DE687005C - Zuendeinrichtung fuer Vakuumgefaesse mit Lichtbogenentladung und fluessiger metallischer Kathode - Google Patents

Description

• Zündeinrichtung für Vakuumgefäße mit Lichthogenentladung und flüssiger metallischer Kathode Zusatz zum Patent 669618 In dem Patent 669 618 ist eine Zündeinrichtung für Vakuumgefäße mit Lichtbogenentladung und flüssiger metallischer Kathode vorgeschlagen, bei der eine teilweise in das Quecksilber eintauchende Zündelektrode geheizt wird und bei der die Heizung so bemessen wird, daß sich an der Oberfläche der Zündelektrode eine turbulent strömende Dampfschicht ausbildet, durch die der Querschnitt der Berührungsfläche zwischen der Zündelektrode und dem Metall der Kathode auf einen sehr geringen Wert gebracht wird, und bei der das Quecksilber an den jeweils bestehenden Berührungspunkten durch den Zündstrom zur Verdampfung gebracht wird. Zu diesem Zweck wird ein an die Quecksilberoberfläche eintauchender elektrischer Leiter verwendet, der durch einen elektrischen Strom geheizt wird. Eine besonders einfache Anordnung besteht aus einem beispielsweise V-förmig gebogenen Leiter, der mit der V-Spitze in das Kathodenmetall eintaucht. Der Anschluß für den Heizstrom erfolgt bei dieser Anordnung an den beiden Schenkeln des V. Diese Ausführungsform hat in manchen Fällen zu Störungen Anlaß gegeben, da bei der Inbetriebnahme die beiden Schenkel des- V durch das umgebende Kathodenmetall miteinander verbunden sind, so daß der eintauchende Teil des Leiters praktisch nicht vom Strom durchflossen wird, solange sich nicht auf seiner Oberfläche die den Stromübergang behindernde Dampfschicht ausgebildet hat.
• Diese Schwierigkeit wird bei der den Gegenstand der Erfindung bildenden Verbesserung der Zündeinrichtung gemäß Patent 669 618 dadurch vermieden, daß der in das Kathodenmetall eintauchende, durch elektrischen Strom geheizte Leiter unterhalb des Kathodenmetallspiegels so angeordnet ist, daß er nur mit einem Teil seiner Oberfläche das Kathodenmetall berührt, während der restliche, vor der Berührung mit dem Kathodenmetall geschützte Teil entweder durch das Innere des berührenden Teiles oder durch das Innere eines den elektrischen Strom nicht oder schlecht leitenden Werkstoffes zurückgeführt wird.
• Es ist zwar bereits bekannt, eine Glühspirale als Glühkathode oberhalb des Quecksilbers anzuordnen, deren Stromzuführungen teils isoliert, teils in elektrischer Leitung durch das ,Kathodenmaterial geführt sind. Diese Zuleitungen nehmen jedoch nicht eine so hohe Temperatur an, daß sich längs ihrer Oberfläche unterhalb des Quecksilberspiegels eine turbulent strömende Dampfschicht ausbildet.
• Bei dem in der Abb. i in zum Teil schematischer Darstellung wiedergegebenen Ausführungsbeispiel ist das Vakuumgefäß i mit einer Kathode 2 aus im Betrieb flüssigen Metall, beispielsweise aus Quecksilber, Gallium, Zink oder ähnlichen Substanzen versehen: Als Stromzuleitung dient der in die Glaswand eingeschmolzene Leiter 3. Die aus Graphit oder Molybdän bestehende Anode q. ist an einem stabförmigen Leiter 5 befestigt, der im Quetschfuß 6 vakuumdicht eingeschmolzen ist: Durch den seitlichen Ansatz 8 sind mit Hilfe des Quetschfußes g die beiden Stromzuleitungen io eingeführt, die der als Heizdraht ausgebildeten Zündelektrode 12 den Heizstrom zuführen. Als wärmebeständiges Material für die Zündelektrode wird vorteilhaft Wolfram, Molybdän oder Wolframcarbid verwendet. Die Spitze der erhitzten V-förmigen Zündelektrode 12 taucht in das Quecksilber 2 ein, wie in Abb. z in vergrößertem Maßstab dargestellt ist. Wenn die Temperatur der Zündelektrode etwa 500° beträgt, entsteht zwischen ihr und dem Quecksilber eine Schicht 13 von turbulent strömenden Quecksilberdampf, so daß nur punktförmige Berührungsstellen bestehen bleiben. Wenn daher die Zündelektrode gegenüber dem Kathodenmetall 2 ein positives Potential aufweist, das mindestens 2 Volt beträgt, so erzeugt der resultierende Strom genügend Wärme, um die die Zündelektrode und das Kathodenmetall verbindende Metallmenge zu verdampfen und die Dampfschicht zu ionisieren. Gemäß der Erfindung ist der eine Schenkel i r des V-förmigen Zünddrahtes i2 mit einer Schicht 1q. aus schlecht leitendem Werkstoff, beispielsweise mit einem Quarzrohr, überzogen, so,daß auch beim Einschalten des Heizstromes die beiden Schenkel des V nicht durch das Kathodenmetall kurzgeschlossen sind. Die Zündeinrichtung ist daher stets zuverlässig betriebsbereit; während bei dem bisher vorgeschlagenen Einrichtungen zur betriebssicheren Zündung zunächst ein größerer Strom aufgewendet werden mußte, damit der eintauchende Leiter durch den trotz des Kurzschlusses durch einen hindurchfließenden Teil Strom genügend erhitzt wird.
