DE1673325A1

DE1673325A1 - Electron discharge device for the emission of atomic resonance lines

Info

Publication number: DE1673325A1
Application number: DE19671673325
Authority: DE
Inventors: Wallace Gillies; Yamasaki George K
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1966-08-10
Filing date: 1967-08-10
Publication date: 1972-03-09
Also published as: DE1673325C3; US3405304A; GB1192184A; NL6710952A; DE1673325B2

Description

Patentanwälte Dipl.--Ing. R Weickmann, Dr. Ing. A.WeickmannPatent attorneys Dipl .-- Ing. R Weickmann, Dr. Ing.A.Weickmann

Dipl.-Ing. H.Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr. K.FiNCKE Di.pl.-Ing. R A.Weickmann 1673325Dipl.-Ing. H. Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr. K.FiNCKE Di.pl.-Ing. R A. Weickmann 1673325

ν τι ' ⁸ MÜNCHEN 27, DEN ν τι ' ⁸ MUNICH 27, DEN

^a MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22 ^a MÖHLSTRASSE 22, CALL NUMBER 48 3921/22

Westinghouse Electric Corporation, Pittsburgh, Pa «15255

V. St, A.V. St, A.

Elektronenentladungseinriehtung zur Emission atomarerElectron discharge device for emission of atomic

ResonanzlinienLines of resonance

Die vorliegende Erfindung betrifft die atomare Absorptionsspektrometrie und insbesondere Elektronenentladungseinrichtungen vom Hohlkathodentyp, die zur Emission eines Lichtes geeignet sind, das scharfe Atomspektrallinien aufweist.The present invention relates to atomic absorption spectrometry and, more particularly, to electron discharge devices of the hollow cathode type, which are used to emit a light are suitable, which has sharp atomic spectral lines.

Zur Ermittlung der Komponenten einer unbekannten chemischen Probe wird normalerweise eine lösung der unbekannten Probe in Dampfform in eine geeignete Flamme gebracht, um die lösung zu. verdampfen. Hierauf wird eine Strahlung bekannter Spektrallinien duroh den Dampf der Probe gesandt, wobei bestimmte ' Spektrallinien der Strahlung durch den atomaren Dampf absorbiert werden· Durch eine Analyse der Strahlung werden die absorbierten Spektrallinien und das Maß ihrer durch den Dampf der Probe erfolgten Absorption ermittelt und hieraus die Korn-To determine the components of an unknown chemical sample, a solution of the unknown sample in vapor form is normally placed in a suitable flame in order to convert the solution . evaporate. Radiation of known spectral lines is then sent through the vapor of the sample, with certain 'spectral lines of the radiation being absorbed by the atomic vapor Grain-

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ponenten und die Konzentration dieser Komponenten in der unbekannten Probe bestimmt·components and the concentration of these components in the unknown sample is determined

Zur Erzeugung einer Strahlung mit definierten Spektrallinien sind bereite ElLektronenentladungeeinrichtungen vom Hohlkathodentyp bekannt geworden, wobei das Kathodenelement üblicherweise als ein am einen Ende geschlossener Hohlzylinder ausgebildet ist. Als Anode dient normalerweise ein Metallring, ein Metalldraht oder eine Metallplatte, die derart im Bereich des Kathodenelements angeordnet sind, daß die vom Hohlteil des Kathodenelements emittierte Strahlung nicht am Austritt aus der Elektronenentlad ungs einrichtung gehindert wird. Das Kathodenelement ist normalerweise aus dem Metall gefertigt, dessen Spektrum erzeugt werden soll.To generate radiation with defined spectral lines Ready electron discharge devices of the hollow cathode type have become known, the cathode element usually being designed as a hollow cylinder closed at one end. A metal ring is normally used as the anode, a Metal wire or a metal plate which are arranged in the region of the cathode element that the hollow part of the Cathode element emitted radiation is not prevented from exiting the electron discharge device. The cathode element is usually made of the metal whose Spectrum is to be generated.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, mehrere Elektroden innerhalb der Umhüllung der Elektronenentladungseinrichtung anzuordnen, um eine Strahlung mit mehreren Spektrallinien zu erzeugen, die den Materialien der Kathodenelemente entsprechen· Die Elektroden dieser bekannten Einrichtungen wurden insbesondere Seite an Seite mit zueinander parallelen Achsen angeordnet· Zwischen diesen beiden Elektroden wurde schließlich ein entsprechender Wechselstrom angelegt, so daß, je nachdem welche der beiden Elektroden gerade als Kathodenelement betrieben wird, wechselweise die eine oder die andere Elektrode Strahlung emittiert· Sie von diesen Elektroden emittierte Strahlung wird längs den zueinander parallel ausgerichteten Elektrode»»It has also already been proposed to arrange several electrodes within the envelope of the electron discharge device in order to deliver radiation with several spectral lines which correspond to the materials of the cathode elements · The electrodes of these known devices were arranged in particular side by side with mutually parallel axes · Finally, a corresponding alternating current is applied so that, depending on which of the two electrodes is being operated as a cathode element alternately one or the other electrode emits radiation · The radiation emitted by these electrodes along the electrodes aligned parallel to each other »»

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achsen abgestrahlt, weshalb es äußerst schwierig ist, die parallel zueinander ausgerichteten Strahlungen im gleichen Punkt oder Bereich des zu analysierenden Sampfes zu fokussieren.axes are emitted, which is why it is extremely difficult to find the parallel rays in the same point or to focus on the area of the steam to be analyzed.

