DE1085965B

DE1085965B - Source of extreme ultraviolet light

Info

Publication number: DE1085965B
Application number: DEN17024A
Authority: DE
Inventors: Charles Franklin Hendee; Samuel Fine
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1958-07-29
Filing date: 1959-07-25
Publication date: 1960-07-28
Also published as: US2990491A; GB907986A; FR1234391A; NL241561A; NL125811C

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf eine Quelle extremultravioletten Lichtes und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Erzeugen einer extrem-ultravioletten Strahlung mit einer Wellenlänge von etwa 1216 Ä.The invention relates to a source of extreme ultraviolet light and, more particularly, to an apparatus for generating extreme ultraviolet radiation with a wavelength of about 1216 Å.

Es wurde festgestellt, daß Luft im wesentlichen durchlässig für Strahlung mit einer Wellenlänge von etwa 1216 Ä ist, aber daß Wasser solche Strahlung stark absorbiert. Diese Eigenschaften bilden die Grundlage für ein System zum Bestimmen der Feuchtigkeit oder des. Wasserdampfgehaltes der Luft. Das System besteht aus einer Quelle der 1216-A-Strahlung, die so angeordnet ist, daß diese Strahlung durch eine Luftprobe hindurchgeht, wonach sie in einem Photonenzählrohr, das für solche Strahlung empfindlich ist, nachgewiesen wird. Die USA.-Patentschrift 2 715195 beschreibt ein derartiges Nachweisgerät, das mit einem geeigneten, für die 1216-Ä-Strahlung durchlässigen Fenster und einer geeigneten Gasfüllung, z. B. Stickstoffmanoxyd, versehen ist. Je höher der Wassergehalt der Luft, um so stärker wird das Licht dieser Wellenlänge geschwächt und um so niedriger ist die Zählgeschwindigkeit des Nachweisgerätes. Durch Vergleich dieser Zählgeschwindigkeit mit derjenigen in Luftproben mit einer bekannten Feuchtigkeit kann der Wasserdampfgehalt der unbekannten Luftprobe genau bestimmt werden.It has been found that air is essentially transparent to radiation having a wavelength of is about 1216 Å, but that water strongly absorbs such radiation. These properties make up the Basis for a system for determining the humidity or the water vapor content of the air. That System consists of a source of 1216-A radiation, which is arranged so that this radiation passes through a sample of air, after which it is placed in a photon counter tube, sensitive to such radiation is detected. U.S. Patent 2,715,195 describes such a detection device, which with a suitable, permeable for the 1216-Å radiation Window and a suitable gas filling, e.g. B. nitric oxide is provided. The higher the The water content of the air, the more the light of this wavelength is weakened and the lower it is is the counting speed of the detection device. By comparing this counting speed with that In air samples with a known humidity, the water vapor content of the unknown Air sample can be precisely determined.

Das Herz eines vorstehend beschriebenen Systems ist eine Quelle der 1216-Ä-Strahlung, die eine lange Lebensdauer, und große Stabilität aufweisen soll. Zweck der Erfindung ist, eine derartige Quelle zu schaffen.The heart of a system described above is a source of 1216 Å radiation, which is a long Service life, and should have great stability. The purpose of the invention is to provide such a source create.

Die Quelle extrem-ultravioletten Lichtes nach der Erfindung besteht aus einer mit radioaktivem Tritiumgas gefüllten Hülle, die einen Fensterteil enthält, der für das zu erzeugende extrem-ultraviolette Licht durchlässig ist. Es wurde gefunden, daß die vom zerfallenden, radioaktiven Tritium erzeugten Betateilchen geringer Energie die Wasserstoff- oder Tritiumatome, die aus dissoziierten Tritiummolekülen hervorgegangen oder gesondert vorgesehen worden sind, anzuregen vermögen, so daß die angeregten Wasserstoff- oder Tritiumatome eine Reihe von Strahlungen aussenden, worunter sich die Strahlung mit einer Wellenlänge von 1216 A befindet.The source of extreme ultraviolet light according to the invention consists of one with radioactive tritium gas filled envelope that contains a window part for the extreme ultraviolet light to be generated is permeable. It was found that the beta particles produced by the decaying radioactive tritium low energy the hydrogen or tritium atoms that emerged from dissociated tritium molecules or have been provided separately, able to excite, so that the excited hydrogen or Tritium atoms emit a series of radiations, one of which is radiation with a wavelength of 1216 A.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher beschrieben, in derThe invention is described in more detail below with reference to the drawing, in which

Fig. 1 ein Querschnitt durch eine Ausführungsform der Quelle extrem-ultravioletten Lichtes gemäß der Erfindung und1 shows a cross section through an embodiment of the source of extreme ultraviolet light according to FIG Invention and

Fig. 2 ein Querschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform ist.Figure 2 is a cross section through a modified embodiment.

