnen aufgesinterten Schicht aus Titan, Zirkon oder einem ähnlichen Wasserstoffaufsauger mit feinem Korn und geringer Dicke vorhanden.In the case of an electric discharge tube containing an amount of tritium, according to the invention, this is Tritium in a thin sintered layer of titanium, zirconium or a similar hydrogen absorber present with fine grain and small thickness.

Die Bauart gemäß der Erfindung ermöglicht es, das feinverteilte Metallpulver, in das Tritium aufgenommen ist, mittels eines Binders auf einem metallenen oder isolierenden Teil der Röhre in der Nähe der Entladungsbahn anzubringen und festzusintern.The design according to the invention makes it possible for the finely divided metal powder to be incorporated into the tritium is, by means of a binder on a metal or insulating part of the tube near the discharge path to be attached and sintered.

Elektrische Entladungsröhre,Electric discharge tube,

die eine Tritiummenge enthält,which contains an amount of tritium,

und Verfahren zum Anbringenand method of attachment

des Tritiums in einer derartigen Röhreof tritium in such a tube

Anmelder:Applicant:

ίο N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)ίο NV Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Netherlands)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7Representative: Dr. rer. nat. P. Roßbach, patent attorney,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 13. März 1957Claimed priority:
Netherlands 13 March 1957

Dipl.-Ing. Otto Reifenschweiler
und Martinus Hendrikus Maria Schenkelaars,Dipl.-Ing. Otto Reifenschweiler
and Martinus Hendrikus Maria Schenkelaars,

Eindhoven (Niederlande),
sind als Erfinder genannt wordenEindhoven (Netherlands),
have been named as inventors

Vorzugsweise sind die Metallkörner nicht größer als etwa 1 Mikron, während auch die Gesamtstärke der Schicht diesen Wert nicht viel übersteigen soll, weil das D uirchdringungs vermögen der weichen Betastrahlen von Tritium nur gering ist und stärkere Schichten somit nur eine Verschwendung des verhältnismäßig kostspieligen Tritiums bedeuten.Preferably, the metal grains are no larger than about 1 micron, while so is the overall thickness the layer should not exceed this value by much, because the penetration power of the soft beta rays of tritium is only slight and stronger Layers thus only mean a waste of the relatively expensive tritium.

Das feinverteilte Metallpulver ist beispielsweise dadurch erzielbar, daß das betreffende Pulver, das auch größere Teilchen enthält, mit Hilfe einer Flüssigkeit ausgeschlämmt wird. Auch kann das betreffende Hydrid, daß sehr spröde ist, feingemahlen, gegebenenfalls ausgeschlämmt, entgast und dann mit Tritium behandelt werden.The finely divided metal powder is for example thereby achievable that the powder in question, which also contains larger particles, with the aid of a liquid is flushed out. The hydride in question, which is very brittle, can also be finely ground, if necessary eluted, degassed and then treated with tritium.

Ein sehr vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen des mit Tritium behandelten Metallpulvers ist jedochHowever, a very advantageous method of making the tritium treated metal powder is

♦5 die Zerstäubung des betreffenden Metalles in einer Entladung in einer Edelgasatmosphäre, während oder nach welcher das Metallpulver teilweise mit Tritium gesättigt wird. Nach der Zerstäubung¹ wird die Edelgasatmosphäre durch Pumpen beseitigt und das Tritium in den Zerstäubungsraum eingeführt. Auch währ rend der Zerstäubung kann das Tritium dem Edelgas zugesetzt werden. Dieses Pulver wird dann an der Luft gesammelt und zu einem Brei verarbeitet. Das Zerstäuben kann durch Verdampfen ersetzt werden.♦ 5 the atomization of the metal in question in a discharge in a noble gas atmosphere, during or after which the metal powder is partially saturated with tritium. After atomization ¹ , the noble gas atmosphere is removed by pumping and the tritium is introduced into the atomization chamber. The tritium can also be added to the noble gas during atomization. This powder is then collected in the air and made into a paste. The atomization can be replaced by evaporation.

