DE1589293A1

DE1589293A1 - Lamp with liquid hollow cathode

Info

Publication number: DE1589293A1
Application number: DE19671589293
Authority: DE
Inventors: Sebens Carl R; Vollmer John W
Original assignee: Perkin Elmer Corp
Current assignee: Applied Biosystems Inc
Priority date: 1966-06-24
Filing date: 1967-06-15
Publication date: 1970-04-30
Also published as: GB1190394A; US3422301A

Description

Patentanmeldung "P 1589 293.ο The Perlcin-Elmer CorporationPatent application "P 1589 293.ο The Perlcin-Elmer Corporation

lampe mit flüssiger Hohlkathodelamp with liquid hollow cathode

Die Erfindung betrifft eine in einer Lampe verwendete neue Art von Hohlkathode, die sich besonders als Lichtquelle bei spektroskopischsn Geräten mit Atomabsorption eignet.The invention relates to a new type of hollow cathode used in a lamp, which is particularly useful as a light source spectroscopic devices with atomic absorption are suitable.

Bei der Atomabsorptionsspektroskopie wird die Probe untersucht, indem die Absorption bestimmt wird (bei einer gewissen spezifischen Strahlungswellenlänge), die durch die Atome verursacht wird, für die die analytische Untersuchung durchgeführt wird. Dieses Verfahren eignet sich besonders zur (qualitativen wie auch quantitativen) Analyse einer Probe, die ein oder mehrere Metalle oder Metallverbindungen enthält. Gewöhnlich wird die metallische Probe (wenn notwendig) in ein Salz umgewandelt, dann in einem flüssigen Lösungsmittel (beispielsweise Wasser) aufgelöst, und anschliessend in der Flamme eines Brenners verdampft, so daß die Probe zerstäubt wird. Die zerstäubte Probe wird dann mit einer Lichtquelle durchstrahlt, die wenigstens bei einer charakteristischen Absorptionsbande des Metalls, für das die Untersuchung durchgeführt wird, eine große Intensität hat. Fur Strahlung im Bereich dieser charakteristischen Wellenlänge, die durch die Probe geleitet wird, kann dann einen Detektor beeinflussen, der'daher eine Messung des Ausmaßes der stattgefundenen Absorption gibt. Die erfaßte Intensität (vergli- Atomic absorption spectroscopy examines the sample by determining the absorption (at a certain specific radiation wavelength) caused by the atoms for which the analytical investigation is carried out. This method is particularly suitable for (qualitative as well as quantitative) analysis of a Sample that contains one or more metals or metal compounds contains. Usually the metallic sample is converted to a salt (if necessary), then in a liquid solvent (For example water) dissolved, and then evaporated in the flame of a burner, so that the sample is atomized. The atomized sample is then irradiated with a light source that has at least one characteristic The absorption band of the metal for which the investigation is being carried out has a great intensity. For Radiation in the range of this characteristic wavelength, which is passed through the sample, can then be used by a detector influence, which therefore gives a measurement of the extent of the absorption that has taken place. The recorded intensity (compare

"■'⁷ - 2 -"■ ' ⁷ - 2 -

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chen beispielsweise, mit der ursprünglichen Intensität der Quelle) ergibt daher eine quantitative Messung der Konzentration des besonderen Metalls, für das die Analyse durchgeführt wird.chen for example, with the original intensity the source) therefore gives a quantitative measure of the concentration of the particular metal for which the analysis is carried out is carried out.

Um die Probe bei hoher Intensität in der schmalen Absorptionsbande zu durchstrahlen, enthält die lichtquelle selbst vorzugsweise eine verhältnismäßig hohe Konzentration des Metalls, für das die Untersuchung durchgeführt wird. Ein typisches Beispiel einer solchen lichtquelle ist zur Zeit' die Hohlkathodenlampe, bei der ein muldenförmiges Element (mit wenigstens einem wesentlichen Anteil des Metalls, für das die Untersuchung bestimmt ist) als negative Elektrode der Lampe wirkt. Die Hohlkathode wie auch die positive Elektrode aind in einer Glasuinkleidung in einer Unterdruckatmosphäre eines Inert- (Edel-) gases hermetisch abgeschlossen. To the sample at high intensity in the narrow absorption band to irradiate, the light source itself preferably contains a relatively high concentration of the Metal for which the investigation is being carried out. A typical example of such a light source is currently ' the hollow cathode lamp, in which a trough-shaped element (with at least a substantial proportion of the metal for which the test is intended) as a negative electrode the lamp works. The hollow cathode as well as the positive electrode are in a glass covering in a negative pressure atmosphere an inert (noble) gas hermetically sealed.

Im Idealfall sollte eine Hohlkathode ohne wesentliche Intensitätsschwankungen mit der Zeit die gewünschte Spektralbande bei hoher Intensität erzeugen und eine lange lebensdauer haben. Oaa Kathodenmaterial muß also den verhältnismäßig hohen Temperaturen widerstehen können, die zwangsläufig erzeugt werden, wenn elektrische Ströme hindurchgeleitet werden (die zur Erzeugung der Strahlung hoher Intensität erforderlich sind). Insbesondere darf das Kathodenmaterial nicht kochen, sublimieren, übermäßig zerstäuben,Ideally, a hollow cathode should have no significant fluctuations in intensity Over time, generate the desired spectral band at high intensity and have a long service life to have. Oaa cathode material must therefore be proportionate can withstand the high temperatures that are inevitably generated when electrical currents are passed through them (those used to generate the high-intensity radiation required are). In particular, the cathode material must not boil, sublime, excessively atomize,

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sich zersetzen oder seine relative Zusammensetzung andern (d..b. öie verschiedenen Bestandteile sollten im wesentlichen öle'gleichen"Anteile vor und nach einer angemessenen Gebrauchszeit beibehalten). Im Idealfall sollte das Kathoden material auch verhältnismäßig leicht in die gewünschte ■ Huld'enform. geformt werden können.decompose or change its relative composition (i.e. the various components should essentially Oil equivalent "shares before and after an appropriate Maintain usage time). Ideally, this should be cathodes material also relatively easy in the desired ■ Grace form. can be shaped.

3ei Metallen, die im wesentlichen die gewünschten Eigenschaften aufweisen (beispielsweise: Schmelzpunkt über beispielsweise ungefähr 5öo° G, mäßigen'"Dampfdruck im .Bereich dieser Temperatur, gute Bearbeitungsfähigkeit und andere mechanische Eigenschaften und dergleichen) kann die Hohlkathode «us öeia.gewünschten reinen Metall bestehen (beispielsweise ivupfer, Silber und vielen anderen Metallen mit den-vorstehenden Eigenschaften)..' Wenn dem in die Hohl-"kathode einzubeueriäen Material eine oder mehrere der gewünschten Ei^ 'en sehr-f ten fehlen, müssen andere Verfahren verwendet werdenj um eine zufriedenstellende Kathode mit diesen Werkstoffen zu erhalten. Ein mögliches Verfahren ist die Verwendung .des gewünschten Metalls in Form eines Gemisches oder einer Legierung (beide Ausdrücke sind in ihrer weitesten Bedeutung verwendet) mit einem oder mehreren anderen Metallen oder anderen Werkstoffen.For metals which essentially have the desired properties (for example: melting point above, for example, about 50 ° C., "moderate" vapor pressure in the range of this temperature, good machinability and other mechanical properties and the like) the hollow cathode can generally be the desired pure metal (e.g. copper, silver, and many other metals with the above properties). If the material to be incorporated into the hollow cathode is very lacking in one or more of the desired properties, other methods must be used obtain a satisfactory cathode with these materials. One possible method is to use the desired metal in the form of a mixture or an alloy (both terms are used in their broadest sense) with one or more other metals or other materials.

