DE1224836B - Als Lichtquelle fuer spektroskopische Untersuchungen dienende Gasentladungsroehre - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4fflWGs& PATENTAMT Int. CL:

AUSLEGESCHRIFT

HOIj

Deutsche Kl.: 2If-82/03

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

W 34281 VIII c/21f

10. April 1963

15. September 1966

Die Erfindung betrifft eine als Lichtquelle für spektroskopische Untersuchungen dienende Gasentladungsröhre mit einer Anode und einer zentralen Kathode, die aus einer Legierung besteht.

Bei derartigen Gasentladungsröhren muß darauf geachtet werden, daß die Metalle der Legierung der Kathode in dem gleichen Ausmaß zerstäubt werden, damit nicht beim Betrieb eine bevorzugte Zerstäubung einer Metallkomponente der Kathode stattfindet, die zur Erzeugung eines Überzuges auf der Kathode und damit zur Emission nur noch des Spektrums dieser einen Metallkomponente führen würde.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur gleichzeitigen Emission der Spektren von Calcium und Magnesium die Kathode aus einer Legierung von Calcium, Magnesium und Aluminium besteht, die in Gewichtsprozent ungefähr 10 bis 15% Calcium und 10 bis 15% Magnesium enthält.

Die Kathode weist zweckmäßig die Form eines Zylinders mit einer zentralen Ausbohrung — also eines Bechers — auf. Der Druck der Gasfüllung in der Röhre wird vorteilhaft in der Größenordnung von 0,5 bis 10 Torr gewählt. Als Gasfüllung findet vorzugsweise Argon mit einem Druck von etwa 3 Torr Verwendung.

Die Erfindung ist in den Figuren an einem Beispiel erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die perspektivische Ansicht, teilweise geschnitten, einer Gasentladungsröhre der erfindungsgemäßen Art und

F i g. 2 die Betriebscharakteristik dieser Röhre.

Die Röhre hat eine Hülle oder einen Kolben 10 von geeignetem Werkstoff, wie z. B. Glas. Dieser Kolben hat einen erweiterten rohrförmigen Teil 12 und einen rohrförmigen Teil 14 kleineren Durchmessers. Der Rohrteil 14 ist durch ein Fenster 16 dicht verschlossen, das für Licht einer Wellenlänge von ungefähr 2850 bis 4227 A durchlässig ist. Ein solcher Werkstoff ist z. B. Quarz. Der Teil 12 größeren Durchmessers ist durch ein Verschlußstück 18 abgedichtet, das ein abgeschmolzenes Röhrchen 20 besitzt, was an sich ebenfalls bekannt ist.

Getragen durch das Verschlußstück 18 ist innerhalb des Teiles 12 eine Kathode 22 angeordnet, die erfindungsgemäß zur gleichzeitigen Emission der Spektren von Calcium und Magnesium aus einer Legierung von Calcium, Magnesium und Aluminium der Zusammensetzung in Gewichtsprozent: 10 bis 15% Calcium, 10 bis 15% Magnesium und 70 bis 80% Aluminium besteht. Diese Zusammensetzung hat sich besonders bewährt. Wenn der Prozentsatz

Als Lichtquelle für spektroskopische
Untersuchungen dienende Gasentladungsröhre

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dr.-Ing. A. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann

und Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke, Patentanwälte,

München 27, Möhlstr. 22

Als Erfinder benannt:

James E. Paterson, Bethel Park, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 20. Aprü 1962 (189 088)

an Calcium und Magnesium unter die Grenze von 10% fällt, dann wird, obwohl die Spektrallinien für diese Elemente vorhanden sind, die Intensität der Linien verhältnismäßig schwach. Es wurde ferner gefunden, daß, wenn der Prozentsatz an Calcium und Magnesium die obere Grenze von 15% überschreitet, die Legierung guter mechanischer Eigenschaften ermangelt. Dies heißt, daß, wenn diese Elemente die 15%-Grenze merkbar überschreiten, das resultierende Material mechanisch schwach wird, nämlich zum Zerbröckeln neigt und nicht mehr leicht zu verarbeiten ist.

Die Kathodenlegierung kann z. B. in der Weise hergestellt werden, daß Calcium, Magnesium und Aluminium vorzugsweise in handelsüblicher reiner Form in einen Tiegel, etwa aus Graphit, gebracht und in einer Heliumatmosphäre bei einem Druck von ungefähr 570 Torr = 0,75 Atm induktiv geschmolzen werden. Die Materialien werden ungefähr eine Minute lang in geschmolzenem Zustand gehalten, damit die Legierung erfolgt. Hierauf wird die Schmelze in eine zerlegbare Kupferform zu einem zylindrischen Körper gewünschter Größe gegossen.

