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Wassergekühlte Wasserstofflampe Die Erfindung bezieht sich auf eine
wassergekühlte Wasserstofflampe hoher Strahlungsdichte in einem im Entladungsweg
liegenden und in der Lampenachse angeordneten Formkörper, der sich in unmittelbarer
Nähe des Strahlenaustrittsfensters befindet. An Stelle der Wasserstoffüllung tritt
vielfach auch eine Deuteriumfüllung, um die Ausbeute zu steigern. Derartige Lampen
senden im ultravioletten Bereich ein kontinuierliches, fast linienfreies Spektrum
aus und finden beispielsweise in Spektralphotometern Anwendung.
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Es ist bekannt, den Entladungsweg durch einen Formkörper einzuengen.
Im Formkörper tritt die höchste Strahldichte auf. Bei hochbelasteten Lampen, auf
die die vorliegende Erfindung ausgerichtet ist, wird der Formkörper gekühlt.
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Bei früher bekannten Lampen war es üblich, den Formkörper relativ
weit vom Austrittsfenster entfernt anzuordnen. Auf diese Weise sollte vermieden
werden, daß die Lampe bereits nach kurzer Betriebszeit durch Beschlagen des Strahlenaustrittsfensters
mit Metalldämpfen unbrauchbar wird. In letzter Zeit sind bereits Versuche gemacht
worden, den Formkörper näher am Strahlenaustrittsfenster anzuordnen, um die Strahlung
besser ausnutzen zu können. Bei diesen bekannten Lampen sind der Entladungsweg und
die Achse des Formkörpers im wesentlichen nahezu rechtwinklig auf das Strahlenaustrittsfenster
gerichtet. Durch diese Anordnung wird das Beaufschlagen des Strahlenaustrittsfensters
mit Metalldämpfen besonders nachteilig gefördert. Eine derartige Lampe ist bereits
nach kurzer Zeit unbrauchbar.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde vorgeschlagen, die Anode mit
einem gleichen Abstand wie die Kathode zum Strahlenaustrittsfenster anzuordnen,
wobei der Entladungsweg von der seitlich zur Ausstrahlungsrichtung angeordneten
Kathode über eine in der Achse vorgesehene verengte Entladungsöffnung zur ebenfalls
seitlich zur Ausstrahlungsachse angeordneten Anode verläuft. Die Anordnung von Kathode
und Anode in einer Achse bewirkt eine große Baulänge, die erhöhte Anforderungen
an die Kühlung der Elektroden stellt. Die Lampe wird durch einen Konvektionsstrom
gekühlt und erreicht daher nicht die Leistung einer wassergekühlten Lampe. Als weiterer
Nachteil besteht ein verhältnismäßig großer Abstand zwischen der Elektrodenachse
und dem Austrittsfenster für die Strahlung, so daß eine geringe Apertur die Folge
ist.
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Diese Nachteile sollen erfindungsgemäß vermieden werden, wobei es
die Aufgabe der Erfindung ist, eine Wasserstofflampe zu schaffen, bei der ein minimaler
Abstand zwischen einem axial angerichteten Formkörper und dem Austrittsfenster vorhanden
ist, ohne daß durch diese Anordnung das Austrittsfenster während der Betriebsdauer
verschmutzt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß
die Anode einen kürzeren Abstand zum Fenster aufweist als die Kathode und daß der
Entladungsweg teilweise parallel zur Ebene des Strahlenaustrittsfensters verläuft,
wobei der Entladungsweg von einer seitlich zur Ausstrahlungsachse angeordneten Kathode
über den in der Lampenachse angeordneten Formkörper zur ebenfalls seitlich zur Ausstrahlungsachse
angeordneten Anode verläuft.
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Der Entladungsweg zwischen der Kathode und Anode wird im wesentlichen
S-förmig geführt auf Grund der in entgegengesetzter Richtung seitlich zur Ausstrahlungsachse
versetzten Elektroden. Zur Anode hin erfolgt eine fächerförmige Aufteilung hinter
dem Punkt der größten Leuchtdichte. Im Bereich der größten Leuchtdichte ist die
Strahlung in jedem Fall, axial zum Austrittsfenster gerichtet.
