Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_13214
.pdf
документов и подобных объектов по проводу или радио; в качестве источника света для приемника или
воспроизводителя в телевизионных аппаратах, передающих движущиеся изображения для сигнализации, а
также для многих других целей, требующих источника света, яркость которого изменяется в зависимости от
проходящего через него тока и который точно реагирует на высокочастотные колебания тока.
Одной из целей изобретения является создание лампы, которая будет хорошо модулировать свет при
гораздо более высоких токах и с гораздо большей собственной яркостью, чем это было возможно в лампах
этого типа, использовавшихся ранее.
Еще одна задача — создать лампу, которая будет создавать очень яркое световое пятно, яркость которого
меняется в зависимости от изменения приложенного напряжения или протекающего через него тока, а также
которая будет иметь четко очерченные края и не будет содержать ореолов.
С этой целью и в соответствии с изобретением газопроводящая электрическая лампа представляет собой
герметичный сосуд, содержащий проводящую разреженную атмосферу, твердый катод, установленный в
сосуде и имеющий на одном конце кратер глубиной, превышающей его диаметр, трубчатый анод,
установленный концентрично с катодом, но изолированный от него, отдельная металлическая пластина,
установленная на одном конце анода и электрически соединенная с ним, чтобы перекрывать конец катода вне
кратера и иметь окно, расположенное в соответствии с кратером, причем анод и пластина расположены таким
образом относительно катода, что при рабочем потенциале лампы отрицательное свечение появляется
исключительно в кратере.
Мы конструируем лампу таким образом, чтобы вредные газы, остающиеся в колбе после обычного отвода
воздуха и после заполнения колбы проводящей атмосферой, могли быть очищены.
и обезвреживается в результате процесса старения, при котором нормальные электрические соединения
меняются местами, в результате чего анод становится отрицательным, и через него проходит достаточный
ток, чтобы вызвать интенсивный тлеющий разряд в кратере, образованном в таком материале, как магний,
который находится в аноде и обладает очищающим или «геттерным» действием. 80 Было обнаружено, что
при таком способе старения лампы удобно многократно менять местами электрические соединения анода и
катода, что легко можно сделать с помощью переключателя полюсов, приводимого в действие двигателем.
Поскольку механическое расстояние между электродами имеет важное значение, предпочтительно
конструировать лампу таким образом, чтобы анод и катод представляли собой самодостаточную единую
структуру с четко определенным расстоянием, что позволяет избежать изменения расстояния между
электродами во время сборки лампы.
Это удобно сделать, закрепив электроды на изоляции и расположив их под углом 95 градусов друг к другу в
желаемом соотношении до сборки трубки.
Изобретение будет описано со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором фиг. 1 представляет собой
продольный вид электродной структуры лампы, фиг. 2 представляет собой вид с торца, на котором часть
пластины на аноде отломана, фиг. 1 показывает небольшие кратеры, образовавшиеся при очистке анода;
фиг. 3 представляет собой продольный разрез торца лампы с модифицированной формой анода.
Особая форма лампы, показанная на рис. 1, создает яркое отрицательное свечение, четко очерченное
световое пятно, свободное от ореолов, и обладает очень высокой собственной яркостью. При этом она
хорошо модулируется при использовании в качестве источника света для телевизионных и факсимильных
аппаратов и успешно выдерживает ток, в несколько раз превышающий ток, который мог проходить через
лампы этого типа, использовавшиеся ранее. Данная конкретная форма лампы включает в себя колбу 18,
содержащую разреженный газ и имеющую стержень 19 с 15-катодиодным выводом 20, предпочтительно
заканчивающимся штырьком или выступом 21 для размещения катода на стержне, и пару анодных выводов
22, которые предпочтительно покрыты стекловидной изоляцией по большей части своей длины внутри колбы.
Катод 23 изготовлен из какого-либо металлического сплава, такого как вольфрам, сплавы вольфрама и
железа, холоднокатаная сталь или подобные металлы, которые очень незначительно испаряются даже при
высоких температурах и практически не испаряются при красном раскалении при давлении, существующем в
лампе. Катод имеет кратер 24, предпочтительно в форме канавки или воронки, который имеет диаметр
примерно от четырех сотых до шести сотых дюйма и глубину около четверти дюйма. Вольфрамовый катод
удобно изготавливать из вольфрамового порошка, спеченного путем нагревания до температуры около 170
°C, что делает его однородным, но слегка пористым, и позволяет получать металл, пригодный для
механической обработки. Его можно нагревать до максимально возможной температуры без плавления, или
примерно до 300°C, если требуется очень плотный металл. Для удобства вольфрамовый катод надежно
закреплен, предпочтительно путем плотного механического контакта, пайки или сварки, на конце катодного
стержня из какого-либо металла, например, железа или меди, которые являются хорошими
теплопроводниками, так что составной катод имеет активный конец из вольфрама и стержень из другого
металла.