Das US-Patent Nr. 3,183,393 des gleichen Anmelders schlägt zur Schaffung einer Strahlung mit mehreren Spektrallinien vor, das Kathodenelement aus mehreren, den gewünschten Spektrallinien entsprechenden Elementen zu fertigen· Dieses Patent schlägt zur Schaffung einer Strahlung mit Spektrallinien einer Wellenlänge von ca. 2852 Angström und ca. 4227 Angström ein aus einer Legierung aus Magnesium, Kalzium und Aluminium gefertigtes einzelnes Kathodenelement vor. Eine Einrichtung dieser Art ist in der Anzahl ihrer für ein Kathodenelement verwendbaren Elemente (und damit der entsprechenden Spektrallinien) beschränkt· Die Intensität einer einzelnen Spektrallinie hängt nämlich vom Legierungsanteil des entsprechenden Materials im Kathodenmaterial ab. Obgleich es möglich erscheint, eine beliebige Anzahl von Elementen miteinander zu legieren, sei daran erinnert, daß lediglich bestimmte Elemente miteinander legiert werden können und daß bei zu geringem Legierungsanteil eines bestimmten Elemente die Intensität seiner Spektrallinien zu schwach und damit diese Spektrallinien praktisch ohne Bedeutung sind*Commonly assigned US Patent No. 3,183,393 proposes to create radiation with multiple spectral lines, to manufacture the cathode element from several elements corresponding to the desired spectral lines · This patent strikes to create a radiation with spectral lines with a wavelength of approx. 2852 Angstroms and approx. 4227 Angstroms single cathode element made from an alloy of magnesium, calcium and aluminum. A facility of this Type is in the number of its elements that can be used for a cathode element (and thus the corresponding spectral lines) limited · The intensity of a single spectral line depends on the alloy content of the corresponding material in the cathode material. Although it appears possible to alloy any number of elements together, be reminds that only certain elements can be alloyed with one another and that if the alloy content is too low of a certain element the intensity of its spectral lines too weak and thus these spectral lines practically without Meaning are *

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Quelle für eine spektrale Strahlung zu schaffen, der die vorstehend aufgezeigten Nachteile nicht anhaften·It is an object of the present invention to provide a source of spectral radiation similar to that described above indicated disadvantages do not adhere

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Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Elektronenentladungseinrichtung vom Hohlkathodentyp zu schaffen, die sich zur Erzeugung einer Strahlung eignet, welche die Spektrallinien mehrerer Elemente enthält.It is a particular object of the present invention is based on an electron discharge device of the hollow cathode type to create that is suitable for generating radiation that contains the spectral lines of several elements.

Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Elektronenentladungseinrichtung vom Hohlkathodentyp zu schaffen, die eine Strahlung mit mehreren Spektrallinien zu emittieren und die emittierte Strahlung in gewünschter Richtung exakt abzustrahlen vermag·Another object of the present invention is to provide an electron discharge device of the hollow cathode type to create that emit a radiation with several spectral lines and the emitted radiation in desired Able to emit direction exactly

Schließlich besteht eine andere Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer Elektrbnenentladungseinrichtung vom Hohlkathodentyp, die eine Strahlung mit mehreren Spektrallinien zu emittieren und die Intensität ausgewählter Spektrallinien in Bezug auf die restlichen Spektrallinien wahlweise zu ändern vermag·Finally, another object of the invention is to provide an electron discharge device of the hollow cathode type, which emit a radiation with several spectral lines and the intensity of selected spectral lines in Can optionally change with respect to the remaining spectral lines

Diese und weitere Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Elektronenentladungseinrichtung gelöst, die mehrere Elektroden aufweist, die entsprechend dem Elektrodenmaterial eine Strahlung mit mehreren Spektrallinien emittiert. Die Elektronenentladungseinrichtung nach der Erfindung enthält wenigstens zwei hintereinander angeordnete Elektroden, deren emittierte Strahlenbündel im wesentlichen längs einer gemeinsamen linie verlaufen· Die Elektronenentladungseinrichtungen können ein erstes und ein aweites Kathodenelement und ein AnodenelementThese and other objects are achieved according to the invention by a Electron discharge device released, which has a plurality of electrodes that emit radiation in accordance with the electrode material emitted with multiple spectral lines. The electron discharge device according to the invention includes at least two electrodes arranged one behind the other, the emitted beams of which are essentially along a common line · The electron discharge devices may have a first and a second cathode element and an anode element

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aufweisen, die derart zueinander angeordnet sind, daß jeweils zwischen jedem der Kathodenelemente und dem Anodenelement eine Entladung erfolgt· Das erste Kathodenelement kann einen Hohlteil aufweisen, aus dem ein Strahlenbündel emittiert wird. Das zweite Kathodenelement enthält eine Öffnung, die das Strahlenbündel des ersten Kathodenelements umschließt, so daß die von den ersten und zweiten Kathodenelementen emittierten Strahlenbündel wenigstens angenähert koinzidieren.have, which are arranged to each other that in each case between each of the cathode elements and the anode element Discharge takes place · The first cathode element can have a hollow part from which a beam is emitted. That second cathode element contains an opening through the beam of the first cathode element, so that the radiation beams emitted by the first and second cathode elements at least approximately coincide.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert· Darin zeigt:The invention is explained in more detail below with reference to the drawings.