809 580/440809 580/440

Das Metallpulver muß nur in einem solchen Maße gesättigt werden, daß bei der Behandlung der Röhre an der Pumpe und den dabei auftretenden Temperaturen kein Tritium aus dem Metallpulver frei wird, was dadurch verhindert wird, daß das Metallpulver der Luft ausgesetzt worden ist, wodurch die äußeren Schichten der Körner in Bezug auf Tritium inaktiv geworden sind. Für Titan bedeutet dies einen Sättigungsgrad von etwa 0,3 Curie je mg Ti für eine Behandlungstemperatur von etwa 400° C, die gegebenenfalls 3 Stunden lang aufrechterhalten werden darf, was erheblich langer ist, als an der Pumpanlage im allgemeinen der Fall ist. Für Zirkon bedeutet es einen Sättigungsgrad von 0,15 Curie je mg Zr für eine Behandlungstemperatur von 350° C. Anstatt das Pulver der Luft auszusetzen, kann auch ein unedles Gas in den Zerstäubungsraum eingebracht werden. Unter Umständen ergibt sich die Inaktivierung bereits durch die Berührung mit der Bindeflüssigkeit.The metal powder needs only to such an extent Be saturated that in the treatment of the tube at the pump and the temperatures involved no tritium is released from the metal powder, which is prevented from the metal powder has been exposed to air, making the outer layers of the grains inactive with respect to tritium became. For titanium, this means a degree of saturation of about 0.3 Curie per mg Ti for a treatment temperature of about 400 ° C, which may be maintained for 3 hours if necessary, which is considerably longer than is generally the case at the pumping station. For zircon, it means one Saturation level of 0.15 Curie per mg Zr for a treatment temperature of 350 ° C. Instead of the powder exposure to air, a base gas can also be introduced into the atomization chamber. Under In some circumstances, the inactivation results from contact with the binding liquid.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, in derThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in which

Fig. 1 und 2 je eine Tritium enthaltende Entladungsröhre darstellen undFig. 1 and 2 each represent a tritium-containing discharge tube and

Fig. 3 eine Anlage zum Herstellen eines mit Tritium gesättigten Metallpulvers darstellt.Fig. 3 shows a plant for producing a metal powder saturated with tritium.

In Fig. 1 bezeichnet 1 den Glaskolben der Röhren mit Stiften 2 im Boden. Die Kathode 3 besteht aus einer flachen Molybdänplatte mit umgebogenen Rändern. Die Anode 4 besteht aus einem auf den Anodenzuführungsdraht aufgeschraubten Graphitblöckchen. Dieser Zuführungsdraht ist bis in geringer Entfernung von der Anode völlig mit einer Glasschicht 5 überzogen. An diese Glasschicht schließt sich ohne Spalte die Anodenschirmbüchse 6 an. Die Zündelektrode 7 reicht bis in die Nähe des unteren Randes der Kathode. Auf der der Kathode zugewandten Seite der Schirmbüchse 6 ist eine Schicht 8 angebracht, die aus mit Tritium behandeltem Titanpulver besteht. Die von der Schicht 8 ausgesandten Elektronen, die eine Energie von höchstens 2OkV mit einem Höchstwert bei etwa 5 kV aufweisen, führen eine derartige Ionisierung der Gasfüllung herbei, daß beim Anlegen einer Impulsspannung an die Zündelektrode 7 eine Hilfsentladung zwischen dieser Elektrode und der Kathode mit einer Verzögerung von weniger als 100 psec erzeugt wird. Diese Hilfsentladung leitet die Hauptentladung ein.In Fig. 1, 1 denotes the glass bulb of the tubes with pins 2 in the bottom. The cathode 3 consists of a flat molybdenum plate with bent edges. The anode 4 consists of a graphite block screwed onto the anode lead wire. This lead wire is completely covered with a layer of glass 5 up to a short distance from the anode. The anode shield sleeve 6 adjoins this glass layer without a gap. The ignition electrode 7 extends into the vicinity of the lower edge of the cathode. On the side of the shield sleeve 6 facing the cathode, a layer 8 is applied, which consists of titanium powder treated with tritium. The electrons emitted by the layer 8, which have an energy of at most 20 kV with a maximum value of about 5 kV, cause such an ionization of the gas filling that when a pulse voltage is applied to the ignition electrode 7, an auxiliary discharge between this electrode and the cathode with a Delay of less than 100 psec is produced. This auxiliary discharge initiates the main discharge.