Dieser zylindrische Körper wird sodann zentral ausgebohrt, so daß er eine Ausnehmung 24 längs der Zylinderachse erhält. Die Kathode 22 wird elektrisch

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leitend an einem geeigneten Träger 26 aufgehängt, der aus leitendem Werkstoff, wie Nickel, besteht, und in den Teil 12 eingesetzt. Die Kathode wird über den Träger 26, der das Verschlußstück 18 durchsetzt, in an sich bekannter Weise elektrisch angeschlossen.

Dicht an die Kathode nächst deren oberer Kante 23 wird eine Anode 28, die in Form eines Ringes gezeigt ist, angebracht. Diese Anode besteht aus elektrisch leitendem Werkstoff, z. B. Tantal, Nickel oder Wolfram, und wird durch das Verschlußstück 18 mittels zweier Tragstangen 30 gehalten. Mindestens eine dieser Tragstangen 30 ist aus elektrisch leitendem Werkstoff, z. B. aus demselben Material wie die Anode. Die Anode wird über den sich durch das Verschlußstück 18 erstreckenden Träger elektrisch angeschlossen.

Nachdem die Röhre wie beschrieben zusammengesetzt worden ist, wird sie evakuiert und mit einem inerten Gas, z. B. Argon oder Neon, gefüllt und mittels des Röhrchens 20 abgedichtet, wie an sich bei Entladungsröhren bekannt. Der Druck der Gasfüllung hält sich vorzugsweise in der Größenordnung 0,5 bis 10 Torr.

Im Betrieb ist die Entladung in der Röhre weitgehend konzentriert zwischen der Innenoberfläche der Bohrung 24 und der Anode 28; die Bombardierung dieser Bohrlochoberfläche durch die Ionen hat zur Folge, daß die Kathode eine Strahlung aussendet entsprechend dem Material, aus welchem die Kathode 22 zusammengesetzt ist, in der erfindungsgemäßen Lichtquelle also Calcium, Magnesium und Aluminium. Diese emittierte Strahlung tritt durch das Fenster 16 aus und wird nach bekannten Verfahren zur Analyse oder Untersuchung von Materialproben benutzt.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Röhre hat der Kolben 10 erne Gesamtlänge von ungefähr 15,9 cm und eine Entfernung von ungefähr 11,25 cm zwischen der Oberkante der Anode 28 und +0 dem Fenster 16. Die Kathode besitzt dabei einen Außendurchmesser von ungefähr 1,6 cm, einen Innendurchmesser von ungefähr 0,8 cm, eine Gesamtlänge von ungefähr 1,6 cm und eine Bohrung 24 von ungefähr 0,9 cm Tiefe. Die ringförmige Anode 28 besteht aus Titan und befindet sich in einem Abstand von ungefähr 0,30 cm in radialer Richtung von der Außenkante der Kathode. Diese Gasentladungsröhre ist mit Argon bei einem Druck von ungefähr 3 Torr gefüllt. Die typische Betriebskurve für diese Röhre zeigt die Fig. 2. Wenn die Röhre mit einem Betriebsstrom von ungefähr 20 Milliampere betrieben wird, dann liefert sie eine Strahlung mit einer sehr scharfen Intensitätsspitze bei einer Wellenlänge von ungefähr 2852 A, was dem Magnesium entspricht, •und mit einer zweiten sehr scharfen Spitze bei einer Wellenlänge von 4227 A, was dem Calcium entspricht.

Wie ersichtlich, ist das Gesamtvolumen des Kolbens 10 groß im Verhältnis zu dem durch die Kathode 22 und die Anode 28 eingenommenen Volumen. Durch diese Volumenverhältnisse kann eine relativ große Gasmenge im Kolben eingeschlossen werden, denn es wurde gefunden, daß im Betrieb der von der Kathode 22 abgegebene Metalldampf das Bestreben hat, sich an den Wandungen des Kolbens 10 niederzuschlagen, wodurch ein Teil der Gasfüllung absorbiert wird. Durch ein großes Volumen an Gas wird die Lebensdauer der Röhre wesentlich gesteigert.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Als Lichtquelle für spektroskopische Untersuchungen dienende Gasentladungsröhre mit einer Anode und einer zentralen Kathode, die aus einer Legierung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichzeitigen Emission der Spektren von Calcium und Magnesium die Kathode aus einer Legierung von Calcium, Magnesium und Aluminium besteht, die in Gewichtsprozent ungefähr 10 bis 15% Calcium und 10 bis 15% Magnesium enthält.

2. Gasentladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode die Form eines mit einer Ausbohrung versehenen Zylinders (Bechers) aufweist.

3. Gasentladungsröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Gasfüllung in der Röhre in der Größenordnung von 0,5 bis 10 Torr liegt.

4. Gasentladungsröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasfüllung aus Argon mit einem Druck von ungefähr 3 Torr besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2457 891;
»Zeitschrift für Physik«, Bd. 93, S. 611 bis 619; Bd. 96, 1935, S. 485 bis 488.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1133 572.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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