Pig.1 eine schaubildliche Ansicht einer Einrichtung zur Durchführung atomarer AbsorptionsmessungenjPig.1 is a perspective view of a device for implementation atomic absorption measurements j

Fig.2 eine teilweise aufgebrochene und teilweise geschnittene perspektivische Darstellung einer Entladungseinrichtung nach der Erfindung.2 shows a partially broken open and partially sectioned perspective view of a discharge device according to the invention.

Die Figur 1 zeigt eine Anordnung zur Durchführung atomarer Absorptionsmessungen, die zur Schaffung eines mit mehreren Spektrallinien versehenen Strahlenbündels mit einer Elektronenent lad ungseiru'ich kurig 10 vom Höh !.kathoden typ versehen Lot, Das von der Elektron^ri^nbladungseiiirLchtung IO emittierte strahlenbündel v/ird durch eine geeignete optisch? Einrichtung 96 fokussiert, durch eine zur Verdampfung einer Lösung der unbekannten Probe dienende Einrichtung 98 geführt und in einen1 shows an arrangement for performing atomic absorption measurements, the lad establishing a provided with several spectral lines beam with a Elektronenent ungseiru'ich Kurig 10 from Hoh! .Kathoden type provided solder from the electron ^ ri ^ nbladungseiiirLchtung IO emitted radiation beam v / is by a suitable optically? Focussed device 96 , passed through a device 98 serving to evaporate a solution of the unknown sample and into a

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Monochromator 100 abgestrahlt· Wie bereits erwähnt,werden beim Durchgang des Strahlenbündels durch die Flammeneinriehtung 98 bestimmte Spektrallinien durch den Dampf der unbekannten Probe absorbiert. Durch Anpassung des Monochromators 100 an die Wellenlänge der Spektrallinien, die durch den Dampf der Probe absorfiiert werden soll, kann durch eine im Monochromator 100 befindliche öffnung ein Strahlenbündel mit einer schmalen Bandbreite um die zu absorbierende Wellenlänge erhalten werden. Das erhaltene Strahlenbündel wird auf eine strahlungsempfindliche Einrichtung 101 gerichtet. Diese Einrichtung erzeugt ein Ausgangssignal, das durch einen Verstärker 102 verstärkt und als elektrisches Signal einem Meßgerät 104 zugeführt wird, das eine Anzeige der Intensität der durch die Öffnung des Monochromators 100 geleiteten Strahlung bewirkt. Zur Messung des Absorptionsgrades werden die Größen verglichen, die das Meßgerät 104 bei Anordnung bzw· Fehlen einer unbekannten Probe in der Flammeneinrichtung 98 anzeigt.Monochromator 100 radiated · As already mentioned, to be When the beam passes through the flame unit 98, certain spectral lines are caused by the vapor of the unknown Sample absorbed. By adapting the monochromator 100 The wavelength of the spectral lines, which is to be absorbed by the vapor of the sample, can be determined by one in the monochromator 100 opening a bundle of rays with a narrow bandwidth around the wavelength to be absorbed will. The beam bundle obtained is directed onto a radiation-sensitive device 101. This facility generates an output signal which is amplified by an amplifier 102 and sent as an electrical signal to a measuring device 104 which causes an indication of the intensity of the radiation passed through the opening of the monochromator 100. To measure the degree of absorption, the variables are compared which the measuring device 104 in the case of the arrangement or the absence of an unknown Sample in the flame device 98 indicates.

Die J?U-;ur 2 zeigt ein Auaführungsbeispiel einer für eine Anordnung nach Figur 1 verwendbaren Elektronenentladungseinrichtuiig 10, eile zur Erzeugung mehrerer im wesentlichen koiniii.d«nt.--it· »Strahlenbündel, mit mehreren iJpektrallinieri dient. Die Uiikt- Ui-mentLnJungaetrirLohtung IO weist eine aua elnam geeignoton IfJOiiörmateriaL wie z.B. Glas gefertigte Hülle 12 auf, deron «ines Ende durch ein Feneter 14 aus einem Material abgeschlOBuen tat, welches die durch diese Einrichtung erzeugte Strahlung durchläßt uial deren anderes Ende durch eine HalterungThe journal 2 shows an exemplary embodiment of an arrangement according to Figure 1 usable electron discharge device 10, rush to generate several essentially koiniii.d «nt .-- it · “Beam of rays, with several spectral lines. the Uiikt- Ui-mentLnJungaetrirLohtung IO has an aua elnam suitability IfJOiiörmateriaL such as e.g. glass-made shell 12, The other end is sealed off by a feneter 14 made of a material did, which transmits the radiation generated by this device uial its other end through a holder