In Fig. 2 bezeichnet 9 die Röhrenwand, 10 die tellerförmige Kathode mit einem scharfen Ansatz 11 und 12 die bandförmige Hilfsanode, die nahe beim Ansatz 11 angeordnet ist. Hinter der Anode 13 ist eine Hilfskathode 14 angeordnet. Zwischen diesen beiden Elektroden fließt im Betrieb der Röhre ein Strom von etwa 10 μΑ, um Zündverzögerungen in der Hauptentladungsbahn zu vermeiden. In der Mitte des Bodens ist eine Schicht 15 vorgesehen, die aus mit Tritium behandeltem Zirkonpulver besteht. Die von dieser Schicht gelieferte Strahlung soll die Zündverzögerung der Hilfsentladungsbahn auf etwa 0,1 Sekunde herabsetzen.In FIG. 2, 9 designates the tube wall, 10 the plate-shaped cathode with a sharp shoulder 11 and 12 the band-shaped auxiliary anode which is arranged close to the extension 11. Behind the anode 13 is an auxiliary cathode 14 is arranged. Between these two electrodes flows in during operation of the tube Current of about 10 μΑ to reduce ignition delays in to avoid the main discharge path. In the middle of the bottom a layer 15 is provided which consists of zircon powder treated with tritium. The radiation delivered by this layer is intended to delay the ignition the auxiliary discharge path to about 0.1 second.