Wenn das besondere gewünschte Metall beispielsweise einen verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt hat, besteht ein Verfahren darin, eine enge Legierung (beispielsweise eineFor example, if the particular metal you want is a has a relatively low melting point, there is a Method of making a close alloy (e.g. a

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Intermatallverbindung) miteinem oder mehreren der Metalle zu bilden, um ihren wirksamen Schmelzpunkt über die maximale Arbeitstemperatur der Lampe von 5oo° oder 6oo° 0 anzuheben.: leider vermindert ein solches Verfahren im allgemeinen die Intensität der emittierten Strahlung, die durch die Atome des ersten gewünschten Metalls hervorgerufen wird. Intermetallic compound) with one or more of the metals to raise their effective melting point above the maximum working temperature of the lamp of 5oo ° or 6oo ° 0 .: unfortunately, such a method generally reduces the intensity of the radiation emitted, which caused by the atoms of the first desired metal.

Die Erfindung vermeidet diese nachteilige Vi'irkung durch Verwendung eines verhältnismäßig dünnen Überzugs des niedrigschmelzenden gewünschten Metalls im Inneren einer Hohlkathode. The invention avoids this disadvantageous effect Use of a relatively thin coating of the low melting point desired metal inside a hollow cathode.

Es hat sich besonders gezeigt, daß gewisse Metalle, deren Schmelzpunkte unter den Kathodentemperaturen bei normalem Betrieb der Lampe liegen, trotzdem im reinen Zustand als Überzug auf Innenwänden einer abgewandelten Hohlkathodenmulde verwendet werden können. Wenn man nämlich die Enden der aus einem Stück bestehenden Wände der Hohlkathodenmulde beispielsweise durch- Gesenkdrücken nach innen biegt, können gewisse Arten reinen Metalls in der Mulde festgehalten werden trotz der Tatsache, daß die Kathodentemperatur bei Betrieb über dem Schmelzpunkt des besonderen Metalls liegt.It has been shown in particular that certain metals, their Melting points are below the cathode temperatures during normal operation of the lamp, nevertheless in the pure state as Coating can be used on the inner walls of a modified hollow cathode well. When you get to the ends the one-piece walls of the hollow cathode well for example, bending inwards by swaging, certain types of pure metal can be trapped in the well despite the fact that the cathode temperature is above the melting point of the particular metal during operation.

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Die Erfindung" ist "besonders bei den. Metallen anwendbar, die einen verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt, aber einen wesentlich höheren Siedepunkt haben. Es ist besonders wichtig, daß das Metall, obwohl es flüssig ist, einen -verhältnismäßig niedrigen Dampfdruck bei den Betriebsbedingungen der lampe- hat, um'die Verlustmenge an Metall relativ niedrig zu halten. Die Erfindung ist direkt anwendbar bei im übrigen herkömmlichen Hohlkathodenlaiapen, von denen in. der gleichzeitig schwebenden Anmeldung Ser. Hr. 5I0 754 der Anmelderin vom 1. Dezember 1.965 (in lig. 4) ein Beispiel gezeigt ist. Die Erfindung erfordert lediglich die Verwendung des richtigen Materials zur Herstellung der Hohlkathode, den verhältnismäßig einfachen Vorgang, die Enden der !zylindrischen Wand, die die Öffnung der Hohlkathodenmulde bilden (beispielsweise durch Gesenkdrücken) nach innen zu biegen, und die Innenwände der erhaltenen abgewandelten Hohlkathodenmulde mit dem gewünschten Metall zu überziehen, (vorausgesetzt, daß es die vorgenannte Eigenschaft, nämlich einen niedrigen Dampfdruck, obgleich es geschmolzen ist,- bei der Arbeitstemperatur der lampe besitzt). The invention "is" particularly with the. Metals applicable, which have a relatively low melting point, but a much higher boiling point. It is special It is important that the metal, although liquid, have a relatively low vapor pressure at the operating conditions the lamp has to show the amount of loss Keep metal relatively low. The invention is directly applicable to otherwise conventional hollow cathode laiapen, of those in. the pending application Ser. Mr. 5I0 754 of the applicant dated December 1, 1,965 (in lig. 4) an example is shown. The invention only requires the use of the correct material to produce the hollow cathode, the relatively simple process, the ends of the! cylindrical wall that the Form the opening of the hollow cathode well (for example, by die pressing) inwards and bend the inner walls the modified hollow cathode well obtained with the desired To coat metal, (provided that it has the aforementioned property, namely a low vapor pressure, although it has melted - at the working temperature of the lamp).

Die durch die Erfindung erforderlichen verhältnismäßig einfachen konstruktiven Veränderungen führen zu äußerst bedeutsamen Verbesserungen in der wirksamen Iieuchtatärke der Lampe. Beispielsweise haben Hohlkathodenlampen, bei denen der Metallüberzug auf der Innenfläche der abgewan-The relatively simple structural changes required by the invention lead to extremely significant improvements in effective luminosity the lamp. For example, hollow cathode lamps, in which the metal coating on the inner surface of the

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delten Hohlkathodenmulde aus Zinn bestand, eine dreißig mal so große leuchtstärke aufgewiesen (über eine verhältnismäßig lange Benutzungszeit) wie herkömmliche Lampen* die entweder als typisches Beispiel reines Zinn bei verhältnismäßig niedrigen Strömen verwenden, um ein Schmelzen zu vermeiden, oder eine Zinnlegierung verwenden (die ebenfalls nur im festen Zustand Denutzt wird).The hollow cathode well was made of tin, one thirty times as high luminosity (over a relatively long usage time) like conventional lamps * which either as a typical example pure tin at relatively use low currents to avoid melting or use a tin alloy (the is also only used in the solid state).

Der Erfindung liegt daher die Aufgäbe zugrunde, eine verbesserte Hohlkathodenlampe zu schaffen, bei- welcher das \ emittierende Material der Katliode eine erheblich vergrößerte Leuchtstärke aufweist, ohne daß dadurch die Lebensdauer der Lampe wesentlich verringert wird.The invention is therefore based on the object, an improved To create a hollow cathode lamp, in which the \ emitting material of the cathode a considerably enlarged Has luminosity without thereby significantly reducing the life of the lamp.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Hohlkathodenlampe mit dem vorgenannten gewünschten Eigenschaften zu schaffen, bei welcher sich das emittierende Material bei Betrieb der Lampe im geschmolzenen Zustand befindet.The invention is also based on the object of providing a hollow cathode lamp with the aforementioned desired properties to create in which the emitting material is in the molten state when the lamp is operated is located.

lin Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abbildung dargestellt und im folgenden tesclariebenilin embodiment of the invention is in the figure shown and in the following tesclariebeni

Figo 1 ist ein vergrößerter senkrechter Schnitt durch die Längsachse der verbesserten Hohlkathode der Erfindung, und 1 is an enlarged vertical section through the longitudinal axis of the improved hollow cathode of the invention, and FIG

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Fig. 2 ist ein senkrechter Schnitt auf linie 2-2 in lig. 1.Fig. 2 is a vertical section on line 2-2 in lig. 1.