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16 begrenzt ist. Innerhalb der Hülle 12 ist ein erstes Kathodenelement 22 angeordnet, das durch einen Anschlußstab 19 getragen wird, dessen eines Ende mit dem Kathodenelement 22 verbunden ist und dessen anderes Ende durch die Halterung 16 geführt und durch diese getragen ist. Der Anschlußstab 19 ist aus einem elektrisch leitenden Material wie z.B. Nickel gefertigt und dient zur Schaffung einer elektrischen Kontaktierung des Kathodenelements 22 und zur Halterung dieses Elements in der Hülle 12. Das Kathodenelement 22 besitzt eine im wesentlichen zylindrische Gestalt und enthält eine zentrale Bohrung oder einen hohlen Bereich 24, der sich von einer dem Fenster 14 zugekehrten oberen Kante 23 in das Innere der Kathode 22 erstreckt.16 is limited. Inside the shell 12 is a first cathode element 22, which is carried by a terminal rod 19, one end of which is connected to the cathode member 22 is and the other end is passed through the bracket 16 and carried by this. The connecting rod 19 is made of an electrically conductive material such as nickel and is used to create electrical contact of the cathode element 22 and for holding this element in the sheath 12. The cathode element 22 has an im substantially cylindrical in shape and includes a central bore or hollow portion 24 extending from one of the The upper edge 23 facing the window 14 extends into the interior of the cathode 22.

Ein als Platte dargestelltes Anodenelement 26 ist innerhalb der Hülle 12 versetzt zur längsmittelachse der Elektronenentladungseinrichtung 10 und eng benachbart zur Kante 23 des Kathodenelements 24 angeordnet. Das Anodenelement 26 kann aus einem geeigneten elektrisch leitenden Material wie z.B. Tantal gefertigt sein, das bei umgekehrtem Betrieb als ein Getter für die Elektronenentladungseinrichtung 10 dient. Das Anodenelement 26 ist innerhalb der Hülle 12 durch einen elektrisch leitenden Anschlußstab 20 getragen, dessen eines Ende mit dem Anodenelement 26 punktverschweißt ist und dessen anderes Ende durch die Halterung 16 greift und durch diese gehalten ist.An anode element 26, shown as a plate, is offset within the shell 12 relative to the longitudinal center axis of the electron discharge device 10 and arranged closely adjacent to the edge 23 of the cathode element 24. The anode element 26 can be made of a suitable electrically conductive material such as tantalum, which when operated in reverse as a getter for the electron discharge device 10 is used. The anode element 26 is electrical within the shell 12 by an electrical conductive terminal rod 20 carried, one end of which is spot welded to the anode member 26 and the other end engages through the bracket 16 and is held by this.

Gemäß dem Vorschlag nach der Erfindung ist innerhalb der HülleAccording to the proposal according to the invention is within the envelope

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12 ein zweites, mit einer Durchbrechung 30 versehenes Kathodenelernent 28 angeordnet, das koaxial zur Achse der Elektronenentladungseinrichtung 10 ausgerichtet 1st. Das zweite Kathodenelement 28 umschließt das aus der Bohrung 24 des ersten Kathodenelements 22 austretende Strahlenbündel, wobei der Abstand dieses Kathodenelements vom ersten Kathodenelement 22 so gewählt ist, daß eine ansonsten eventuell durch abgestäubte Teilchen des ersten Kathodenelements 22 verursachte Verunreinigung vermieden wird. Das zweite Kathodenelement ist im Inneren der Hülle 12 durch einen Anschlußstab 18 getragen, dessen eines Ende mit einem als Kragträger ausgebildeten Halterungselement 42 verbunden ist und dessen anderes Ende durch die Halterung 16 greift und durch diese getragen ist. Das Halterungselement 42 ist radial nach innen gerichtet und weist einen streifenförmigen Teil auf, der mit der Mantelfläche des zweiten Kathodenelements 28 verklemmt oder punktverschweißt ist.12 a second cathode element provided with an opening 30 28 arranged, which is coaxial with the axis of the electron discharge device 10 aligned 1st. The second cathode element 28 encloses that from the bore 24 of the first cathode element 22 exiting beam, the distance between this cathode element and the first cathode element 22 is chosen so that an otherwise possibly dusted Contamination caused by particles of the first cathode element 22 is avoided. The second cathode element is carried inside the sheath 12 by a connecting rod 18, one end of which is connected to a holding element 42 designed as a cantilever beam and the other End engages through the bracket 16 and is supported by this. The holding element 42 is directed radially inward and has a strip-shaped part, which is connected to the lateral surface of the second cathode element 28 is jammed or spot-welded.

Zur Schaffung der gewünschten Strahlenbündel wird zwischen dem Anodenelement 26 und dem ersten Kathodenelement 22 und zwischen dem Anodenelement 26 und dem zweiten Kathodenelement 28 eine Potentialdifferenz angelegt· Gemäß Figur 1 ist der positive Anschluß einer Spannungsquelle 90 mit dem Anodenelement 26 gekoppelt. Die ersten und zweiten Kathodenelemente 22 und 28 sind jeweils über eine variable ohmsche Impedanz bzw* 94 mit dem negativen Pol der Spannungsquelle 90 verbunden· Die Hülle 12 iat evakuiert und mit einer inerten AtmosphäreTo create the desired bundle of rays between the anode element 26 and the first cathode element 22 and between the anode element 26 and the second cathode element 28 a potential difference is applied · According to Figure 1, the positive connection of a voltage source 90 is with the anode element 26 coupled. The first and second cathode elements 22 and 28 each have a variable ohmic impedance or * 94 connected to the negative pole of the voltage source 90 · The envelope 12 is evacuated and with an inert atmosphere

