160001. lajstromszámú szabadalom • Nagyteljesítményű féncső és eljárás annak előállítására

3 A 120 -W-os fénycsőben levő telített Hg-gőz nyomásának egy bizonyos optimális értéken való tartása céljából többféle eljárást alkalmazhatunk, melyek elvileg két csoportra oszthatók. Az első csoportba tartoznak az ún. hidegkamrás 5 megoldások. Legegyszerűbb kiviteli formája a fénycső buráján — célszerűen a két elektróda között — alkalmazott kis zsák, csapda, mely a bura felületéből 10—15 mm-nyire kinyúlik. Ennek a zsákocskának a csücske a környezet hatá- 10 sara jobban hűl, mint a bura fala, annyira, hogy hidegkamraként viselkedvén a csőben levő Hg mennyiségnek a telítéshez szükséges részen felüli mennyisége lassanként — több órai égés után — itt gyűlik össze. Az egyensúlyi nyomást 15 a zsák csücskének hőmérséklete szabja meg, és így az egész csőben levő nyomás ennek fog megfelelni. Gyártás és használat szempontjából a zsákot tartalmazó üvegbura annyi akadályt jelentett — törésveszély, armatúrában való alkal- 2

n matlanság stb. —, hogy más megoldást kellett keresni. Ilyen pl. az, hogy a hidegkamrát az elektróda mögé helyezzük. Ezt a megoldást a csőgeometria nagymértékű megváltoztatása miatt kellett elvetni. A bura falának külső hűté- „. se félvezetős hűtőelemmel igen elegáns, de drága megoldás, a fal hőleadásának javítása a fékeütéssel vagy homályosítással (= felületnövelés) pedig nem kellő hatásfokú. A telített Hg-gőz nyomásának csökkentésére szolgáló módszerek másik csoportja a Hg-t vegyületekben (vagy amalgámban) való adagolással alkalmazza. Egyes Hg vegyületekkel, valamint az amalgámokkal egyensúlyban levő Hggőz nyomása az összetétel függvénye. így pl. a Cd-amalgám kb. 50—50%-os összetételben 120 W-os fénycsőben elhelyezve olyan Hg nyomást biztosít az üzemi hőmérsékleten, mely mellett a gerjesztési maximum intenzitása a legnagyobb. Ennek az amalgámnak az olvadáspontja azonban olyan alacsony, hogy a gyártáskor szokásos kimelegítést — mely a fénycső élettartamára van előnyös hatással — nem bírja ki: megolvad, továbbá a vákuumban történő párolgás miatt az amalgám a kályházás körülményeitől (hőfok, idő, nyomás) függően ismeretlen mértékben megváltoztathatja összetételét, és ennek következtében ismeretlen mértékben megváltozik az egyensúlyi Hg-gőz nyomás, ami az automata gépsoron való gyártás egyenletességét veszélyezteti. Ezért az ilyen amalgámot vagy Hg vegyületet tartalmazó fénycsövek csak az üveganyagnak az adszorbeált vízgőz eltávolítását célzó felmelegítése nélkül készülhetnek, és így az eltávolítatlan vízgőz és egyéb, a fényporon adszorbeált gá- So zok (pl. CO, CO2) miatt nem teljes értékűek. Találmányunk célja olyan módon beállítani optimális értékre a nagy teljesítményű fénycsövek működése közben előálló Hg-gőz nyomást, 60 mely a fenti hibákat kiküszöböli. Kísérleteink közben azt tapasztaltuk,l

hogy adszorpció alkalmazásával a feladat előnyösen megoldható. Ismeretes ugyanis, hogy nagy felületű szilárd tes- $$ 4 tek felületükön gázokat (gőzöket) képesek adszorbeálni. Az adszorbeált anyag feletti egyensúlyi gőznyomás kisebb, mint a tiszta anyag folyékony fázisa feletti egyensúlyi gáznyomás ua. a hőmérsékleten, és értéke a hőmérsékletnek és a fajlagos adszorbciónak a függvénye. Ismeretes az irodalomból, hogy ha a fajlagos adszorbció értéke szénen 0,3 mg Hg/g adszorbens, akkor a Hg-gőz egyensúlyi nyomása 60 °C-on 0,008 torr. (A. S. Coolodge: J. Amer. Chem. Soc. 49, p. 1949/1927), tehát mintegy negyedrésze az azonos hőfokon mutatkozó telített Hg-gőz nyomásnak (= 0,03 torr.) adszorbens nélkül. A 0,008 torr. nyomás éppen a célnak megfelelő nyomásérték, melynek felhasználása a feladat megoldására a következő felismerésen alapszik. Gázok és gőzök adszorpciója szilárd felületen általában exoterm folyamat, kivételt képez a Hg, melynek adszorpciója aktív szénen endoterm folyamat, mivel az adszorpciós hő negatív. (A párolgási hő ugyanis nagyobb, mint az adszorpciós hő.) Ebből következik, hogy a különböző hőfokokhoz tartozó maximális (telítési) fajlagos adszorpció a hőmérséklet növekedésével növekszik. így 20 "C-on 0,3 mg Hg/g szén az adszorbeált mennyiség, míg 60 °C-on ez az érték felemelkedik 1,2 mg-ra. Ez az anomális viselkedés vezetett arra a megoldásra, mely találmányunk tárgyát képezi, és melynek révén sikerült az eddigi megoldások hibáit kiküszöbölni. A fénycső maximális hatásfoka szempontjából optimális egyensúlyi Hg-gőz nyomás ugyanis a fénycsőben a gyártásfolyamat lényeges részeit képező felmelegítés és a levegő eltávolítását biztosító szivattyúzás után önmagától előáll. A találmány olyan nagy teljesítményű, izzókatódos, higanygőzt tartalmazó fénycső, melynek kisülési terében a higanygőz nyomását adszorbens anyag, akt'v szén szabályozza. A találmány szerinti fénycső előállítása úgy történik, hogy a nyomásszabályozóként alkalmazott aktív szenet szivattyúzás előtt helyezzük a íénycsőburába, majd szivattyúzunk, és a szivattyúzás folyamán fémhiganyt adagolunk, a fémhiganyt az aktív szénen lekötjük, és a többlet fémhiganyt a fénycsőből eltávolítjuk. Eljárásunkat a következő példán mutatjuk be. A fénycsőbe — a 60 °C-t legjobban megközelítő helyre — ca 3 g. 600—700 m2

/g aktív felületű aktív szenet ragasztunk, ami a kívánt Hg-gőz nyomás előállításához szükséges Hg mennyiség többszörösét képes szobahőmérsékleten adszorbeálni. Az így előkészített csövet a szokásos és a fénycsőgyártásban bevált módon felmelegítjük, belőle a levegőt szivattyúzással eltávolítjuk, a katód hatóanyagát képező földalkáli karbonátokat elbontjuk, Hg-t és 2,5—2,8 mm nyomású argont adagolunk be, majd a csövet hagyjuk szobahőmérsékletre lehűlni, és a fölösleges (nem adszorbeált) Hg-t oldalcsövön eltávolítjuk. Ez a művelet igen egyszerű: az oldalcső lehet maga a leszívócső is, melyet a szivattyúzás után 20— 2