Eine vollständige Hohlkathodenanordnung ist allgemein bei 1o gezeigtj diese Kathode kann in verschiedenen "bekannten Hohlkathodenlampen, beispielsweise der in der vorgenannten gleichzeitig schwebenden Anmeldung der AnmeldBrin gezeigten verwendet werden. Diese Hohlkathodenanordnung besteht aus dem Kathodenhalter oder der Kathodenmulde 12 mit einem schmaleren Stützteil, der bei 16 einen zylindrischen Durchbruch zur Aufnahme des elektrischen Anschluß- und Stützstiftes der lampe aufweist. Der größere Körperteil des Kathodenhalters 12 weist einen Umfangswandabschnitt 18 auf, der die Längsachse (d.h. die horizontale Achse in der Abbildung) des Halters umgibt und dadurch bei 2o eine allgemein zylindrische Innenwand besitzt, die das allgemein rohrförmige Innenvolumen des Halters umschließt, Im Unterschied zu herkömmlichen Hohlkathodenhalters oder Hohlkathodenmulden ist der Umfangswandabschnitt 18 nicht bis zu seinem offenen (d.h. rechten) Ende zylindrisch, sondern enthält vielmehr einen Endabschnitt 22, der zur Längsachse der Mulde nach innen gebogen ist, um den nach innen gebogenen Abschnitt 24 der Innenwand zu bilden.A full hollow cathode assembly is general This cathode shown at 1o can be used in various "known hollow cathode lamps, for example that in the aforementioned simultaneous pending registration of the registration Brin shown. This hollow cathode arrangement consists of the cathode holder or the cathode trough 12 with a narrower support part, the at 16 a has a cylindrical opening for receiving the electrical connection and support pin of the lamp. The bigger one Body part of the cathode holder 12 has a peripheral wall portion 18, which surrounds the longitudinal axis (i.e. the horizontal axis in the figure) of the holder and thereby at 2o has a generally cylindrical inner wall enclosing the generally tubular inner volume of the holder, In contrast to conventional hollow cathode holders or The peripheral wall section 18 is not hollow cathode wells cylindrical up to its open (i.e. right) end, but rather contains an end portion 22 which is used for The longitudinal axis of the trough is bent inwardly to form the inwardly bent portion 24 of the inner wall.

Im wesentlichen die gesamte Innenwand 2o ist, wie bei 3o gezeigt ist, mit dem reinen Metall überzogen, dessen Emission, in der Hohlkathodenlampe erzielt werden soll.Essentially the entire inner wall is 2o, as at 3o is shown coated with the pure metal whose emission is to be achieved in the hollow cathode lamp.

-8--8th-

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Wie bei 32 angedeutet ist, ist- dieser Metallüberzug am unteren Teil des Innenwandabschnitts 2o etwas dicker als der Überzug (bei 34) auf dem oberen Teil der Innenwand (siehe Pig. 2). Diese verhältnismäßig größere Dicke der unteren Teile des Überzugs entsteht, weil der Metallüberzug bei Gebrauch der Hohlkathode in der Lampe schmilzt (wie nachstehend noch näher beschrieben wird), so daß sich infolge Schwere mehr Metallmaterial an den unteren Teilen zu setzen sucht. Da der'Hohlkathodenhalter 12 Teil des Stromkreises zum Emissionsüberzug 3o bildet, besteht der Halter vollständig aus Metall (was herkömmlich ist). Das besondere Metall, aus dem der Halter 12 besteht, sollte Jedoch keine Legierungen mit einem verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt mit dem bei der speziellen Hohlkathodenanordnung verwendeten besonderen Emissionsüberzugsmetall bilden selbst bei verhältnismäßig erhöhten Temperaturen (beispielsweise bis ungefähr 5oo°C), auf die die Anordnung bei Betrieb erhöht werden kann. Vielmehr sollten bei einer Vermischung überhaupt des Überzugsmetalls mit dem Material des Kathodenhalters die entstehenden Legierungen nur einen geringen Gehalt an Überzugsmetall haben. Dadurch wird eine Verringerung der für die Emission zur Verfugung stehenden Menge dieses Überzugsmetalls selbst nach verhältnismäßig langem Gebrauch vermieden. Es bildet sich also nur eine dünne Legierungs-Zwischenschicht mit einem geringen Anteil an Überzugsmetall zwischen dem Überzug und der Innenfläche 2o des Ka-As indicated at 32, this metal coating is on lower part of the inner wall section 2o slightly thicker than the coating (at 34) on the upper part of the inner wall (see Pig. 2). This relatively greater thickness of the Lower parts of the coating are created because the metal coating melts when the hollow cathode is used in the lamp (as will be described in more detail below), so that, as a result of the heaviness, more metal material is attached to the lower Share seeks to put. Since der'Hohlkathodenhalter 12 part of the circuit to the emission coating 3o, the holder is made entirely of metal (which is conventional). The particular metal that the holder 12 is made of should However, no alloys with a relatively low melting point compared to that of the special hollow cathode arrangement special emission coating metal used form even at relatively increased Temperatures (for example up to about 500 ° C.) to which the arrangement can be increased during operation. Much more should the resultant mixing of the coating metal with the material of the cathode holder at all Alloys only have a low content of coating metal. This will reduce the for the amount of this coating metal available for emission even after a relatively long period of use avoided. So only a thin intermediate alloy layer is formed with a small proportion of coating metal between the coating and the inner surface 2o of the cable

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thodenhaltermaterials. Das nach innen gebogene Ende der Abschnitte 22 der Wand 18 hilft, das Überzugsmaterial (3o) im Inneren der Kathode zu halten, wenn sich der Überzug im geschmolzenen Zustand befindet, selbst wenn die Hohikatliode leicLt gekippt wird, um ihr rechtes, oder offenes Ende zu senken. method holder material. The inwardly bent end of sections 22 of wall 18 helps hold the covering material (3o) to keep inside the cathode when turning the coating is in the molten state itself if the cathode is slightly tilted to lower its right or open end.

Es sind lampen hergestellt und erfolgreich geprüft worden, die Hohlkatiioden verwenden, die mit der in der Abbildung gezeigten Hohlkathode allgemein übereinstimmen, bei denen der Überzug (bei 3o) jeweils aus Zinn, Gallium und Indium bestand. Da jede der Hohlkathoden etwas verschieden ist, ist-nachstehend -jede getrennt beschrieben. Lamps have been manufactured and successfully tested Use the hollow sections that correspond to the one in the figure shown hollow cathode generally match, in which the coating (at 3o) each made of tin, gallium and indium. Since each of the hollow cathodes is somewhat different, each is described separately below.

Beispiel I (Zinn) .Ex iel I (tin).