In Fig. 3 ist 16 ein Entladungsraum aus Glas, in dem eine Titanwendel 17 auf Zuführungsdrähten aus Nickel angeordnet ist. Der Entladungsraum ist über einen Kühler 18 und einen Hahn 19 mit einer Vakuumpumpe verbunden. Auf der einen Seite des Entladungsgefäßes 16 sind eine Anzahl von Gefäßen 20 angeordnet, die durch Kugelkapillaren 21 mit zugeordneter Durchschlagkugel 22 angeschlossen sind. In jedem Gefäß 20 befindet sich eine Zirkonplatte 23, die mit Tritium gesättigt ist. Die Gefäße 20 können auch mit Tritiumgas gefüllt sein. Auf der anderen Seite befindet sich eine Anzahl durch Kugelkapillaren 24 abgeschlossene Gefäße mit einer abgemessenen Argonmenge. Nach der Entgasung und gegebenenfalls Ausglühung des Raumes 16 wird dieser aus einem der Gefäße über eine Kugelkapillare 24 mit Argon unter einem Druck von 10 cm gefüllt. Die Wendel 17 wird durch Stromdurchgang verdampft, wodurch sich eine schwarze schwammartige Titanschicht auf der Innenwand des Raumes 16 ergibt. Nachdem eine genügende Titanmenge verdampft ist, wird eine der Kugelkapillaren 21 geöffnet und das Tritium aus der betreffenden Zirkonplatte durch Erhitzung ausgetrieben oder aber das im Gefäß enthaltene Tritium in den Raum 16 eingeleitet. Infolge der großen Aktivität der zerstäubten Metallschicht wird das Tritium gegebenenfalls nach einer leichten Erhitzung völlig in diese Schicht aufgenommen. Gegebenenfalls können auch Tritium und Argon zu gleicher Zeit in der Entladungsbahn vorhanden sein. Nachdem die Titanschicht mit Tritium behandelt worden ist, wird der Entladungsraum 16 bei 25 von der Anlage abgeschnitten, wodurch die zerstäubte Schicht an die Luft kommt und das nicht völlig mit Tritium gesättigte Metallpulver inaktiv wird. Danach wird der Raum 16 mit einer Flüssigkeit, Butylazetat, ausgewaschen, in der nachher Nitrozellulose gelöst wird. Die so erzielte Suspension eignet sich unmittelbar zur Anbringung an der erwünschten Stelle in einer Entladungsröhre. Weil es sich hier um eine Flüssigkeit handelt, kann die Verarbeitung ohne Gefahr, gegebenenfalls sogar maschinell, erfolgen.In Fig. 3 16 is a discharge space made of glass, in which a titanium coil 17 is made on lead wires Nickel is arranged. The discharge space is via a cooler 18 and a tap 19 with a vacuum pump tied together. A number of vessels 20 are located on one side of the discharge vessel 16 arranged, which are connected by spherical capillaries 21 with an associated breakdown ball 22. In each vessel 20 there is a zirconium plate 23 which is saturated with tritium. The vessels 20 can also be filled with tritium gas. On the other hand there is a number through spherical capillaries 24 closed vessels with a measured amount of argon. After degassing and if necessary The space 16 is annealed from one of the vessels via a spherical capillary 24 Argon filled under a pressure of 10 cm. The filament 17 is vaporized by the passage of current, whereby a black sponge-like titanium layer results on the inner wall of the space 16. After a sufficient amount of titanium has evaporated, one of the spherical capillaries 21 is opened and the Tritium expelled from the zirconium plate in question by heating or that contained in the vessel Tritium introduced into room 16. As a result of the great activity of the sputtered metal layer If necessary, the tritium is completely absorbed into this layer after a slight heating. Possibly Tritium and argon can also be present in the discharge path at the same time. After the titanium layer has been treated with tritium, the discharge space 16 is at 25 from cut off the system, whereby the atomized layer comes into the air and not completely with it Tritium saturated metal powder becomes inactive. Thereafter, the space 16 is filled with a liquid, butyl acetate, washed out, in which nitrocellulose is subsequently dissolved. The suspension obtained in this way is immediately suitable for attachment to the desired location in a discharge tube. Because this is a If liquid is involved, processing can be carried out without risk, possibly even by machine.

Dadurch, daß das teilweise mit Tritium gesättigte Metallpulver an die Luft gebracht worden und infolgedessen inaktiv geworden ist, gibt es bei der Temperaturbehandlung der Pumpe kein Tritium ab, so daß die Pumpanlage nicht mit radioaktivem Material verseucht wird. Auch ergeben sich auf diese Weise keine unnötigen Tritiumverluste.By bringing the metal powder partially saturated with tritium into the air and consequently has become inactive, the temperature treatment of the pump does not give off any tritium, so that the pumping station is not contaminated with radioactive material. Also arise on this Way, no unnecessary tritium losses.

Ein weiterer Vorteil ist der, daß die Aktivität der aufgebrachten Suspension unmittelbar mit einem Geiger-Müller-Zähler oder einem Szintillationszähler gemessen werden kann.Another advantage is that the activity of the suspension applied directly with a Geiger-Müller counter or a scintillation counter can be measured.

Claims

PA TE N T A N S P R 0 C II E:

1. An electric discharge tube containing an amount of tritium, characterized in that the tritium in a thin sintered layer of titanium, zirconium or a similar hydrogen absorber with fine grain and low strength is present.

2. A method for manufacturing an electrical discharge tube according to claim 1, characterized in that that the metal powder in question by atomization or evaporation in a Discharge is achieved in a noble gas, during or after which tritium in such a Quantity is introduced that also as a result of the subsequent introduction of air or a base gas, the metal has become so inactive that upon temperature treatment of the tube no more tritium is released when pumping.

1 sheet of drawings