199195. lajstromszámú szabadalom • Villamos lámpa javított árambevezetővel
199195 üveg megengedett* legnagyobb hőmérséklete csak mintegy 700°C. A szerkezeti kialakításnak egy fólia alakú része van és fokozatos lezárású szerkezetet használnak, mivel a legalább 95 tömeg% Si02 tartalommal rendelkező üvegeknek, mint amilyenek például a kvarcüveg és a „Vycor”, amely egy 96 tömeg%-ban SiÖ2-t tartalmazó üveg, lineáris hőtágulási együtthatóval rendelkezik, amely lényegesen kisebb (mintegy 4X10-7K-l-től mintegy 12XKr7K~' tartományban van), mint a wolframé (mintegy 45X10~7K-1). A hőtágulási együtthatóknak ez a nagy különbsége és'az üvegek lágyulási hőmérséklete, közötti nagy különbség, valamint egyrészről a lámpák működési hőmérséklete, és másrészről a szobahőmérséklet azt eredményezi, hogy a wolfram nem ágyazható be ezekbe az üvegekbe vákuumtömören anélkül, hogy különleges intézkedéseket ne tennénk. Több évtizede folynak kísérletek olyan különleges intézkedések meghozatalára, amelyekkel a wolframot üvegekbe, mint például kvarcüvegbe lehetne beforrasztani. A vizsgálatok azt eredményezték,hogy a kereskedelmi forgalomban kapható lámpákban ilyen üvegekben mindig van egy lapított lezárás beágyazott fémfóliával, vagy egy fokozatos lezárás. A fent említett 4 171 500 számú US-PS szerinti megoldást a gyakorlatban nem is használják. Annak ellenére, hogy a szabadalmi leírás szerinti szerkezeti kialakítás mechanikusan erős, a fent említett hátrányok nyilvánvalóan túlságosan nagyok. Azt találtuk továbbá, hogy az ismertetett megoldás azonos eredménnyel való gyártása nagyon nehézkes. A reprodukálhatóság összefügg az árambevezetőn lévő kvarcüveg bevonat méretével, amely hozzátapad a vezetőkhöz, és amelyet reprodukálható módon lehet megvalósítani. A 3 448 320 számú US-PS egy olyan villamos izzólámpát ismertet, amelynek wolframból lévő árambevezetője legfeljebb 0,1 mm vastagságú, és amely közvetlenül van a lámpa kvarcüveg búrájának falába beforrasztva. Hangsúlyozzák, hogy a wolfram vezetéken egyáltalán nem lehet szennyező réteg. A wolfram vezetőt oxidmentes és gázmentes állapotba hozzák 1750—2200°C hőmérsékletre történő hevítéssel nitrogén vagy nemesgáz atmoszférában. A lámpa azonban a kereskedelemben-nem kapható. Az árambevezető legnagyobb vastagsága túlságosan kicsi a gyakorlati alkalmazhatóság szempontjából. A 4 086 075 számú US-PS egy olyan eljárást ismertet, amellyel fémhuzalra üvegszerű bevonatot lehet készíteni. Az eljárás abból áll, hogy egy fémhuzalt, valamint egy ezt pontosan körülvevő üvegcsövet védőgáz atmoszférában például nitrogénatmoszférában, nagyfrekvenciásán hevítenek. A nagyfrekvenciás tér egy generátorhoz csatlakozó 3 tekerccsel hozható létre. A nagyfrekvenciás térben egy olyan tekercs van, amely nincs rövidre zárva, és amely tekercset a nagyfrekvenciás tér éppúgy hevít, mint a fémhuzalt. Ez a két rész hevíti az üvegcsövet lágyulási pontjára. A bevont huzal oxidmentes; a huzal és a bevonat között szennyeződés nem tud felhalmozódni. Az említett szabadalmi leírás szerinti eljárással szintén üvegszerü bevonatok hozhatók létre tóriumozott wolfram huzalon, amely korábbi eljárások szerint nem volt lehetséges, mivel tórium oxid diffundált a huzal felületére, és megakadályozta az üveg és a huzal között gáztömör adhéziót. Amenynyiben egy tóriumozott wolfram huzalra volt szükség elektródaként, akkor a tóriumozott wolfram huzal és a tórium oxidtól mentes wolfram huzal között tompa hegesztést kellett létrehozni, és a tórium oxidtól mentes huzalrészen üvegbevonatot kellett kialakítani. Egy üvegszerű bevonat és a wolfram vezető közötti adhézió szempontjából nyilvánvalóan szükséges, hogy a bevonatot egy olyan wolfram huzalra készítsük, amely felületén mentes elnyelt gázoktól, oxidoktól és más szennyeződésektől. A találmány elé célul tűztük ki, egy a bevezetőben körülírt villamos lámpának a kidolgozását, amelynek nagyon egyszerű szerkezeti kialakítása van, egyszerűen és jól reprodukálhatóan gyártható, és emellett nagy szilárdsága is van. A kitűzött célt a találmány szerint úgy értük el, hogy az üveg/fém átmenethez csatlakozó bevonat üvege a tórium, hafnium, króm, alumínium, titán, tantál, magnézium, kalcium, stroncium, bárium, cirkon, lantán, skandium, lantanoidák, nióbium, bőr és ittriumcsoport egyik elemét tartalmazza. Azt találtuk, hogy a fent említett elemek legalább egyikének a jelenléte abban az üvegbevonatban, amely csatlakozik az üveg/fém átmenethez, feltétele annak, hogy a bevonat az árambevezető fémes felületéhez erős adhézióval kötődjön. Egy ilyen elemnek a bevonatban való jelenléte jól szemléltethető egy elektron letapogató mikroszkópban (SEM) röntgensugaras energiadiszperzív analízissel (EDAX). A bevonatnak az árambevezetőhöz való erős adhéziója kitűnik többek között a-következő megfigyelésekből, amelyben tórium volt az üveg/fém átmeneti réteghez csatlakozó üvegben. Egy 0,55 mm átmérőjű wolframból lévő árambevezetőn 0,275 mm vastagságú, 10 mm hosszú, az árambevezető végei között lévő kvarcüveg bevonatra egy kvarcüvegből lévő gömbszerűen megvastagított részt vittünk fel egy kvarcüveg gyűrű megolvasztásával. A megvastagított átmérője 3 mm volt. Ezt a szerelvényt környezeti hőmérsékletről hirtelen .folyékony nitrogénbe mártva, az árambevezető két részre tört, a bevonaton belül a megvastagított részen anélkül, hogy az árambe-4 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