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wie z.B. Argon oder Neon gefüllt, deren Druck etwa 0,5 bis 40 Torr beträgt. Als Folge der zwischen dem Anodenelement 26 und dem ersten Kathodenelement 22 und zwischen der Anode 26 und dem zweiten Kathodenelement 28 herrschenden Potentialdifferenz erfolgen zwischen den entsprechenden Elementen Elektronenentladungen, die wiederum positive Ionen erzeugen, die zu den negativ vorgespannten Kathodenelementen 22 und 28 geführt werden· Die derart erzeugten positiven Ionen bombardieren die ersten und zweiten Kathodenelemente 22 und 28, wodurch entsprechend dem Material der ersten und zweiten Kathodenelemente 22 und 28 Strahlen erregt werden« Es sei bemerkt, daß die zwischen den ersten und zweiten Kathodenelementen und dem Anodenelement 26 fließenden Ströme durch Änderung des Widerstandes der Impedanzen 92 und 94 steuerbar sind. Polglich kann die Intensität der den einzelnen Kathodenelementen 22 und 28 zugeordneten Strahlenbündel gegeneinander geändert werden·such as argon or neon, the pressure of which is about 0.5 to 40 torr. As a result of the between the anode element 26 and the first cathode element 22 and the potential difference prevailing between the anode 26 and the second cathode element 28 take place between the corresponding elements Electron discharges, which in turn generate positive ions, which lead to the negatively biased cathode elements 22 and 28 The positive ions generated in this way bombard the first and second cathode elements 22 and 28, whereby according to the material of the first and second cathode elements 22 and 28 rays are excited. It should be noted that between the first and second cathode elements and currents flowing through the anode element 26 can be controlled by changing the resistance of the impedances 92 and 94. Polly can be the intensity of the individual cathode elements 22 and 28 can be changed with respect to each other

Gemäß dem Vorschlag nach der Erfindung sind die ersten und zweiten Kathodenelemente 22 und 28 hintereinander bzw· in Reihe angeordnet. Das Ionenbombardement des ersten Kathodenelements wird in den Hohlteil 24 gelenkt, um ein Strahlenbündel zu schaffen, dessen Sichtung duroh die Gestalt des Hohlteiles bzw· der Bohrung 24 bestimmt ist« Die Bohrung 24 ist zylindrisch ausgebildet und weist eine Tiefe auf, die gleich oder vorzugsweise größer ist als der Durchmesser der Bohrung 24, um zu gewährleisten, daß die vom ersten KathodenelementAccording to the proposal according to the invention, the first and second cathode elements 22 and 28 are one behind the other or in Arranged in a row. The ion bombardment of the first cathode element is directed into the hollow part 24 to form a beam to create whose sighting duroh the shape of the hollow part or the bore 24 is determined. The bore 24 is cylindrical and has a depth which is the same or preferably larger than the diameter of the bore 24 to ensure that that of the first cathode element

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- ίο -- ίο -

22 emittierte Strahlung ein schmales Strahlenbüschel ist. Das zweite Kathodenelement 28 ist derart angeordnet, daß die zylindrisch ausgebildete Durchbrechung 30 koaxial zur Längsmittelachse der Hülle 12 und zu dem vom ersten Kathodenelement 22 emittierten Strahlenbündel ausgerichtet ist. Dieserart werden die von den Kathodenelementen 22 und 28 abgestrahlten Strahlenbündel längs einer im wesentlichen gleichen Linie geführt und können mühelos in jeder gewünschten Weise fokussiert werden* Obgleich die in Figur 2 dargestellte Elektronenentladungseinrichtung 10 nur zwei Kathodenelemente zeigt, können auch mehr als zwei Kathodenelemente in Heihe angeordnet sein. Die Anzahl der Kathodenelemente ist lediglich durch den Abstand des ersten Kathodenelements vom Fenster 14 begrenzt. Falls das erste Kathodenelement 22 zu weit vom Fenster 14 entfernt ist, kann das Strahlenbündel in unerwünschter Weise gedämpft werden« Bei zu geringem Abstand der Kathodenelemente vom Fenster 14 kann das Fenster beschichtet werden und seine Durchlässigkeit verlieren.22 emitted radiation is a narrow bundle of rays. The second cathode element 28 is arranged such that the cylindrically formed opening 30 coaxially to the longitudinal center axis of the envelope 12 and is aligned with the beam emitted by the first cathode element 22. Be this way the bundles of rays emitted by the cathode elements 22 and 28 along a substantially same line guided and can be easily focused in any desired manner * Although the electron discharge device shown in FIG 10 shows only two cathode elements, more than two cathode elements can also be arranged in a row be. The number of cathode elements is only limited by the distance between the first cathode element and window 14. If the first cathode element 22 is too far away from the window 14, the beam can be attenuated in an undesirable manner "If the distance between the cathode elements and the window 14 is too small, the window can be coated and its Lose permeability.