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Eine weitere Verbesserung der Erfindung ergibt sich durch eine Anordnung
der Anode hinter einer seitlichen öffnung im Formkörper. Der Abschnitt des Entladungsweges
in Richtung des Strahlenaustrittsfensters wird dadurch in bestimmbarer Weise begrenzt.
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Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit, die allgemeine Richtung des
Entladungsweges in einem möglichst flachen Winkel zum Strahlenaustrittsfenster verlaufen
zu lassen, besteht darin, daß die Anode ringförmig ausgebildet ist und unmittelbar
in Höhe des zum Strahlenaustrittsfenster gerichteten Endes des Formkörpers an der
gekühlten Außenwand des Entladungsgefäßes angeordnet ist. Der gleiche Gedanke kann
auch dadurch verwirklicht werden, daß
die ringförmige Anode hinter
einer ringförmigen Durchbrechung des Formkörpers angeordnet ist. In beiden Fällen
ergibt sich von der Kathode zur Anode eine fächerförmige Entladung, die eine gute
Ausbeute in Richtung auf das Strahlenfenster gewährleistet, aber dennoch eine Bahn
beschreibt, die das Beschlagen des Strahlenaustrittsfensters von innen verhindert.
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Ein weiterer Vorteil der Anordnung einer ringförmigen Anode liegt,
darin, daß die Anode spezifisch gering belastet ist, wodurch die Metallverdampfung
herabgesetzt und die Lebensdauer der Lampe erhöht wird.
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Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Zeichnungen. Es zeigt F i g. 1 eine Darstellung
einer Lampe gemäß der Erfindung mit einem S-förmigen Entladungsweg, bei der die
Anode einen kürzeren Abstand zum Austrittsfenster als die Kathode aufweist, F i
g. 2 eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß F i g. 1 mit einem L-förmigen Entladungsweg,
F i g. 3 eine weitere Ausführungsform mit der Anordnung der Anode in der Nachbarschaft
einer öffnung im Formkörper und F i g. 4 eine Ausführungsform mit einer ringförmigen
Anode.
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Die Wasserstofflampe nach der Erfindung besteht aus einem üblichen
Lampenkörper 10, in dessen Frontseite ein Strahlenaustrittsfenster 12 und an dessen
Rückseite elektrische Zuleitungen 14 für eine geheizte Kathode und eine elektrische
Zuleitung 16 für die Anode vorgesehen sind. Die Entladung findet zwischen einer
Kathode 18 und einer Anode 20 statt, und der Entladungsweg ist durch eine strichpunktierte
Linie in den Darstellungen angedeutet. Die Entladung verläuft in jedem Fall geführt
durch einen Formkörper 22. Die öffnung im Formkörper 22 ist bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß F i g. 1 eine zum Entladungsweg 28 quer angeordnete Öffnung
30. Der Entladungsweg 28 verläuft S-förmig und weist eine Streckenkomponente
auf, die auf die Öffnung 30 im Formkörper 22 gerichtet ist.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 weist der Entladungsweg
32, der in diesem Fall L-förmig verläuft, ebenfalls eine Streckenkomponente auf,
die auf die öffnung 30 im Formkörper 22 direkt gerichtet ist. Der Entladungsweg
wird jedoch vor dem Austrittsfenster 12 ebenso wie im Ausführungsbeispiel gemäß
F i g. 1 zur seitlich liegenden Anode 20 hin abgelenkt.
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Ein ähnlich der Ausführungsform gemäß F i g. 1 S-förmig verlaufender
Entladungsweg 28 ist auch in einer Lampe gemäß F i g. 3 enthalten. Allerdings wird
der S-förmige Entladungsweg noch innerhalb des Formkörpers 22 durch eine öffnung
34 im Formkörper 22 zur Anode 20 hin abgelenkt.
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Gemäß F i g. 4 ist eine ringförmige Anode 36 angeordnet, die axial
mit dem Formkörper 22 fluchtet und einen Abstand zu ihm hält. Der Entladungsweg
von der Kathode 18 wird zunächst im Formkörper 22 geführt und verbreitet sich dann
fächerförmig nach außen zu der ringförmigen Anode 36. Die ringförmige Anode _36
ist mit Kühlblechen 38 versehen, die zugleich die Anode gegenüber dem Lampenkörper
stützen. Auch der Formkörper 22 wird zweckmäßigerweise von Kühlblechen 40 im Lampenkörper
abgestützt.