<Desc/Clms Page number 1>
Einrichtung zur Anreicherung eines Gases mit negativen Ionen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Anreicherung eines Gases mit negativen Ionen.
Es hat sich gezeigt, dass negative Ionen für viele Zwecke, beispielsweise zur Luftreinigung und in der Therapie, verwendbar sind. Bisher traten Schwierigkeiten auf, wenn der Versuch gemacht wurde, wirklich befriedigende Erzeuger von negativen Ionen zu schaffen, besonders wenn eine hohe Konzentration an negativen Ionen erwünscht war.
Einrichtungen zur Erzeugung negativer Ionen sind natürlich bereits bekannt. Beispielsweise zeigt die USA-PatentschriftNr. 2, 850, 641 eine Quelle mit einem Gehäuse und einem Ventilator, der Luft durch die Ionisierungsquelle bläst. In der deutschen Patentschrift Nr. 512426 wird eine Ultraviolett-Lichtquelle zur Ionisierung vorgeschlagen.
Die Erfindung zielt darauf ab, eine wirksame Elektronenquelle herzustellen, die Elektronen aussendet, wenn sie mit Photonen bestrahlt wird. Dieses Ziel wurde erfindungsgemäss erreicht durch eine Einrichtung zur Anreicherung eines Gases mit negativen Ionen, bestehend aus einem Gehäuse mit Öffnungen für den Einlass und den Austritt des Gases und mit einer Fördereinrichtung für dieBewegungdesGasesdurch das Gehäuse vorbei an einer Ionisierquelle, die aus einer Photonenstrahlungsquelle, etwa einer Nieder- druck-Quecksilberentladungsröhre, besteht, wobei die Erfindung darin gelegen ist, dass eine Photonenstrahlungsquelle vorgesehen ist, die eine metallische Schicht aufweist, die an der Aussenwand einer nichtmetallischen Hülle eine geerdete metallische Schicht aufweist, welche die Photonenstrahlungsquelle umgibt,
wobei diese metallische SchichteineStärkebis zu 400 aufweist, um einen wesentlichen Teilder andieseeineSeite gelangenden Photonen der Photonenquelle zu absorbieren und an der andern Seite Pho- toelektronen in eine Zone austreten zu lassen, die die andere Seite der metallischen Schichte umgibt, um negative Ionen in dem bewegten Gas zu bilden.
Die durch die Erfindung erreichbaren Vorteile liegen in der Kombination einer sehr einfachen Ausbildung mit einer äusserst wirksamen Verwendung der Strahlung. Die Hülle einer Ultraviolett-Photonenstrahlungsröhre ist leicht mit einer extrem dünnen Goldschichte zu bedecken. Da diese Schichte den ganzen Kolben bedeckt, absorbiert sie wirksam die Photonen der Strahlungsröhre an der einen Seite und sendet Photoelektronen an der andern Seite aus. Das heisst, dass die Photoelektronen von jener Seite der Schichte ausgestrahlt werden, die gegenüber der Seite liegt, an der die Photonen absorbiert werden.
DiePhotoelektronen werden von den Atomen oder Molekülen des die Hülle umgebenden Gases, etwa einesLuftstromes, aufgenommen und'dienegativenionen werden durch den Luftstrom an die Verwendungstelle befördert.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese an Hand der beigeschlossenen Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur ist eine etwas schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung. wobei einige Teile geschnitten bzw. ausgebrochen gezeichnet sind.
In der Zeichnung ist eine Röhre 2 dargestellt, die innen an der Basis 4 eine Emissionseinrichtung aufweist, die ultraviolette Photonen erzeugt. Die Röhre hat einen Kolben oder Hülle 6 aus Quarz oder Vicor (950/0 Quarz und 50/0 Glas). Auf der Aussenfläche des Kolbens oder der Hülle 6 befindetsich ein dünner metallischer Überzug 8 aus Gold. Die Schicht 8 ist durch einen Draht 10 geerdet, der durch eine Klemme 11 daran festgehalten wird, so dass sie auf Erdpotential gehalten wird. Die Röhre 2 befindet sich in einem Gehäuse 12, das eine jalousieartige Einlassöffnung 14 sowie eine Auslassöffnung 16 aufweist, aus welcher die Luft mit Hilfe eines Gebläses 20, das durch einen Elektromotor angetrieben wird, abgezogen wird.
DiePhotonen treten ohne Behinderung durch die Hülle 6 hindurch und gelangen auf die Innenflä-
<Desc/Clms Page number 2>
ehe der Schicht 8. Dadurch wird die Schicht 8 zur Emission von Elektronen veranlasst, die in den Bereich 22 der die Hülle umgebenden Luft eintreten. In dieser Luft befindliche Staubteilchen können einige der Photoelektronen aufnehmen. Die andern Photoelektronen werden von den Atomen oder Molekülen der Luftbestandteile, z. B. dem Sauerstoff, aufgenommen, wodurch die Luft zu einer konzentrierten negativen Ionenquelle wird. Das Gebläse fördert die Luft aus diesem Bereich 22 in den Bereich oder die Bereiche der Verwendung. Die Luft wirkt daher als Fördermittel für den Transport der negativen Ionen aus der Zone 22 bei der Röhre 2.
Die dünne Schicht 8 aus Metall wird auf die Röhrenhülle 6 im Vakuum aufgedampft, wodurch eine genaue Einstellung der Stärke der metallischen Schicht ermöglicht und ferner eine gleichmässige Stärke der Schicht auf der gesamten Oberfläche der Hülle gewährleistet wird. Bei der als Beispiel gewählten Ausführungsform besteht die metallische Schicht aus Gold mit einer Stärke in der Grössenordnung von 75 bis 400 A, wobei bestimmte Prüfungen erkennen lassen, dass die bevorzugte Stärke nahe bei der unteren Grenze dieses Bereichs liegt.