При желании его можно изготовить полностью из вольфрама, но (распространенная форма катода дешева) и
его проще изготовить с точными размерами.
Катод прочно закреплен в трубчатом изоляторе 26, предпочтительно из материала, известного в
коммерческих целях под зарегистрированным товарным знаком «изолятор», который формуется в желаемую
форму и обжигается до образования твердой стекловидной массы, подобной фарфору. Этот трубчатый
изолятор имеет общую форму очень глубокой чашки с дном, имеющим центральное отверстие, и
сравнительно толстыми стенками. Диаметр в нижней части уменьшается, образуя выступ 28. Катод плотно
входит в отверстие изолятора, его нижний конец опирается на дно 27 и крепится к нижней части плиты винтом
29, который имеет углубление для штифта 21 на конце катодного вывода. Этот штифт позиционирует катод
под углом 0° на стержне и также обеспечивает электрическое соединение с катодом.
Трубчатый анод 30, предпочтительно довольно массивный и с толстыми стенками, окружает катод. Анод
имеет на верхнем конце 75 выступающий внутрь выступ или фланец 31.
Трубчатый изолятор 2G плотно входит в отверстие анода своим концом, упираясь в выступ 31, и прочно
удерживается на месте шайбой 32 из "изолентита", которая входит в зацепление с выступом 28 на изоляторе
и крепится к заднему концу анода винтами. В результате электроды в виде плиток плотно прилегают к
изолятору и друг к другу, образуя самодостаточную монолитную структуру, с которой можно работать при
сборке лампы без изменения расстояния между электродами.
Желателен очень узкий зазор между соседними концами анода и катода, поскольку лампа, по-видимому,
лучше модулируется при таком зазоре. Использование тонкого слоя изоляции, такого как слюда, для
выравнивания электродов с целью получения этого узкого зазора имеет некоторые недостатки, особенно с
точки зрения производства. Как показано на чертежах, электроды разделены сравнительно толстым
изолятором и имеют такую форму, что их концы расположены ближе друг к другу, чем толщина изоляции,
поэтому достигается желаемый узкий зазор между электродами, а использование очень тонкого слоя
изоляции исключается.
Открытый конец цилиндрического элемента lG coao, т.е. 2-3, находится на одном уровне с концом анода, а
выступающий внутрь фланец U1 имеет отверстие, лишь немного большее, чем катод, оставляя небольшой
зазор или около 3 между катодом и анодом. Разрыв этой трубки образуется концом трубчатого изолятора 26,
стенки которого имеют толщину, значительно превышающую ширину (если трубка 3'3X). Очень яркое пятно
света с едва заметными краями получается на расстоянии 11x, что позволяет построить лампу таким
образом, чтобы между анодом и поверхностью его катода вне кратера не было светового разряда.
Открытый конец катода соприкасается с концом толстых стенок трубчатого анода. Он закрыт пластиной 34,
имеющей отверстие 35, расположенное в соответствии с кратером. 4 [и] который установлен на аноде и
электрически соединен с ним, так что он фактически является дном перевернутого чашеобразного анода с
толстыми стенками. Эта защитная пластина, установленная на аноде и находящаяся с ним в электрическом
соединении, и имеющая окно в кратере на катоде (стр. 30 3)77, 7 26), расположена таким образом, что зазор
между ней и открытым концом катода не превышает толщину несветящегося разряда в темном пространстве
газопроводящего разряда, который происходит в лампе, и, следовательно, светящийся разряд не может
возникать в рабочих условиях лампы между анодом и катодом в точках, отличных от стенок кратера.
Поскольку за пределами конденсатора отсутствует световой разряд, лампа будет проецировать на экран
световое пятно, не имеющее вокруг себя ореола и обладающее четко очерченными краями.
Форма светового пятна определяется формой отверстия 35 в верхней пластине, и для проекции изображения
это отверстие может быть предпочтительно квадратным. Крышка может крепиться к аноду винтами и
располагаться на значительном расстоянии от него с помощью металлических прокладок 30.
Хорошие результаты были получены с лампой, сконструированной, как показано на рис. 1, и изготовленной из
колбы диаметром около 13 дюймов и длиной около 6 дюймов, кольцевого анода длиной около 21 дюйма с
наружным диаметром около 1/2 дюйма и внутренним диаметром около 1/2 дюйма, а также трубчатого
изолятора, заполняющего внутренний диаметр анода и изготовленного из изолентита со стенками толщиной
около 3/32 дюйма, катода, заполняющего внутренний диаметр изолятора и имеющего на своем переднем
конце конический кратер глубиной около 12 дюймов и максимальным диаметром от четырех сотых до шести
сотых дюйма, при этом газ находился под давлением около 30 мкг ртути и состоял преимущественно из
неона, но содержал около 3% аргона. Ширина отверстия 35 0iO в верхней пластине 34 составляет примерно
четыре сотых дюйма, расстояние между верхней пластиной анода и открытым концом катода кратера
составляет примерно одну тридцать вторую дюйма или меньше, а канавка M3 имеет ширину примерно одну
сотую дюйма и глубину примерно одну тридцать вторую дюйма.