Ein Hohlkathodenhalter, der allgemein dem bei 12 gezeigten Höhlkathodenhalter entspricht, dessen Endabsehnitt aber noch zylindrisch ist (d.h. mit dem restlichen Umfangawandabschnitt 18 ausgerichtet ist) ist stark gesenkgedrückt, um das in der Abbildung gezeigte nach innen gebogene Ende der Abschnitte 22 zu bilden. Während der ursprüngliche Innendurchmesser der Kathode (d.h. der radiale Abstand zwischen gegenüberliegenden Innenflächen 2o der zylindriohen Innenwand 18) ungefähr 9»525 mm beträgt, werden die Endabschnitte 22 so nach innen gebogen durchA hollow cathode holder, which generally corresponds to the hollow cathode holder shown at 12, the end portion thereof but is still cylindrical (i.e. with the remainder of the circumferential wall section 18) is swaged heavily to the inward curve shown in the figure End of sections 22 to form. While the original inner diameter of the cathode (i.e. the radial The distance between opposing inner surfaces 2o of the cylindrical inner wall 18) is approximately 9 »525 mm, the end portions 22 are thus bent inwardly

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- To -- To -

Gesenkdrücken., daß eine . öffnung "bei 28 von ungefähr 6,35° ^mm Durchmesser freibleibt. Die so abgewandelte Titanium-Hohlitathodenmulde wird an einer herkömmlichen Fußanordnung einer lampe befestigt, indem ihr Mittelstift in den zylindrischen Durchbruch 16 eingesetzt und der umgebende Stütz-feil 14 darauf zusammengezogen wird. Da die verschiedenen Schritte des Zusammenbaues keinen Teil der vorliegenden Erfindung bilden, ist hier eine vollständige Beschreibung nicht gegeben, insbesondere weil dieser ziemlich vollständig in der vorgenannten gleichzeitig schwebenden Anmeldung beschrieben ist. Zahlreiche herkömmliche Sinter- und Spülschritte (wie sie in der besagten gleichzeitig schweibenden Anmeldung beschrieben sind) werden normalerweise durchgeführt. Bach diesen . herkömmlichen Yerfahrensschritten wird eine geringe Menge reinen festen Zinns auf die Innenfläche der UuIde 12 aufgebracht (wobei die Mulde mit ihrer Längsachse senkrecht angeordnet ist, so daß sich die Öffnung 28 oben befindet). Es hat sich gezeigt, daß ein-oder zwei runde Kügelchen oder "Körner" mit einem Durchmesser von 3,175 mm (eine der formen, in denen reines Zinn gehandelt wird) vollkommen ausreichend ist. Dann werden die restlichen herkömmlichen Zusammenbau-, Spül- und Sinterschritte ausgeführt (ohne daß die Zinnkugel die Hohlkathodenmulde verlassen kann). Die fertige Lampe wird dann auf mehr oder weniger herkömmliche Weise behandelt? und zwar wird die Lampe über verschiedene verhältnismäßig 'kurze ZeiträumeDie pressing. That a. Opening "at 28 of approximately 6.35 ° ^{mm in} diameter remains free. The modified titanium hollow cathode trough is attached to a conventional base arrangement of a lamp by inserting its center pin into the cylindrical opening 16 and pulling the surrounding support file 14 onto it as the various assembly steps do not form part of the present invention, a complete description is not given here, particularly as it is fairly fully described in the aforementioned co-pending application Following these conventional process steps, a small amount of pure solid tin is applied to the interior surface of the UuIde 12 (the trough being with its longitudinal axis perpendicular so that the opening 28 is at the top) , d Eating one or two round balls or "grains" 3.175 mm in diameter (one of the forms in which pure tin is traded) is perfectly adequate. Then the remaining conventional assembly, rinsing and sintering steps are carried out (without the tin ball being able to leave the hollow cathode well). The finished lamp is then treated in a more or less conventional way? namely, the lamp will operate for various relatively short periods of time

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■betrieben, wobei zwischen jedem. Betrieb das Gas evakuiert und nachgefüllt wird (vorzugsweise leon). lach Beendigung dieser "Einlaufzeit" wird frisches Neon unter wenigen Millimetern Druck (Quecksilber) in die evakuierte lampe geleitet* und die lampe schließlich dicht verschlossen.. ■ operated, being between each. Operation evacuates the gas and is refilled (preferably leon). laugh termination this "break-in period" will have fresh neon underneath a few millimeters of pressure (mercury) in the evacuated lamp directed * and the lamp finally sealed tightly.

ITach Vollendung des Zusammenbaues, Entgasens und Äbdiclitens der gesamten lampe wird die lampe (mit dem offenen Ende 28 der Hohlkathode noch nach oben) an eine geeignete elektrische Energiequelle angeschlossen und unter etwas höheren als normalen Betriebsbedingungen betrieben (bei der besonderen Lampe, "bei der der normale Arbeitsstrom 25" Milliampere beträgt, werden annähernd. 3o Milliampere bei diesem Schritt verwendet). Unter diesen erhöhten Demperaturbedingungen schmilzt die Zinnkugel und bildet eine Schmelze am Boden der Kathodenmulde. Die gesamte ■ Lampenanordnung -wird dann so gekippt, daß ihre Achse (und daher die Längsachse der Hohlkathode) verschieden zwischen ungefähr 45 und 9o (gegenüber der Senkrechten) liegt, und die Lampe wird dann um ihre Längsachse gerollt, damit das Zinn die Innenfläche 2o des litaniumhalters bis zum Anfang des nach innen gebogenen (durch Gesenkdrücken) End abschnitte 22 benetzt ■; diese Stelle ist bei 26 in Fig. angedeutet. Die elktrische Energiequelle wird dann abgeschaltet und die Drehung der Lampe fortgesetzt, bis das 2inn erhärtet.After completion of the assembly, degassing and cleaning of the entire lamp is the lamp (with the open End 28 of the hollow cathode still up) connected to a suitable electrical energy source and under something higher than normal operating conditions (with the special lamp, "with which the normal working current 25 "milliamps, approximately. 30 milliamps are used in this step). Among these, increased Under temperature conditions, the tin ball melts and forms a melt at the bottom of the cathode well. The entire ■ Lamp assembly - is then tilted so that its axis (and therefore the longitudinal axis of the hollow cathode) different between about 45 and 9o (compared to the vertical) and the lamp is then rolled around its longitudinal axis, so that the tin the inner surface 2o of the litanium holder up to the beginning of the inwardly bent (by die pressing) End sections 22 wetted ■; this point is at 26 in Fig. indicated. The electrical energy source is then switched off and the rotation of the lamp continued until the 2inn hardened.

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Gemäß der vorstehenden Beschreibung hergestellte Zinnlampen werden normalerweise zwischen 2o und 3o Milliampere bei ungefähr 2oo YoIt Gleichstrom betrieben. Lampen, die wie offenbart aufgebaut sind und betrieben werden, weisen annähernd die 3o-fache Leuchtstärke von herkömmlichen Zinn-Hohlkathodenlampen auf (im Bereich you. 2236 α, die gewöhnlich in der Atomabsorptionsspektroskopie für Zinn verwendete Atomlinienwellenlänge). Bei sol- ' chen herkömmlichen Lampen ist das Zinn in Porm von reinem Zinn in einen Halter verarbeitet oder gegossen, dessen Metall sich mit dem Zinn verbinden würde, wenn dieses geschmolzen würde (beispielsweise bei einem Kupferhalter), oder einer Zinnlegierung, die bei dem ganzen Betrieb der Lampe fest bleibt. Die Tatsache, daß das reine Zinn bei dem Betrieb in der neuen Lampe, die die Hohlkathode der Erfindung verwendet, flüssig ist, führt also zu einer wesentlichen Leistungsverbesserung. Atomabsorptionsspektroskopische Untersuchungen der erfindungsgemäßen Hohlkathodenlampe mit flüssigem Zinn, die mit einem Perkin-Elmer A'tomabsorptionsspektralphotOmeter Modell 3o3 verwendet wurde, ergaben eine maximale Empfindlichkeit (bei 1 0/0 Absorption) von 1,2 Millionstel Zinn in der Probe, wobei nur o,2 Millionstel Zinn feststellbar war. Bei dieser maximalen Empfindlichkeit wurde die flüssige Zinnlampe bei 4o Milliampere betrieben} und das Gerät war auf To Z Skalenausdehnung, eine Geräuschunterdrückungseinstellung von 5 und eine spektrale Spaltbreite von 2 S (Spaltstel-Tin lamps made as described above typically operate between 2o and 3o milliamperes at approximately 2oo yoIt DC. Lamps that are constructed and operated as disclosed have approximately 30 times the luminosity of conventional tin hollow cathode lamps (in the range you. 2236 α, the atomic line wavelength usually used in atomic absorption spectroscopy for tin). In such conventional lamps, the tin in the form of pure tin is processed or poured into a holder, the metal of which would combine with the tin if it were melted (for example in the case of a copper holder), or a tin alloy, which in the case of the whole Operation of the lamp remains firm. The fact that the pure tin is liquid during operation in the new lamp which uses the hollow cathode of the invention thus leads to a substantial improvement in performance. Atomic absorption spectroscopic examinations of the hollow cathode lamp according to the invention with liquid tin, which was used with a Perkin-Elmer A'tomabsorptionsspektropphotOmeter model 303, showed a maximum sensitivity (at 1 0/0 absorption) of 1.2 millionths of tin in the sample, with only 0.2 Millionth of a tin was detectable. At this maximum sensitivity, the liquid tin lamp was operated at 40 milliamps} and the device was on the To Z scale, a noise suppression setting of 5 and a spectral slit width of 2 S (slit position

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.lung W3) eingestellt. Die verwendbare Empfindlichkeitsund Erfassungsgrenze liegt natürlich etwas niedriger, wenn die Lampe im Bereich von 2o - 25 Milliampere "betrieben wird,, was eine Itfutzungsäauer von vielen hundert Stunden ergibt (beispielsweise 5oo - 600 Stunden); eine.lung W3) is set. The usable sensitivity and The detection limit is, of course, somewhat lower when the lamp is operated in the range of 20-25 milliamps, which is a useful life of many hundreds Gives hours (e.g. 500 - 600 hours); one

■angemessene Benutzung der Lampe "bei ihrer praktischen maximalen Leuchtstärke von 4o Milliampere verringert ihre Nutzungsdauer nur um einen mäßigen faktor (annähernd auf die Hälfte oder 25o - 3oo Stunden).■ Appropriate use of the lamp "in its practical maximum luminosity of 40 milliamps reduces their Service life by only a moderate factor (approximately to half or 25o - 300 hours).

Aufgrund der Tatsache, daß das Zinn "bei Betrieb vollständig schmilzt (das Innere der Hohlkathode erreicht Temperaturen von annähernd 3oo ⁰G bei 2o Milliampere) hat der flüssige Zinnfilm (bei 3o) die Neigung., am Boden (beispielsweise bei 32) dicker zu sein als an der oberen Seite (34-):, wenn die lampe in ihrer normalen Stellung verwendet wird, in der ihre Längsachse horizontal ist. Aus diesem G-rund ergibt sich ein Überzug wie in der Abbildung gezeigt-iat, selbst wenn die Lampe zwischen dem jeweiligen Gebrauch kalt ist. Es ist zu beachten, daß die Lampe nicht gedreht werden darf, weder während des Gebrauchs noch unmittelbar danach, so daß das offene Ende der Hohlkathode (bei 28) nach unten verläuft, (bevor sich die Kathode unter die Schmelztemperatur des Zinns abgekühlt hat.Due to the fact that the tin "for operation completely melts (the interior of the hollow cathode reaches temperatures of approximately 3oo ⁰ G at 2o milliamperes), the liquid tin film (at 3o) the inclination., At the bottom (for example, 32) is thicker to be than on the upper side (34-): when the lamp is used in its normal position in which its longitudinal axis is horizontal.This G-round results in a coating as shown in the figure-iat even when the lamp is between It should be noted that the lamp must not be rotated, either during use or immediately afterwards, so that the open end of the hollow cathode (at 28) extends downward (before the cathode is below the melting temperature of the tin has cooled.

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Beispiel II - GalliumExample II - Gallium

Es sind Lampen mit einer Hohlkathode, bei der Gallium den inneren Überzug bildet, unter Verwendung einer Columbium (auch als ITiob bekannt) -Hohlkathoöenmulde erfolgreich hergestellt worden, mit dem das Gallium sieh nicht ohne weiteres vermischt. 2Jach gründlicher Reinigung wird der Columbium-Hohlkathodenhalter stark gesenkgedrückt, wie bei 22 in der Abbildung angedeutet ist. Im Unterschied zu dem Verfahren von Beispiel I für Sinn wird das Gallium vor dem Zusammenbau der anderen Seile der Hohlkathοdenlampe in den Columbium-Hohlkathodenhalter eingeführt und gegossen. Da -der-Schmelzpunkt- von Gallium nicht wesentlich über der Raumtemperatur liegt, kann das Gallium sehr einfach in den Bohlkathodenhalter eingeführt werden, indem es auf eine Temperatur über 3o° angewärmt wird und ein Tropfenzähler verwendet wird, der einen Tropfen (mit einem Durchmesser von annähernd 3,175mm) in den Columbiumhalter setzt, während dieser mit seiner Öffnung 28 nach oben angeordnet ist. Der Halter und der Galliumtropfen werden dann in'dieser gleichen senkrechten Stellung auf einer Zentrifuge angeordnet. Der Halter wird bedeckt (beispielsweise mit einem lyrea. Eohr), und Argongas wird verwendet, um die Anordnung während der folgenden Verfahrensschritte ständig zu spülen. Wenn die Zentrifuge in Betrieb ist, wird die Kathode (mit einer Inclufc-They are lamps with a hollow cathode, in which gallium forms the inner coating, using a columbium (also known as ITiob) -Hohlkathoöenmulde successful with which the gallium see not easily mixed up. 2After thorough cleaning, the Columbium hollow cathode holder is pressed down strongly, as indicated at 22 in the figure. In contrast to the method of example I for sense the gallium is placed in the Columbium hollow cathode holder before the other ropes of the hollow cathode lamp are assembled introduced and poured. Since -the-melting point- of Gallium is not significantly above room temperature, the gallium can be easily introduced into the cathode holder by bringing it to a temperature above 30 ° heated and a dropper is used to detect a drop (approximately 3.175mm in diameter) sets in the Columbiumhalter while this is arranged with its opening 28 upwards. The holder and the Gallium drops are then in'these same vertical Positioned on a centrifuge. The holder is covered (for example with a lyrea. Eohr), and argon gas is used to continuously flush the assembly during the following process steps. When the centrifuge is in operation, the cathode (with an inclufc-

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tions'heizung) auf annähernd 800° erhitzt, so dal3 das Gallium die zylindrischen Wände 18 des Columbiumhalters "benetzt· und tatsächlich diese Wände aufsteigt Ms zu den gesenkgedrückten,. nach innen gebogenen Endabschnitten 22. Wenn das Gallium an den Wänden ungefähr bis zu der "Stelle 26 gestiegen ist* wird die Hitze weggenommen, (wobei"sich die Zentrifuge noch dreht). Wenn äie Kathodenanordnung auf ungefähr 1oo° 0abgekühlt ist, wird sie von der Zentrifuge abgenommen, und durch Umstülpen des Kathodenhalters läßt man überschüssiges Gallium ausfließen.tion heating) is heated to approximately 800 °, so that Gallium the cylindrical walls 18 of the columbium holder "wets and actually rises these walls Ms to the swaged, inwardly bent end portions 22. When the gallium on the walls is roughly up to the "spot." 26 has risen * the heat is removed, (where "itself the centrifuge is still turning). When the cathode assembly is cooled to about 100 ° 0, it is centrifuged removed, and by turning the cathode holder upside down, excess gallium is allowed to flow out.

Ia ehdem die Kathodenanordnung auf Baumtemperatur abgekühlt ist, kann sie auf dem Mittelstift der Fußanordnung <3ex Lampe in herkömmlicher Weise zusammengezogen und der_: Rest der Lampe in der in Beispiel I vorstehend allgemein beschriebenen herkömmlichen Weise zusammengebaut werden (wobei Argon als Spülgas verwendet wird). Die Lampe wird dann wiederholt unter mehr oder weniger normalen Betriebsbedingungen betrieben, wobei aber eine vollständige Evakuierung und ein Auffüllen mit leongas nach jedem Betrieb stattfindet. Die letzte Füllung findet mit leon bei wenigen Ililliraetern (Quecksilber) Druck statt, leon wird Argon als Füllgas vorgezogen, da das letztere eine Absorptionslinie in großer '"Iahe einer der beiden nützlichsten Galliumlinien, nämlich 2944 £ besitzt·Ia ehdem the cathode assembly on tree temperature is cooled, it can be pulled together in a conventional manner on the central pin of the foot assembly <3ex lamp and _the: radical of the lamp are assembled in the above generally described in Example I. conventional manner (wherein argon is used as the purge gas). The lamp is then operated repeatedly under more or less normal operating conditions, but with complete evacuation and filling with leongas after each operation. The last filling takes place with leon at a few ililli meters (mercury) pressure, leon is preferred to argon as the filling gas, because the latter has an absorption line in large '' almost one of the two most useful gallium lines, namely 2944 £.

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Q0381S/D33SQ0381S / D33S

Gemäß der vorstehenden Beschreibung hergestellte Lampen werden normalerweise bei 2o Milliampere betrieben und vorzugsweise mit einem Atomabsorptionsspektronieter entweder bei einer Wellenlängeneinstellung von 2874 oder 2944 S verwendet (wobei es auch Absorptionslinien wesentlich niedrigerer Empfindlichkeit gibt, beispielsweise bei 4o33 und 4172 J£ ). Die nominale Empfindlichkeit (in Millionstel, die eine, 1 o/oige Absorptionsanzeige erzeugt) war 2,3 Millionstel bei 2874 % und 2,4 Millionstel bei 2944 & mit dem vorgenannten Perkin-Elmör Atomabsorptionsspektralphotometer Liodell 3o3 bei Yerwendung einer schmalen "ÜV3" (2 £·)■ Spaltstellung. Eei verhältnismäßig hohen Gralliumkonzentrationen und verhältnismäßig großen Spaltbreiten'iii:a„:t die Üupfinclichkeit bei 2874 $ weniger schnell ab als bei 2944 Ä? darüber hinaus hat die 2874 A Linie etwas weni_eer "Hintergrundgeräusch". Dah.er wird bei vielen Bedingungen vorzugsweise die 2874 Ä Linie verwendet. Die untere Erfassungsgrenze war o,o7 Millionstel bei 2874 A (unter Verwendung des vorstehenden Spektrometers. bei einer breiten "UY5" (2o £) Spaltstellung, hohen Geräuschunterdrückungseinstellung von "4", Skalenausdehnung von 3oX und einem speziell abgewandelten Brenner mit einer, ein Millionstel Gallium enthaltenden Probe). Hohlkathodenlsnipen mit flüssigem Gallium nacL der obigen Beschreibung sind erfolgreich hergestellt worden und haben eine verhjxltnisnäßig lange Nutzungsdauer ergeben (d.h* über 1ooo Stunden).Lamps made as described above are normally operated at 20 milliamps and are preferably used with an atomic absorption spectrometer at either a wavelength setting of 2874 or 2944 S (although there are also absorption lines of much lower sensitivity, for example at 4033 and 4172 J £). The nominal sensitivity (in millionths, which produces a 1% absorption display) was 2.3 millionths for 2874 % and 2.4 millionths for 2944 & with the aforementioned Perkin-Elmör atomic absorption spectrophotometer Liodell 3o3 when using a narrow "ÜV3" ( 2 £ ·) ■ Split position. A relatively high concentration of grailium and relatively large gap widths'iii: a ": t the uncertainty declines less quickly at $ 2874 than at $ 2944? Moreover, has the 2874 A line something Weni _e he "background noise". Therefore the 2874 Å line is preferred for many conditions. The lower limit of detection was 0.07 millionths at 2874 A (using the above spectrometer with a wide "UY5" (2o £) slit position, high noise suppression setting of "4", scale extension of 30X and a specially modified burner with one, one millionth Sample containing gallium). Liquid gallium hollow cathode snips as described above have been successfully manufactured and have given a relatively long useful life (ie, over 1,000 hours).

BADBATH

009818/088S009818 / 088S

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Beispiel III - IndiumExample III - Indium

DasVerfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Hohlkathodenlampe, "bei der Indium den "aktiven" Überzug in dem KatiiOclenl'ialter bildet, ist der Galliumlampe von - Beispiel II sehr ähnlich.. Der Hauptunterschied besteht darin, daß ein üitaniumhalter verwendet wird (wie in Beispiel I Zinn). Der litaniurahalter wird nach dem Reinigen -stark gesenkgedrückt (wie bei den vorherigen Beispielen); ein festes Stück Indium in Jorm einer "Kugel" mit einem Durchmesser von 3,175 mm (wenn notwend ig, auf diese G-röße geschnitten) wird dann in die Llulde gelegt, und ^:die Anordnung mit dem offenen Ende (bei.28) nach oben in einer Zentrifuge angeordnet und mit einem Quartzrohr bedeckt. Argon wird über die Kathodenanordnung in dem Rohr geleitet (bei ungefähr o,14158 m /h). Wenn die Zentrifuge in Betrieb ist, wird das Titanium mit einer Induktionsheizung auf dunkelorangenfarbene Hitze (ungefähr 9oo°0) erhitzt. Bei dieser Temperatur benetzt das Indium leicht das Titanium und steigt auf der jetzt senkfechten Innenfläche 2o der zylindrischen Wand 18. Das Schleudern und Erhitzen wird ,fortgesetzt, bis das Indium wenigstens die Stelle 26 erreicht hat, zu welchem Zeitpunkt die Hitze weggenomiaen wird. Die Zentrifuge dreht sich weiter, bis das Indium erhärtet isfe, wobei der Argongasstrom aufrechterhalten wird, bid sich die Temperatur ziemlich der Raumtemperatur genähert hat»The process for making a hollow cathode lamp according to the invention, "in which indium forms the" active "coating in the KatiiOclenl'age, is very similar to the gallium lamp of - Example II. The main difference is that a titanium holder is used (as in Example I tin After cleaning, the litaniurah holder is strongly depressed (as in the previous examples); a solid piece of indium in the form of a "ball" with a diameter of 3.175 mm (if necessary, cut to this size) is then cut into and ^: the assembly is placed with the open end (at.28) up in a centrifuge and covered with a quartz tube, argon is passed over the cathode assembly in the tube (at approximately 0.14158 m / h) When the centrifuge is in operation, induction heating is used to heat the titanium to a dark orange-colored heat (about 900 ° C.) At this temperature, the indium slightly wets the titanium and rises to what is now s Enclose inner surface 20 of cylindrical wall 18. Spinning and heating is continued until the indium has at least reached location 26, at which point the heat is removed. The centrifuge continues to spin until the indium hardens, maintaining the flow of argon gas until the temperature is fairly close to room temperature »

BAD OBIGiNALBAD OBIGiNAL

~ 18 -~ 18 -

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■Die übrigen Schritte, des Zusammenbaues der Lampenstruktur sind herkömmlich, und zwar die gleichen wie für die ffalliumlampe von Beispiel II» Es ist zu beachten, daß bei allen diesen Verfahren im wesentlichen alle Schritte mit Argon als "Förmgas ausgeführt werden, das die Hohlkathode umgibt, Nach Prüfung auf Undichtigkeit, wird, die lampe evakuiert und einige Stunden bei wenigen Hundert G-rad Celsius gesintert und anschließend langsam abgekühlt (dieser Sinterschritt ist herkömmlich und allen hergestellten offenbarten beispielsweisen Lampen~go-" meinsam). Die Lampen werden dann mit- Neongas in ähnlicher Weise wie die Gralliumlampen eingelaufen, (wobei das ITe ο ngas nach jedem Betrieb vollständig erneuert wird). Hael: dem letzten Lauf wird die Lampe mit frischen ifeon mit einem Druck von wenigen Millimetern gefüllt und anschließend endgültig abgedichtet. Um einen gleichmäßigen Überzug des Indiums auf der Innenfläche des Titaniumhalters sicherzustellen, können die Lampen bei 3o iiilliamuere betrieben werden, damit das Indium vollständig schmilzt; die Lampe wird dann um Winkel zwischen 45° und 9o° gerollt (in gleicher Weise wie in Beispiel I für Zinn erläutert wurde). Auch hier sollte die Drexrung der Lampe nach Abschalten des Stromes fortgesetzt werden, bis die Lampe sich unter den Schmelzpunkt des Indiums abgekühlt hat.■ The remaining steps of assembling the lamp structure are conventional, the same as for the fallium lamp of Example II. It should be noted that In all of these processes, essentially all of the steps are carried out with argon as the "forming gas" which forms the hollow cathode surrounds, after checking for leaks, will that lamp evacuated and sintered for a few hours at a few hundred degrees Celsius and then slowly cooled (this sintering step is conventional and all disclosed example lamps manufactured ~ go- " together). The lamps are then made with neon gas in a similar manner Way like the grallium lamps broke in, (where the ITe ο ngas is completely renewed after each operation). Hael: the last run is the lamp with fresh ifeon with a pressure of a few millimeters and then finally sealed. To ensure an even coating To ensure the indium on the inner surface of the titanium holder, the lamps can at 3o iiilliamuere operated so that the indium melts completely; the lamp is then rolled through angles between 45 ° and 90 ° (in the same way as explained in Example I for tin). The lamp should also be rotated here after switching off the current, continued until the lamp has cooled below the melting point of the indium Has.

BAD OBJGlNALBAD OBJGlNAL

19-19-

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Indiumlampen gemäß vorstehendem Beispiel haben bei Betrieb mit einem Strom von 2o Milliampere erfolgreich Prüfungen hinsichtlich ihrer Lebensdauer von über 5öo Stunden ausgehalten.. Bei dem gleichen normalen Arbeitsstrom ergab die Verwendung mit dem vorstehend erwähnten Spektralphotometer eine Empfindlichkeit von o,9 Millionstel Indium (zur Erzeugung von 1 ^uß> Absorption) sowohl bei 3256 1 (bai Verwendung einer Spaltbreiteneinstellung von "UV3", die gleich 2 Α ist) und bei 3o39 A (einer »UV4» Spalteinstellung von 7 S ) Absorptionslinien.' Eie äußerste Erfassungsgrenze bei Verwendung einer erfindungsgernäi;en Indiumlampe ist annähernd o,o5 Millionstel Indium (unter Verwendung eines Skalenausdelmungsfaktors von 3oX bei einer Geräuschunterdrückungseinstellung von 4 bei einer o,2 Millionstel Indium enthaltenden Probenlosung). 13s wird betont, daß diese sehr gute Empfindlichkeit bei dem normalen Arbeitsstromwert von 2o Milliampere erzielt wird.Indium lamps according to the above example, when operated at a current of 20 milliamperes, have successfully withstood tests for their service life of over 50 hours. At the same normal operating current, use with the above-mentioned spectrophotometer gave a sensitivity of 0.9 millionths of indium (for the production of 1 ^u ß> absorption) both at 3256 1 (bai using a slit width setting of "UV3", which is equal to 2 Α ) and at 3o39 A (a »UV4» slit setting of 7 S) absorption lines. ' The ultimate detection limit when using an indium lamp according to the invention is approximately 0.05 millionths of indium (using a scale expansion factor of 3oX with a noise suppression setting of 4 for a sample solution containing 0.2 millionths of indium). 13s it is emphasized that this very good sensitivity is achieved at the normal operating current value of 20 milliamperes.

Die drei vorstehenden Beispiele und mit diesen erzielten Ergebnisse zeilen deutlich nicht nur die Möglichkeit, sondern die durcL die Erfindung erzielte tatsächliche Verbesserung. Besonders die Verwendung eines Hohlkathodenhalters aus einem Material, das sich nicht wesentlich, mit dem gewünschten emittierenden Metall vermischt, das als Überzug verwendet wird (bei 3o), wobei der Hohlkatho-.der.halter durch -'Schaffung von nach innen gebogenen Ab-The three examples above and achieved with these Results clearly indicate not only the possibility but the actual achieved by the invention Improvement. Especially the use of a hollow cathode holder of a material that does not mix significantly with the desired emissive metal, the is used as a cover (at 3o), the hollow cathode .der.halter by creating inwardly curved

BAD ORIGiMALBATH ORIGiMAL

- -2o- -2o

09818/088609818/0886

- 2ο —- 2ο -

schnitten 22 abgewandelt ist, ermöglicht es, daß die verschiedenen Metallüberzüge auf der Innfläche 2o selbst bei Temperaturen wesentlich über ihren Schmelzpunkten festgehalten werden. Wie vorstehend erwähnt wurde, kann die Erfindung mit solchen Überzügen verwendet werden, die aus jeglichem Metall gebildet sind, das einen verhältnismäßig niedrigen Dampfdruck bei den Betriebsbedingungen der lampe aufweist, ■ obwohl es-flüssig ist. Wie vorstehend besonders hervorgehoben wurde, sollte das iiaterial des Hohlkathodenhalters so gewählt werden, daß der Lie ta 11-überzug mit dem Material des Kathodenlialters weder eine niedrigschmelzende Legierung noch irgendeine legierung bildet, die eine verhältnismäßig große Menge an Überzugsmaterial enthält, selbst bei den bei Betrieb der Lampe erreichten mäßig hohen Temperaturen (beispielsweise 2oo - 4oo O).. Die Neigung, . eine dünne Zwischenschicht einer verhältnismäßig hochschmelzenclen Legierung zu schaffen (wenigstens bei der etwas höheren iieratcillun_f';.ste hip era tür), wobei diese Legierung nur wenige Prozent (höchstens) an Überzu^sruetall enthält, ist tatsächlich vorteilhaft. Besonders eine so dünne Zwischenschicht unterstützt -die .Bildung des ursprünglichen Überzugs (3o) auf der gesamten Innenfläche (2o) des IZathodenhalters und die Beibehaltung, während des Gebrauchs (wenn der Überzug flüssig ist), wenigstens eines dünnen Überzugs, selbst wenn (wie bei 34) Schwere den überzug zum Wandern bringt.Cut 22 is modified, enables the various metal coatings to be retained on the inner surface 2o even at temperatures well above their melting points. As mentioned above, the invention can be used with such coatings which are formed from any metal which has a relatively low vapor pressure under the operating conditions of the lamp, even though it is liquid. As was particularly emphasized above, the material of the hollow cathode holder should be chosen so that the Lie ta 11 coating with the material of the cathode elder forms neither a low-melting alloy nor any alloy that contains a relatively large amount of coating material, even during operation of the lamp reached moderately high temperatures (for example 2oo - 4oo O). The tendency,. It is actually advantageous to create a thin intermediate layer of a relatively high-melting alloy (at least in the case of the somewhat higher iieratcillun _f '; .ste hip era door), this alloy only containing a few percent (at most) of excess metal. In particular, such a thin intermediate layer supports the formation of the original coating (3o) on the entire inner surface (2o) of the cathode holder and the retention of at least one thin coating during use (if the coating is liquid), even if (as in 34) Heaviness makes the cover wander.

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00981 8/08 8 S00981 8/08 8 p

Eine merklich größere Leuchtstärke wird durch die Lampen der Erfindung erzielt, die das untersuchte Metall in seinem reinen geschmolzenen Zustand verwenden. Entgegen denErwartungen bildet der geschmolzene Überaus kein einzelnes Tröpfchen geschmolzenen Materials, obwohl das Material bei den Betriebsbedingungen.vollständig flüssig ist, sondern es verbleibt ein verhältnismäßig vollständiger ÜLerzug der Innenfläche 2o des Kathoäenhalters bei nur mäßiger Neigung, sich am Boden ~ζΰ~ verdicken (wie bei 32 angedeutet ist). Obgleich drei untersuchte spezielle Beispiele der Erfindung angegeben "sind, ist die Erfindung nicht auf diese speziellen Werkstoffe beschränkt, sondern zur HerStellung von Hohlkathodenla.irpen mit Metallüberzügen (bei 3o ) aus anderen Werkstoffen verwendbar, die die gewünschten Eigenschaften eines Siedepunktes wasentxich über der Arbeitstemperatur der Kathode uno eines niedrigen oder wenigstens mäßigen Dampfdrucks bei dieser Arbeitstemperatur aufwei-•sen. Wie vorstehend bemerkt wurde, sollte das Material des Kathodenhaiters so gewählt sein, daß der innere Metallüberzug sich nicht leicht mit diesem wesentlich vermischt selbst bei etwas erhöhten Arbeitstemperaturen. Andererseits sollte das material-des Halters wenigstens etwas durch den lietallüb^rzug "bofeuchbar" sein, um einen verhältrriifjrnäßig vollständigen Übürzu₀svorgang zu erzielen und' diesen Überzug über wenigstens einen wesent-A noticeably greater luminosity is achieved by the lamps of the invention which use the metal under investigation in its pure molten state. Contrary to expectations, the molten material does not form a single droplet of molten material, although the material is completely liquid under the operating conditions, but a relatively complete overstretch of the inner surface of the cathode holder remains with only a moderate tendency to thicken at the bottom (as in 32 is indicated). Although three investigated specific examples of the invention are given, the invention is not limited to these special materials, but can be used for the production of Hohlkathodenla.irpen with metal coatings (at 3o) made of other materials that have the desired properties of a boiling point wasxich above the working temperature Cathode have a low or at least moderate vapor pressure at this working temperature. As noted above, the material of the cathode holder should be chosen so that the inner metal coating does not easily mix with it significantly even at somewhat elevated working temperatures Material of the retainer to be at least slightly by the lietallüb ^ rzug "bofeuchbar" to a full verhältrriifjrnäßig Übürzu ₀ to achieve svorgang and 'this coating via at least one essential

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

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009818/0085009818/0085

15992931599293

lichen Bereich der Inneni'läche (2o) der KatLodenmulde aufrechtzuerhalten.internal area of the inner surface (2o) of the cathode cavity maintain.

Aufgrund ihrer Anwendbarkeit auf andere Metalle ist die Erfindung nicht auf die hier beschriebenen speziellen Beispiele beschränkt. Da zahlreiche Änderungen in den beispielsweiaen Herstelxun&sverfahren vorgenommen werden können, ist die Erfindung nicht auf eine der offenbarten Einzelheiten beschränkt, sondern vielmehr in den nachfolgenden Ansprüchen bestimmte" Because of its applicability to other metals, the invention is not to the specific ones described herein Examples limited. Since numerous changes in the example of the manufacturing process can be, the invention is not limited to any of the details disclosed, but rather in the following claims certain "

BAD 009819/0885 BATH 009819/0885

Claims

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Claims

- 1.) Hollow cathode lamp of the type in which the hollow cathode v «- ^ made of at least one special metal for which Spectral lines are desired, these lamps being particularly suitable for use in atomic absorption spectroscopy, characterized in that the hollow cathode is generally trough-shaped and the walls defining their interior are generally inwardly curved wall sections next to their open end, essentially a thin coating of the particular metal desired covers the entire inner surface of the walls at least up to the inwardly curved end sections, the particular one desired metal has a melting point below the normal working temperature of the lamp, but a boiling point much above this temperature and has a relatively low vapor pressure, which after inwardly curved end sections of the wall thereby causing a loss of liquid metal coating when the lamp is in operation prevent radiation of relatively high intensity at the spectral emission absorption lines of the particular metal desired is achieved.

2 ») Improved carbon cathode lamp according to claim i, characterized characterized in that the particular metal coating desired consists essentially of pure tin »

3 ·) Improved hollow cathode lamp according to claim 2, characterized in that the generally trough-shaped hollow cathode consists of titanium, which means that even at the moderately increased working temperature of the lamp, there is a mixture between the tin coating and the hollow titanium cathode is minimized.

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4.) Improved hollow cathode lamp according to claim 1, characterized in that the particular desired Metal coating consists essentially of pure gallium

5 ·) Improved hollow cathode lamp according to claim 4, characterized in that the generally trough-shaped Hollow cathode consists of columbium (niobium), which means that even at the moderately increased working temperature of the Lamp minimizes mixing between the gallium coating and the niobium hollow cathode will.

6.) Improved hollow cathode lamp according to claim 1, characterized characterized in that the particular metal coating desired consists essentially of pure indium.

7.) Improved hollow cathode lamp according to claim 6, characterized in that the generally trough-shaped hollow cathode consists of titanium, whereby mixing between the indium coating and the hollow titanium cathode is reduced to a minimum even at the moderately increased operating temperature of the lamp .

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