• Zum Verständnis der Betriebsweise der Zündeinrichtung wird noch darauf hingewiesen, daß zwar die zwischen der Zündelektrode 12 und dem Kathodenmetall :2 angelegte Spannung von etwa 2 Volt nicht ausreicht, um eine Lichtbogenentladung aufrechtzuerhalten. Die Selbstinduktion der Zu-Leitungen bewirkt jedoch, daß der Strom so lange aufrechterhalten wird, bis an irgendeiner anderen Stelle die Zündelektrode das Kathodenmetall berührt. Von diesem Augenblick an fließt der Strom über die neue Berührungsstelle, und der Vorgang wiederholt Sicht. Dieser Vorgang spielt sich sehr rasch ab und wiederholt sich in einer Sekunde tausendmal und öfter. Wenn die Anode 4positiv ist und die Zündelektrode 12 ebenfalls positiv ist gegenüber dem Quecksilber, dann hat die Bildung der Entladung zwischen der Zündelektrode 12 und dem Quecksilber 2 die Einleitung der Entladung zwischen der Hauptanode q. und dem Quecksilber zur Folge. Da die Zündelektrode dauernd auf einer genügend hohen Temperatur gehalten wird, um eine gleichmäßige Turbulenz des an ihrer Oberfläche entlang strömenden Dampfes zu bewirken, tritt die Zündung praktisch ohne Verzögerung ein, sobald die Zündelektrode eine positive Spannung der angegebenen Größe gegenüber der Kathode aufweist. Die Zündung erfolgt so schnell; daß keine Verzögerung beobachtet werden könnte mit einem Instrument, das eine Verzögerung von 50 Mikrosekunden noch angezeigt hätte.
• Als Überzug für den Teil i r der Zündelektrode 12 kann auch eine auf der Oberfläche der Zündelektrode festhaftende Schicht 13 aus nicht oder schlecht leitendem Werk- ! Stoff, beispielsweise aus einem nichtleitenden Oxyd oder Emaille, verwendet werden. In manchen Fällen ist es zweckmäßig, den durch eine nichtleitende Schicht vor der Berührung mit dem Quecksilber geschützten Teil i i der Zündelektrode einen geringeren elektrischen Widerstand je Längeneinheit zu geben, damit das Isolationsmaterial 1q. thermisch möglichst wenig beansprucht wird. Zu diesem Zweck kann, wie in Abb. 3 schematisch dargestellt ist, dieser Teil ii der Zündelektrode 12 einen größeren Querschnitt aufweisen als der restliche das Quecksilber berührende Teil, oder es kann dieser Teil aus einem Material mit einem geringeren spezifischen Widerstand hergestellt werden. Unter Umständen ist es zweckmäßig; den gegen die Berührung mit dem Quecksilber zu schützenden Teil i r der Zündelektrode entsprechend Abb. q. im Innern des restlichen in diesem Fall hohl auszuführenden Teiles der Zündelektrode anzuordnen, da auf diese Weise die von dem inneren Teil der Zündelektrode erzeugte Wärme zur Unterstützung der Verdampfung der anliegenden Kathodenmetällschicht beiträgt. Es ist zweckmäßig, bei einer solchen Anordnung den Wärmeübergang zwischen dem inneren Leiter und dem umgebenden Rohr möglichst zu begünstigen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die isolierende Zwischenschicht 15 zwischen diesen beiden Teilen möglichst dünn und/oder aus einem die Wärme gut leitenden Werkstoff hergestellt wird.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Zündeinrichtung für Vakuumgefäße mit Lichtbogenentladung und flüssiger metallischer Kathode nach Patent 669 618, bei der die in das Kathodenmetall eintauchende Zündelektrode so stark geheizt wird, daß sich an ihrer Oberfläche eine turbulent strömende Dampfschicht ausbildet, durch die der @Querschnitt der Berührungsfläche zwischen der Zündelektrode und dem Metall der Kathode auf einen sehr niedrigen Wert gebracht wird, und bei der das Quecksilber an den jeweils bestehenden Berührungspunkten durch den Zündstrom zur Verdampfung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der in das Kathodenmetall eintauchende, durch elektrischen Strom geheizte Leiter unterhalb des Kathodenmetallspiegels so angeordnet ist, daß er nur mit einem Teil seiner Oberfläche das Kathodenmetall berührt, während der restliche, vor der Berührung mit dem Kathodenmetall geschützte Teil entweder durch das Innere des berührenden Teiles oder durch das Innere eines den elektrischen Strom nicht oder schlecht leitenden Werkstoffes zurückgeführt wird.
2. 2. Zündeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der in das Kathodenmetall eintauchende Leiter zum mindesten unterhalb der Oberfläche des Kathodenmetalls teilweise mit einem den Strom nicht oder schlecht leitenden Überzug versehen ist.
3. 3. Zündeinrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Überzug eine auf der Oberfläche der Zündelektrode festhaftende Schicht aus einem nichtleitenden Oxyd oder Emaille verwendet wird. q..
4. Zündeinrichtung nach Anspruch i und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der gegen die Berührung mit dem Kathodenmetall geschützte Teil der Zündelektrode je Längeneinheit einen geringeren elektrischen Widerstand besitzt als der mit dem Kathodenmetall in Berührung stehende Teil.
5. 5. Zündeinrichtung nach Anspruch i und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Zwischenschicht zwischen dem als Kathodenmetall berührenden Teil der Zündelektrode und dem Rückleiter möglichst dünn und/oder aus einem die Wärme gut leitenden Werkstoff hergestellt ist.