Лампа отводится обычным способом в максимально возможном вакууме, который можно легко получить с
помощью качественных вакуумных насосов, используемых в производстве ламп накаливания. Было
установлено, что использование ртутных конденсационных насосов для получения высокого вакуума
является удобным, но не необходимым.
Во время отвода тепла колба лампы нагревается до максимально возможной температуры, а в некоторых
случаях для удобства нагрева металла колбы во время отвода тепла может использоваться высокочастотная
индукционная катушка. Затем отработанную колбу заряжают проводящим газом, и обычно для удобства колбу
можно несколько раз откачать этим газом, чтобы промыть ее. Затем лампу (5) заряжают газом до давления
около 30 мм ртутного столба и герметизируют.
Затем лампу подвергают старению путем изменения электрических соединений для очистки и удаления
вредных газов с помощью очистных кратеров 37 в аноде, как показано на рис. 2. Эти кратеры для очистки
имеют примерно такие же размеры, как и кратер 24, и образуются из массы магния или аналогичного металла,
вставленного в верхний или активный конец анода. Когда электрические контакты лампы меняются местами и
прикладывается достаточное напряжение, чтобы через лампу протекал достаточный ток, в образовавшихся
кратерах появляется тлеющий разряд, и вредные газы быстро удаляются.
В модификации, показанной на рис. 3, вместо перфорированной крышки 34 мы используем стержень 38 с
центральным отверстием 39, совпадающим с катодом и электрически 85 и механически соединенным с
активным концом анода. Это кольцо «3» отстоит от конца катода на расстояние, равное, например, толщине в
тридцать вторую часть дюйма, так что на катоде нет свечения, кроме как в кратере, и, следовательно, нет
светового разряда за пределами кратера, который мог бы вызвать ореол вокруг или по краям светового пятна,
проецируемого на экран лампой «9c».
В тех случаях, когда предполагается использование высоких токов, мы предпочитаем делать электроды
лампы относительно массивными, чтобы они оставались сравнительно холодными во время работы лампы.
Мы можем изготовить электроды таким образом, чтобы они имели увеличенную поверхность для излучения
тепла, или же мы можем предусмотреть средства охлаждения, такие как охлаждающая рубашка для лампы,
чтобы поддерживать температуру металлических стержней (внутри лампы) на уровне 10 Дж во время работы.
Например, мы можем предоставить ребристую охлаждающую рубашку 4-1, которая плотно прилегает к колбе,
как показано на рис. 1.
Лампы, изготовленные в соответствии с изобретением, могут использоваться во многих различных типах схем
и для многоканальных устройств, но, исключительно для иллюстрации, одной из форм схемы, в которой
полезна лампа, является схема, обычно используемая в приемниках телевизионных и факсимильных
аппаратов, которая включает в себя трехэлектродную вакуумную лампу, сетка которой подключена для
приема входящих сигналов, а выходная цепь подключена к выводам лампы. Как известно, ток в выходной
цепи лампы изменяется в зависимости от силы входных сигналов и вызывает соответствующие изменения
яркости медленного разряда в кратере катода.
Цвет излучаемого лампой света можно изменять, выбирая материал катода, поскольку он зависит не только
от газа, но и от материала катода. Например, при использовании неона никелевый или вольфрамовый катод
дает очень красноватый свет; с магниевым или холоднокатаным стальным катодом свет менее красноватый; с
катодом из вольфрамовой стали с 17% вольфрама — более светлый, почти желтоватый; а с катодом из
сплава, содержащего железо и церий, оттенок еще дальше от красного и становится розоватым или
фиолетовым. При использовании гелия и магниевого катода свет получается отчетливо беловатым, очень
похожим на дневной свет.
Для снижения пускового напряжения и получения других преимуществ в лампу могут быть добавлены
металлы щелочных или щелочноземельных металлов, такие как цезий, натрий, барий и тому подобные.
Добавочный металл может быть включен в катод или смешан с ним таким образом, чтобы он был пористым,
или может быть использовано соединение добавочного металла, например, азид бария, который разлагается
во время работы лампы и, таким образом, образует чистый металл. Например, стенки кратера 24 могут быть
покрыты этим соединением для получения кратера, облицованного щелочным или щелочноземельным
металлом.
Теперь, подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы
заявляем, что то, что мы
Соседние файлы в папке патенты