Obgleich die Elektroden 22 und 28 als Kathodenelemente beschrieben worden sind, ist es selbstverständlich, daß das Anodenelement entfernt und zwischen die Elektroden 22 und 28 eine Wechselstromquelle geschaltet werden kann. Hierbei wirkt in Abhängigkeit von der augenblicklichen Polarität der angelegten Spannung zunächst die eine und dann die andere Elektrode als ein Kathodenelement· Ein Nachteil dieser Ausführung besteht darin, daß die aus verschiedenen Elementen oder Verbin-Although electrodes 22 and 28 are described as cathode elements it will be understood that the anode member is removed and placed between electrodes 22 and 28 an alternating current source can be switched. This acts depending on the current polarity of the applied Voltage first one and then the other electrode as a cathode element · There is a disadvantage of this design in the fact that the elements made up of different elements or compounds

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düngen gefertigten Elektroden während unterschiedlicher Perioden unterschiedliche Impedanzen für die Wechselstromquelle bilden· Die Folge ist, daß die relativen Intensitäten der von den verschiedenen Elektroden emittierten Strahlung sich ändern können. Falls jedoch ein Anodenelement vorhanden ist, kann der Stromfluß jeder der Elektroden 22 und 28 so gesteuert werden, daß die Intensitäten der von diesen Elektroden abgestrahlten Strahlenbündel etwa gleich sind oder in einem sonstigen gewünschten Verhältnis zueinander stehen₀ Es sei ^schließlich noch bemerkt, daß das erste Kathodenelement 22 eine ringförmige Gestalt aufweisen kann, während die ringförmige Ausbildung der zweiten Elektrode 23 notwendig erscheint, um das von der ersten Elektrode abgestrahlte Strahlenbündel durch diese Elektrode zu führen·fertilized electrodes form different impedances for the alternating current source during different periods. The consequence is that the relative intensities of the radiation emitted by the different electrodes can change. However, if an anode element is present, the current flow can each of the electrodes 22 and 28 are controlled so that the intensities of the radiated from these electrodes beams are approximately equal to or are ₀ It is in any other desired relationship to one another ^ finally noted that the first cathode element 22 can have an annular shape, while the annular formation of the second electrode 23 appears necessary in order to guide the beam emitted by the first electrode through this electrode.

Durch die Verwendung isolierender Scheiben, die - ausgenommen die Bohrung 24 und die Durchbrechung 30 - im wesentlichen sämtliche Teile gegen das Anodenelement 26 isolieren, wird die zwischen dem Anodenelement 26 und den Kathcdenelementen 22 und 26 erfolgende Entladung auf die Bohrung 24 und die Durchbrechung 50 beschränkt· Gemäß Figur 2 ist eine aus einem geeigneten Isoliermaterial wie z.B. Keramik oder Glimmer gefertigte Scheibe 34 zwischen dem Anodenelement 26 und dem ersten Kathodenelement 22 angeordnet. Die Isolierscheibe 34 besitzt eine mittige öffnung 72, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Bohrung 24· Die isüliare&äe Scheibe ist im Bereich der Kante 23 des ersten Kathodenelements 22By using insulating washers that - excepted the bore 24 and the opening 30 - essentially isolate all parts from the anode element 26, that between the anode element 26 and the cathode elements 22 and 26 occurring discharge is limited to the bore 24 and the opening 50. According to FIG suitable insulating material such as ceramic or mica Washer 34 between the anode element 26 and the first cathode element 22 arranged. The insulating washer 34 has a central opening 72, the diameter of which is larger as the diameter of the bore 24 · the isüliare & äe disc is in the area of the edge 23 of the first cathode element 22

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angeordnet oder stößt gegen diese an, wobei die mittige öffnung 72 im wesentlichen koaxial zur Bohrung 24 ausgerichtet ist. Eine zweite isolierende Scheibe 32 ist im wesentlichen parallel zur Scheibe 34 angeordnet. Die isolierende Scheibe 32 besitzt eine mittige öffnung 70, deren Durchmesser im wesentlichen gleich dem Durchmesser der ersten Kathode 22 ist. Die Scheiben 32 und 34 liegen gegen die innere Mantelfläche der Hülle 12 an, wodurch ein Entweichen der Entladung um die isolierenden Scheiben 34 und 32 zu den entfernten Bereichen der ersten Kathodenelemente 22 vermieden wird.arranged or abuts against this, the central opening 72 is aligned essentially coaxially with the bore 24. A second insulating washer 32 is essentially arranged parallel to the disk 34. The insulating disk 32 has a central opening 70, the diameter of which is in is substantially equal to the diameter of the first cathode 22. The disks 32 and 34 lie against the inner circumferential surface of the envelope 12, thereby allowing the discharge around the insulating disks 34 and 32 to escape to the remote areas of the first cathode elements 22 is avoided.

Die zwischen dem Anodenelement 26 und dem zweiten Kathodenelement 28 auftretende Entladung kann durch die Verwendung isolierender Scheiben 44 und 46 auf den Bereich der Durchbrechung 30 beschränkt werden. Die eng benachbart zum einen Ende des zweiten Kathodenelements 28 angeordnete oder gegen dieses Ende angrenzende isolierende Scheibe 44 weist eine konzentrisch zur Durchbrechung 30 ausgerichtete mittige Durchbrechung 74 auf. Die Scheibe 46 ist im kurzen Abstand parallel zur Scheibe 44 ausgerichtet. Die Scheibe 46 besitzt eine mittige Durchbrechung 76, deren Durchmesser im wesentlichen dem Durchmesser des zweiten Kathodenelements 28 entspricht. Um zu vermeiden, daß eine elektrische Entladung ausgehend vom Anodenelement duroh die Durchbrechung 30 zu entfernten Bereichen des zweiten Kathodenelements 28 gelangt, sind zur wirksamen Isolation des zweiten Kathodenelements 28 isolierende Scheiben 48 und vorgesehen. Die Scheibe 50 ist benachbart zum einen Ende desThe discharge occurring between the anode element 26 and the second cathode element 28 can be achieved by using insulating Disks 44 and 46 are limited to the area of the opening 30. The one closely adjacent to one end of the second Cathode element 28 arranged or adjacent to this end insulating disk 44 has a concentric central opening 74 aligned with the opening 30. The disk 46 is parallel to the disk at a short distance 44 aligned. The disk 46 has a central opening 76, the diameter of which is essentially the same as the diameter of the second cathode element 28 corresponds. To avoid causing an electrical discharge from the anode element because the opening 30 reaches distant areas of the second cathode element 28 are effective insulation of the second cathode element 28 insulating disks 48 and provided. The disk 50 is adjacent to one end of the