Fig. 1 zeigt eine luftdichtverschlossene Hülle I₁ die aus Glas, Metall oder sonst einem im wesentlichen gasdichten Material bestehen kann, das undurchlässig fürFig. 1 shows an airtight envelope I ₁ which can consist of glass, metal or some other essentially gas-tight material that is impermeable to

Anmelder:Applicant:

N. V. Philips'Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)NV Philips'Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Netherlands)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
ίο Hamburg 1, Mönckebergstr. 7 Representative: Dipl.-Ing. K. Lengner, patent attorney,
ίο Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. Juli 1958Claimed priority:
V. St. v. America July 29, 1958

Charles Franklin Hendee, Irvington-on-Hudson, N. Y.,Charles Franklin Hendee, Irvington-on-Hudson, N.Y.,

und Samuel Fine, New York, N. Y. (V. St. A.),and Samuel Fine, New York, N.Y. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

Strahlung mit einer. Wellenlänge von 1216 Ä ist. Eine Wand der Hülle enthält ein Fenster 2, das im wesentliehen durchlässig für extrem-ultraviolettes Licht oder Strahlung mit einer Wellenlänge von etwa 1216 Ä ist. Ein geeignetes Fenstermaterial für diese Strahlung ist Lithiumfluorid. Die gegenüberliegende Wand der Hülle ist zum Einbringen eines gewünschten Gases in die Hülle und zum nachfolgenden Verschluß derselben bei 3 benutzt worden. Innerhalb der Hülle befindet sich eine Menge von radioaktivem Tritiumgas 4 unter einem Druck von z. B. 1 Atmosphäre. Dieser Druck ist jedoch nicht kritisch, da der Druck oder die Menge des vorhandenen Tritiums lediglich die Intensität der Lichtabgabe bestimmt.Radiation with a. Wavelength of 1216 Å. One wall of the envelope contains a window 2 which is substantially transparent to extreme ultraviolet light or radiation having a wavelength of about 1216 Å. A suitable window material for this radiation is lithium fluoride. The opposite wall of the envelope has been used for introducing a desired gas into the envelope and then sealing it at 3. Inside the envelope there is a quantity of radioactive tritium gas 4 under a pressure of e.g. B. 1 atmosphere. However, this pressure is not critical since the pressure or the amount of tritium present only determines the intensity of the light output.

Radioaktives Tritium, ein schweres Isotop des Wasserstoffs hat eine Halbwertszeit von 12,26 Jahren. Während des Zerfalls des radioaktiven Tritiums werden nur Betateilchen geringer Energie mit einer Höchstenergie von etwa 18 keV und einer mittleren Energie von etwa 5 keV (und keine Gammastrahlen) emittiert. Für jedes Curie des radioaktiven Materials werden in der Sekunde 3,7-10¹⁰ Betateilchen erzeugt, und jeder Kubikzentimeter, dieses Gases enthält bei atmosphärischem Druck etwa 2,6 Curie. Die vom radioaktiven Tritium emittierten Betateilchen dissoziieren in der Hülle vorhandene Wasserstoff- und Tritiummoleküle, und die so erzeugten Wasserstoffatome werden zusammen mit den in der Hülle vorhandenen Tritiumatomen von den Betateilchen angeregt, so daß sie eine Reihe von Spektrallinien aussenden, unter denen sich die gewünschte Strahlung von etwa 1216 Ä befindet. Das im Gas vorhandene atomare TritiumRadioactive tritium, a heavy isotope of hydrogen, has a half-life of 12.26 years. During the decay of radioactive tritium, only low-energy beta particles with a maximum energy of around 18 keV and an average energy of around 5 keV (and no gamma rays) are emitted. For every curie of radioactive material, 3.7-10 ¹⁰ beta particles are produced per second, and every cubic centimeter of this gas contains about 2.6 curie at atmospheric pressure. The beta particles emitted by the radioactive tritium dissociate hydrogen and tritium molecules present in the shell, and the hydrogen atoms thus generated, together with the tritium atoms present in the shell, are excited by the beta particles, so that they emit a series of spectral lines under which the desired radiation is located of about 1216 Å. The atomic tritium present in the gas

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rührt vom dissoziierten Tritium und der atomare Wasserstoff von dem dem radioaktiven Tritium zugesetzten nichtradioaktiven Wasserstoff her. Das Mischverhältnis ist nich kritisch und hängt von dem Druck ab, den das Gas in der Hülle aufweisen soll. Die emittierte 1216-Ä-Strahlung geht durch den durchlässigen Fensterteil 2 hindurch und steht somit außerhalb der Hülle zur Verfügung, was durch die gestrichelten Linien 5 angedeutet ist.comes from the dissociated tritium and the atomic hydrogen from that added to the radioactive tritium non-radioactive hydrogen. The mixing ratio is not critical and depends on the pressure from which the gas should have in the envelope. The emitted 1216-Å radiation passes through the transparent one Window part 2 through and is thus available outside of the shell, which is indicated by the dashed line Lines 5 is indicated.