Die Schicht 8 ist stark genug, um eine Absorption der Photonen zu ermöglichen, und dünn genug, um den Austritt der Photoelektronen zuzulassen.
Beider als Beispiel gewählten Ausführungsform ist die Röhre 2 eineNiederdruck-Quecksilber-Ent- ladungsröhre, die 90% ihrer Energie bei einer Wellenlänge von 2537 Ä emittiert. Die Röhre ist für 3, 5 W Leistungsaufnahme ausgelegt und hat eine Leistung an ultravioletten Photonen von 0, 1 W. Wie bereits erwähnt, ist die Goldschicht 8 im Vakuum aufgedampft worden und während des Aufbringens dieser Schicht wurde die Röhre mit konstanter Geschwindigkeit zwischen zwei Goldda ! 11pfquellen gedreht. Der Erdungsdraht 10 istmechanischan die Schicht 8 angeklemmt. An Stelle der in dem obigen Beispiel genannten können auch andere Metalle und andere Photonenquellen verwendet werden.
Photoelektronen werden aus der Schicht nur dann emittiert, wenn die Photonen eine hiefür ausreichend hohe Energie besitzen. Im allgemeinen erzeugen bei einem gegebenen Metallüberzug nur Photonen mit einer Wellenlänge unter einer bestimmten Grenze Photoelektronen. Die maximale Wellenlänge für den jeweiligen metallischen Überzug kann aus der photoelektrischen Funktion des Metalls nach der Gleichung h. 0/À max = W berechnet werden.
In dieser Gleichung bedeutet W die Energie in Elektronenvolt, h die Plancksche Konstante, o die Lichtgeschwindigkeit und À max die grösste Wellenlänge des ein Photoelektron erzeugen-
EMI2.1
EMI2.2
<tb>
<tb> und <SEP> A <SEP> maxW <SEP> À <SEP> max <SEP> (A) <SEP>
<tb> Gold <SEP> 4,82 <SEP> 2552
<tb> Caesium <SEP> 2,84 <SEP> 4331
<tb> Quecksilber <SEP> 4, <SEP> 53 <SEP> 2715
<tb> Nickel <SEP> 5,01 <SEP> 2455
<tb> Blei <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP> 3075
<tb> Silber <SEP> 4,73 <SEP> 2600
<tb> Wal & am <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 2733
<tb>
EMI2.3
abgegeben, wenn alle der folgenden Bedingungen herrschen :
1. Die Wellenl nge eines Teils des emittierten Lichts ist kürzer als das Maximum des Spektrums des metallischen Überzuges.
2. Die Photoelektronen können aus dem metallischen Überzug austreten und
3. Der Metallfilm lädt sich nicht positiv auf, wodurch das Austreten weiterer Photoelektronen verhindert würde.
Die Bedingung 1 kann erhalten werden, indem eine Quelle mit geeignetem Emissionsspektrum und ein geeigneter metallischer Überzug ausgewählt werden. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass Legierungenhäufig niedrigere Energiestrahlungen als reines Metall aufweisen. Normale Wolfram-Lampen emittieren Licht bis herab zu 3 000 Ä, Quecksilberbogenlampen emittieren Licht bis herab zu 1849 Ä.
Die Bedingung 2 wird bei Vorliegen eines ausreichend diinnen Metallfilms erzielt. Hier müssen zwei Faktoren aufeinander abgestimmt werden : Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Photon absorbiert wird, steigt mit der Dickedes Films, wohingegen die Wahrscheinlichkeit : dass das Photoelektron austritt, mit der Dicke des Films abnimmt. Im allgemeinen kann die optimale Stärke nicht theoretisch vorausgesagt werden, sondern ist experimentell zu bestimmen. Dies beruht darauf, dass keine genauen Energiebereichskurven für Elektronen sehr geringer Energie vorliegen.
<Desc/Clms Page number 3>
Die Bedingung 3 wird durch einen Erdungsdraht, der mit dem metallischen Film in Berührung steht, hergestellt.
Bei der als Beispiel gewählten Ausführungsform wird eine einzige Röhre verwendet und der metallische Überzug hat im wesentlichen die Form einer Kugelhülle. Erfindungsgemäss können aber auch mehr als eine Röhre eingesetzt und in Parallel- oder Reihenschaltung betrieben werden, wobei auch Röhren anderer Arten und Formen verwendbar sind. Die Röhre ist mit Hilfsteilen versehen, z. B. einem Schalter, einem Widerstand und Draht zum Anschluss an eine Stromquelle, die der Klarheit wegen in der Zeichnung weggelassen sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Anreicherung eines Gases mit negativen Ionen, bestehend aus einem Gehäuse mit Öffnungen für den Einlass und den Austritt des Gases und mit einer Fördereinrichtung für die Bewegung des Gases durch das Gehäuse vorbei an einer lonisierquelle, die aus einer Photonenstrahlungsquelle, etwa einer Niederdruck-Quecksilberentladungsröhre, besteht, dadurch gekennzeichnet, dasseine Photonenstrahlungsquelle (2) vorgesehen ist, die an der Aussenwand einer nichtmetallischen Hülle eine geerdete metallische Schicht (8) aufweist, welche die Photonenstrahlungsquelle umgibt, wobei diese metallische Schicht eine Stärke bis zu 400 aufweist.
EMI3.1
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.