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zweiten Kathodenelements 2§ angeordnet und weist eine mittige Durchbrechung 80 auf, die konzentrisch zur Durchbrechung 30 ausgerichtet ist. Die isolierende Scheibe 48 ist in engem Abstand parallel zur Scheibe 50 angeordnet und besitzt eine mittige Durchbrechung 78, deren Durchmesser etwa dem Durchmesser des zweiten Kathodenelements 28 entspricht·second cathode element 2§ arranged and has a central Opening 80 which is aligned concentrically with the opening 30. The insulating disk 48 is in close proximity Arranged at a distance parallel to the disk 50 and has a central opening 78, the diameter of which is approximately the same as the diameter of the second cathode element 28 corresponds to

Zur gegenseitigen Isolation der verschiedenen Elemente müssen die mit den verschiedenen Elektroden gekoppelten Anschlußstäbe gegebenenfalls isoliert werden· Zu diesem Zweck wird beispielsweise eine zwischen der Halterung 16 und der isolierenden Scheibe 32 angeordnete Isolierstoffhülse z.B. aus Aluminiumoxyd auf den Anschlußstab 18 aufgeschoben« Ein Hing 37 aus geeignetem Isolierstoff ist zwischen den Scheiben 32 und 34 auf den Anschlußstab 18 aufgeschoben· Zwischen den Scheiben 34 und 44 sowie 44 und 46 sind jeweils isolierende Hülsen 38 bzw. Ringe 39 auf den Anschlußstab 18 aufgeschoben ο.dgl« Die mit dem Anschlußstab verbundenen isolierenden Scheiben und Ringe sind in ihrer axialen Stellung durch das Halterungselement 42 gesichert, das mit dem einen Ende des Anschlußstabes 18 verbunden ist und gegen einen isolierenden Ring 40 anschlägt, der zwischen dem Element 42 und der Scheibe 46 angeordnet ist·To isolate the various elements from one another, the connecting rods coupled to the various electrodes must may be isolated · For this purpose, for example, between the bracket 16 and the insulating Washer 32 arranged insulating sleeve, e.g. made of aluminum oxide pushed onto the connecting rod 18 «Ein Hing 37 made of suitable insulating material is pushed onto the connecting rod 18 between the panes 32 and 34 · between the panes 34 and 44 and 44 and 46 are each insulating sleeves 38 or rings 39 pushed onto the connecting rod 18 or the like «The with the connecting rod connected insulating disks and Rings are secured in their axial position by the retaining element 42 which is connected to one end of the connecting rod 18 is connected and abuts against an insulating ring 40 which is arranged between the element 42 and the disk 46 is·

In ähnlicher Weise ist der Anschlußstab 20 gegen den überstehenden Teil des ersten Kathodenelemente 22 und gegen den Anschlufletab 19 isoliert, wobei zwischen d«r Halterung 16 und derSimilarly, the connecting rod 20 is opposite to the protruding Part of the first cathode element 22 and against the connection tab 19 isolated, with between the holder 16 and the

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isolierende Scheibe 32 eine Isolierstoffhülse 52 auf den Anschlußstab 20 aufgebracht ist. Zwischen den Scheiben 32 und 34 sowie 34 und dem Anodenelement 26 sind isolierende Hinge 53 bzw. 54 auf den Anschlußstab 20 aufgebracht. Das Anodenelement 26 dient zur Sicherung der axialen Stellung der Hinge 54, 53 und der Hülse 52,insulating disk 32 an insulating sleeve 52 is applied to the connecting rod 20. Between the discs 32 and 34 and 34 and the anode element 26, insulating hinge 53 and 54 are applied to the connecting rod 20. The anode element 26 serves to secure the axial position of the hinge 54, 53 and the sleeve 52,

Zur zusätzlichen Halterung der verschiedenen isolierenden Scheiben ist ein durch die sämtlichen isolierenden Scheiben geführter Stab 21 vorgesehen, dessen eines Ende in der Halterung 16 gehaltert ist· Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist zwischen der Halterung 16 und der isolierenden Scheibe 32 auf den Stab 21 eine isolierende Hülse 56 aufgebracht. Zwischen den Scheiben 32 und 34 ist ebenfalls ein isolierender Ring 57 auf den Stab 20 aufgebracht. Zwischen den Scheiben 34 und 44 sowie 44 und 46 ist eine isolierende Hülse 58 bzw. ein isolierender Hing 59 in der vorbeschriebenen Weise angeordnet. Darüber hinaus ist zwischen den Scheiben 46 und 48 eine isolierende Hülse 60 angeordnet und zwischen den Scheiben 48 und 50 ein isolierender Hing 61 auf den Stab 21 aufgebracht. Schließlich ist auf den Stab 21 nooh ein isolierender Hing 62 aufgebracht, wobei mit dem anderen Ende des Stabes 21 eine Nase 64 beispielsweise punktverschweißt ist, so daß eine Sicherung der axialen Stellung der verschiedenen isolierenden Hülsen und Ringe erfolgt und die isolierenden Scheiben in ihrer Stellung gehalten werden·In order to additionally hold the various insulating panes, there is a through all of the insulating panes guided rod 21 is provided, one end of which is held in the holder 16 · In the illustrated embodiment An insulating sleeve 56 is applied between the holder 16 and the insulating disk 32 on the rod 21. Between the disks 32 and 34, an insulating ring 57 is also applied to the rod 20. Between the discs 34 and 44 and 44 and 46, an insulating sleeve 58 or an insulating Hing 59 is arranged in the manner described above. In addition, an insulating sleeve 60 is arranged between the disks 46 and 48 and between the disks 48 and 50 an insulating hing 61 applied to the rod 21. Finally, an insulating Hing 62 is applied to the rod 21, with the other end of the rod 21 being a Nose 64 is spot welded, for example, so that a backup of the axial position of the various insulating Sleeves and rings are made and the insulating discs are held in place

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Gemäß dem Vorschlag nach der Erfindung sind die ersten und zweiten Kathodenelemente 22 und 28 entsprechend den gewünschten Spektrallinien bzw« dem aus diesen Spektrallinien zusammengesetzten Spektrum aus unterschiedlichen Elementen (oder Verbindungen) gefertigt. Wie bereits erwähnt, besteht ein Vorteil des Gegenstandes nach der Erfindung darin, daß die relative Intensität der Spektrallinien des von jedem der Kathodenelemente abgeleiteten Strahlenbündels in Bezug zueinander einstellbar ist. Ein oder sämtliche Kathodenelemente können aus einer Legierung verschiedener Elemente (oder Verbindungen) hergestellt werden, um Spektrallinien zu erhalten, die den legierungsbildenden Elementen entsprechen. In einem Ausführungsbeispiel wurde das erste Kathodenelement aus einer Legierung aus Kalzium, Barium und Strontium und das zweite Kathodenelement aus einer Legierung aus Eisen, Kupfer, Nickel und Mangan hergestellt«According to the proposal according to the invention, the first and second cathode elements 22 and 28 corresponding to the desired spectral lines or the one composed of these spectral lines Spectrum made up of different elements (or compounds). As mentioned earlier, there is a Advantage of the object according to the invention is that the relative intensity of the spectral lines of each of the cathode elements derived beam is adjustable in relation to each other. Any or all of the cathode elements can can be made from an alloy of different elements (or compounds) to obtain spectral lines that represent the Alloy-forming elements correspond. In one embodiment the first cathode element was made from an alloy of calcium, barium and strontium and the second Cathode element made from an alloy of iron, copper, nickel and manganese «

Durch den Vorschlag nach der Erfindung wird die Anzahl der Elemente und damit die Anzahl der im Strahlenbündel enthaltenen Spektrallinien wesentlich erhöht· Zusätzlich sind die relativen Intensitäten der verschiedenen Spektrallinien untereinander änderbar. Für bestimmte Anwendungsfälle können die Strahlenbändel moduliert oder anderweitig gesteuert werden·The proposal according to the invention, the number of elements and thus the number of those contained in the beam Spectral lines significantly increased · In addition, the relative intensities of the various spectral lines are among each other changeable. For certain applications, the radiation bands can be modulated or otherwise controlled

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Claims

Patent claims

1.Spectral radiation source with first and second electrodes, characterized in that the first electrode (22) comprises a first material for producing a first bundle a characteristic spectral radiation that the second electrode (28) is a second material for generating a second bundle of a characteristic spectral radiation containing different to the radiation emitted by the first electrode and that the first and second electrodes are arranged in such a way are that the first and second beams extend along a substantially same path.

2 · Radiation source according to Claim 1, characterized in that the first and second electrodes (22, 28) are spaced apart are arranged one behind the other

3 «radiation source according to claim 1, characterized in that that an anode element (26) for generating an electrical Discharge between the first electrode (22) and the anode element and between the second electrode (28) and the anode element is provided

4 · radiation source according to claim 3, characterized in that to control the relative intensity of the first and

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second beam, one coupled to the first and second electrodes (22, 28) and to the anode element (26) Facility is provided

5. Radiation source according to claim 4, characterized in that that the device has a voltage source (90) and for Control of the electric current applied to the first and second electrodes (22, 28) serving variable impedances (92, 94).

6. Radiation source according to claim 1, characterized in that the first electrode (22) the first beam radiates along a certain path and that the second electrode (28) is annular and the first Ray bundle flows around.

7. Radiation source according to claim 1, characterized in that the first electrode (22) for radiation of the first Beam along this path has a hollow region (24) and that the second electrode (28) with a Opening (30) is provided in such a way that the path of the bundle of rays is directed through this opening

8. Radiation source according to Claim 7 »characterized in that that between the first and second electrodes (22, 28) an anode element (26) is arranged in order to discharge an electron between the first electrode and the anode element

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ment as well as between the second electrode and the anode » element to generate

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