Die vorstehend beschriebene Quelle extrem-ultravioletten Lichtes weist mehrere wichtige Vorteile auf. Zunächst ist die Vorrichtung in sich geschlossen und durch einen äußerst einfachen Bau gekennzeichnet, der eine sehr lange Lebensdauer hat und sehr stabil ist. Ein wichtiges Merkmal ist weiter, daß keine Streustrahlung außerhalb des Bereiches sichtbaren oder benachbarten Lichtes aus der Quelle austritt, d. h., daß keine Betateilchen aus der Quelle ausströmen und auch während des Zerfalls keine Gammastrahlen emittiert werden. Es werden deshalb keine Betateilchen emittiert, weil die durch den Zerfall des radioaktiven Tritiums erzeugten Teilchen, die nicht vom Gas selbst absorbiert werden, leicht in den Wänden, und dem Fenster, die die Gashülle bilden, absorbiert werden, da sie ein sehr niedriges Energieniveau aufweisen. Dies ist wichtig bei Systemen, bei denen solche Quellen Anwendung finden, weil von der Quelle herrührende Betateilchen oder Gammastrahlung vom Zählrohr des Systems gezählt werden, so daß sich irreführende Zählungen ergeben würden, weil diese Strahlungsformen nicht von Wassermolekülen geschwächt werden.The source described above is extreme ultraviolet Light has several important advantages. First of all, the device is self-contained and characterized by an extremely simple construction, which has a very long service life and is very stable. Another important feature is that no scattered radiation outside the area is visible or neighboring Light emerges from the source, d. that is, no beta particles escape from the source and no gamma rays are emitted even during the decay. There are therefore no beta particles emitted because the particles produced by the decay of radioactive tritium are not from the gas itself easily absorbed in the walls and window that form the gas envelope, since they have a very low energy level. This is important in systems where such Sources are used because beta particles originating from the source or gamma radiation from the source Counter tube of the system are counted, so that misleading counts would result because these Forms of radiation cannot be weakened by water molecules.

Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, bei der ein erhitztes Glied, im dargestellten Ausführungsbeispiel ein durch Stromdurchgang heizbarer Glühdraht 6> in der gasgefüllten Hülle 1 angebracht ist. Die Anwesenheit eines erhitzten Gliedes führt Dissoziation molekularen Wasserstoffes oder molekularen Tritiums in der Hülle herbei, so daß sich eine größere Menge an atomarem Wasserstoff oder Tritium ergibt, die von den emittierten Betateilchen aus dem zerfallenden Tritium angeregt werden können. Der Glühdraht kann aus Wolfram oder einem üblichen Glühdrahtmaterial bestehen. Außerdem können die für extrem-violettes Licht undurchlässigen Wandteile mit einem metallischen überzug 7 versehen werden, der als Reflektor zur Erhöhung der Intensität der Lichtabgabe in der gewünschten Richtung dient. Ein geeignetes Material für diesen Zweck ist Platin.Fig. 2 shows a modified embodiment of the device according to the invention, in which a heated Member, in the illustrated embodiment a filament 6> which can be heated by the passage of current is mounted in the gas-filled envelope 1. The presence of a heated limb leads to molecular dissociation Hydrogen or molecular tritium in the shell, so that a larger amount of atomic Hydrogen or tritium results, which are excited by the emitted beta particles from the decaying tritium can be. The filament can consist of tungsten or a conventional filament material. In addition, the wall parts that are impermeable to extremely violet light can be covered with a metallic coating 7 are provided, which acts as a reflector to increase the intensity of the light output in the desired Direction serves. A suitable material for this purpose is platinum.

Claims

Patent claims:

1. Source extreme-ultraviolet light, characterized in that it consists of a filled with radioactive tritium gas envelope having a transparent to ultra-ultraviolet light part.

2. Source according to claim 1, characterized in that the tritium gas is non-radioactive Hydrogen gas is added.

3. Source of extreme ultraviolet light, characterized in that it is sealed from a vacuum-tight A shell that has a part impervious to extreme ultraviolet light and a contains window part permeable to extreme ultraviolet light, and radioactive tritium gas in the shell consists.

4. Source according to claim 3, characterized in that the window consists of lithium fluoride.

5. Source according to claim 3, characterized in that means are provided by the atomic hydrogen or atomic tritium can be generated within the shell.

6. Source according to claim 5, characterized in that said means consist of a filament exist, which can be heated within the shell.

7. Source according to claim 3, characterized in that the non-permeable part of the envelope is provided with a reflective coating.

Considered publications:
British Patent No. 646,414.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings