DE1764857A1 - Low pressure gas discharge lamp for generating resonance radiation - Google Patents
Low pressure gas discharge lamp for generating resonance radiationInfo
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Description
FHH. 2654. Dipl.-Ing. HORST AUER Kte / wx. FHH. 2654 . Dipl.-Ing. HORST AUER Kte / wx.
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19. Aug. 1968PHU-2654
Aug 19, 1968
11Ni ederdruck^as entladunga lampe zum Erzeugen mn Reaonanastrahlung". 11 Ni ederdruck ^ as discharge lamp for generating reaonana radiation ".
Die Erfindung bezieht sioh auf Nitderdruekga3entladungslampen zum Erzeugen von Resonanzstrahlung, Solche Lampen finden häufige Verwendung in der Spektroskopie, insbesondere in der Resonanssabsorptionespektroskopie. The invention relates to low pressure discharge lamps for generating resonance radiation, such lamps are frequently used in spectroscopy, in particular in resonance absorption spectroscopy.
Es ist bekannt, zum Erzeugen Ton Resonanzstrahlung Gasentladungslampen mit einer Anode und einer hohlen zylindrischen Kathode, die ganz oder teilweise aus dem Material , dessen Resonanzstrahlung gewünscht iatf besteht, zu verwenden. Durch Ionenbesohuss wird Kathodennaterial zerstaubt, wodurch die Konzentration der Atome des erwähnten Materials in der hohlen Kathode stark zunimmt. Diese Atome können durch di· Elektronen d«r Entladung angeregt worden und emittieren dann u.a. ihre Reaonanzstraalung. Dieee Strahlung wird für Absorptionsspektroskopie benutzt, wobei die zu untersuchende Probe in Flucht mit der Achse der hahlenIt is known to use for generating sound resonance radiation gas discharge lamps having an anode and a hollow cylindrical cathode consisting totally or partially f from the material of which the resonance radiation iat desired. Cathode material is sputtered by ion exposure, as a result of which the concentration of the atoms of the above-mentioned material in the hollow cathode increases sharply. These atoms can be excited by the electrons of the discharge and then emit, among other things, their reaonance radiation. The radiation is used for absorption spectroscopy, whereby the sample to be examined is in alignment with the axis of the hollow
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Kathode angeordnet ist. Die Linienf^rct der Resonanz3trahlun2 dieser bekannten Lampen wird vorwiegend durch die sogenannte Dopplerverbreiterung ■bestimmt. Die Dopplerverbreiterung, die von der Temperatur des atomaren Dampfes abhängig ist, kann bei diesen Lampen gering sein und führt zum dieser Temperatur entsprechenden Dopplerprofil.Cathode is arranged. The lines of the resonance radiation of this well-known Lamps is mainly determined by the so-called Doppler broadening ■. The Doppler broadening caused by the temperature of the atomic Dependent on vapor, can be low with these lamps and leads to Doppler profile corresponding to this temperature.
Infolge von Absorption von Resonanzetrahlung durch nichtangeregte Atome wird iaa schmale Dopplerprofil jedoch erheblich verbreitert lind abgestumpft. Weil liaaa Abuorption in der Lampe selbst stattfindet, wird sie oft als Selbatabaorptlon bezeichnet. Ee lassen dich zwei Gebiete in der Lampe unterscheiden, in denen diese Selbstabaorption auftritt.As a result of the absorption of resonance radiation by non-excited radiation Atoms, however, the narrow Doppler profile is considerably broadened lind dulled. Because liaaa absorption takes place in the lamp itself, it is often referred to as selbatabaorptlon. Ee leave you two areas differentiate in the lamp in which this self-absorption occurs.
a. Das Gebiet, in dem die Entladung stattfindet und in den somit auch eine Anregung möglich ist. Im Fall der erwähnten bekannten Lampen handelt es sich hauptsächlich um den Raum innerhalb der hohlen Katho ie. Weil Strahlung mit der Resonanzfrequenz bevorzugt absorbiert wird, wird las Profil der von einem bestimmten Punkt innerhalb der hohlen Kathode herrührenden Strahlung in Abhängigkeit vom in der hohlen Kathode zurückzulegenden Weg beim Heraustreten mehr oder weniger abgestumpft. Weil die Strahlung mit Frequenzen neben der zentralen Frequenz des Dopplerprofile weniger absorbiert wirdt werden die Flanken des Profils der gesamten austretenden Strahlung verstärkt, wodurch sich eine erhebliche Verbreiterung ergibt. Diese Erscheinung wird als Absorptionsverbreiterung bezeichnet.a. The area in which the discharge takes place and in which excitation is therefore also possible. In the case of the known lamps mentioned, it is mainly the space within the hollow cathode that is involved. Because radiation with the resonance frequency is preferentially absorbed, the profile of the radiation originating from a certain point within the hollow cathode is more or less blunted as it emerges, depending on the path to be covered in the hollow cathode. The flanks of the profile of the entire outgoing radiation because the radiation with frequencies adjacent to the central frequency of the Doppler profiles are less absorbed t reinforced, resulting in a substantial broadening. This phenomenon is called absorption broadening.
b. Das Gtbiet ausserhalb der Entladung, in dem nur Absorption möglich ist. Hier wird das Profil abgestumpft und möglicherweise sogar ausgehöhlt, wodurch mit der Absorptionsverbreiterun^ bei der Reaonansfrequen* ein relatives Minimum in Jar Intensität entsteht.b. The area outside the discharge in which only absorption is possible. This is where the profile is blunted, and possibly even hollowed out, whereby with the absorption broadening at the Reaonansfrequen * a relative minimum in jar intensity arises.
Die Abjorption3verbreiterung ist «ine Funktion dea Produkts au3 der Länge der hohlen Kathode und dem Absorptiorwkoeffizientan,The broadening of absorption is a function of the product au3 is the length of the hollow cathode and the absorptive coefficient,
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der proportional der Atomkonzentration ist. Die Intensität der Strahlung ist proportional den Produkt aus der Elektronenkonzentration und der Atomkonzentration. Bei der Absorptionsspektroskopi« ist es erwünscht, eine Strahlung alt hoher Intensität und schmalen Linienprofil zur Verfugung zu haben. Um ein« derartige Strahlung zu erhalten, Bussen somit eine grosse Elektronenkonzentration und eine klein« Atomkonzentration angestrebt veröden. Im Falle der hohlen Kathode sind diese Konzentrationen nicht unabhängig Yoneinander regelbar, weil sie beide durch die Entladung zwischen der hohlen cathode und der Anode bestimmt werden.which is proportional to the atomic concentration. The intensity of the radiation is proportional to the product of the electron concentration and the atomic concentration. In absorption spectroscopy, it is desirable to have available radiation of high intensity and a narrow line profile. In order to obtain such a radiation, Bussen strives for a large concentration of electrons and a small concentration of atoms. In the case of the hollow cathode, these concentrations cannot be controlled independently of one another because they are both determined by the discharge between the hollow cathode and the anode.
Ub diesen Naohteil zu beheben, ist es bekannt, senkrecht zur Achse der Hohlkathode eine positire Säulenentladung zwischen zwei zusätzlichen Elektroden an einer Stelle in der Lampe zu erzeugen, an der siel Atome des Material«, dessen Strahlung gewünscht wird, befinden. In der Säulenentladung lassen sich die Elektronenkonzentration mit Hilfe des Säulen entiadungsstroms und die Atomkonzentration mit Hilfe des Hohlkathodenetroms regeln. Die Kutzatrahlung, die in der Richtung der Achse der Hohlkathode aus der Lampe austritt, besteht aus der Summe der durch Anregung Ton Atomen in der positiren Säule erhaltenen Strahlung und der in der Hohl· kathode erzeugten Strahlung. Der erste Anteil fügt dem Profil eine schmale Spitze bei der Resonanzfrequenz zu, welche die Aushöhlung des ron der Hohl· kathode herrührenden Strahlungaprofile verringert und die Gesamtintensität erhöht. Die Profilbreite der gesamten Strahlung bleibt genau so ungünstig wie im Falle der Hohlkathode. Auch diese bekannte Lampe weist den zusätzlichen Nachteil d«r Selbstabsorption ausserhalb des Qitladungsgebiete u.a. zwischen der Äitladung und dem Fenster der Hülle, auf.Ub to fix this Naohteil it is known to be perpendicular to the axis of the hollow cathode a positive column discharge between two additional ones To create electrodes at a point in the lamp where it fell Atoms of the material «whose radiation is desired are located. In the Column discharge can be the electron concentration with the help of the column discharge current and the atomic concentration with the help of the hollow cathodenetrom rules. The Kutza radiation emanating in the direction of the axis of the hollow cathode exiting the lamp consists of the sum of the excitation The radiation received by the atoms in the positive column and the radiation in the hollow cathode generated radiation. The first part adds a narrow peak to the profile at the resonance frequency, which conceals the hollow of the ron of the hollow Radiation profiles originating from the cathode are reduced and the overall intensity elevated. The profile width of the entire radiation remains just as unfavorable as in the case of the hollow cathode. This known lamp also has the additional Disadvantage of self-absorption outside the charge area, etc. between the cargo and the window of the shell.
Die Erfindung bezweokt, ein« Hiederdruokgasentladungslampe zu schaffen, bei der dl« vorstehend beschriebenen Nachteile starkThe invention aims at a low pressure gas discharge lamp to create at the dl «disadvantages described above strong
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rerringert werden und die eine Hesonanzstrahlung mit hoher Intensität und sehr schmalem Linienprofil emittiert.be rerringert and which have a high intensity and resonance radiation very narrow line profile emitted.
Eine Niederdruckgasentladungalampe zum Erzeugen von Resonanzstrahlung gemäss der Erfindung hat einen mit Edelgas gefüllten EhtIadungsraum mit einer Hülle, in der sich ein Fenster befindet, das durchlässig fur die erzeugte Strahlung ist, und zwei Elektroden, zwischen denen in Betrieb der Lampe eine positive Säulenentladung aufrechterhalten wird, sowie eine Atomquelle, die ein Element enthält, dessen Resonanzstrahlung gewünscht wird, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der positiven Säulenentladung das Fenster schneidet, dass die Atomquelle die positive Säule umgibt und dass eioh um die Entladungsstrecke zwisohen Atonquelle und Fenster herum ein Ring befindet, der sich bis in die Nähe der Atomquelle erstreckt und dessen Innenfläche einen senkrechten Querschnitt hat, der kleiner als der senkrechte Innenquerschnitt der Atoraquelle ist, während seine Länge mindestens gleich der grossten Abmessung seines senkrechten Innenquerschnitte ist.A low pressure gas discharge lamp for generating resonance radiation according to the invention has an inert gas filled with inert gas with a shell in which there is a window that is permeable to the generated radiation, and two electrodes between which in Operation of the lamp a positive columnar discharge is maintained, as well as an atomic source that contains an element whose resonance radiation is desired and is characterized by the axis of the positive Column discharge cuts the window that the atomic source surrounds the positive column and that around the discharge path between the atomic source and around the window there is a ring that goes up to the vicinity of the atomic source extends and the inner surface of which has a perpendicular cross-section which is smaller than the perpendicular inner cross-section of the Atoraquelle, while its length at least equal to the largest dimension of its vertical Internal cross-sections is.
Die Hülle des Entladungsraums besteht z.ü. aus Glas oder Quarzglas. Der Raum ist mit Edelgas, z.B. Argon oder Aeon oder einem Ge-Bisch dieser beiden Gase, gefüllt. Vorzugsweise ist der Druck des Edelgas θ a nicht grosser als 5 nim Hg» weil bei höheren Drücken das Spektralprofil infolge der Lorentzverbreiterung eine ungünstige Verbreiterung erfährt. Die Elektroden, zwisohen denen die Säulenentladung erfolgt, sind eine Anode und eine Kathode, vorzugsweise eine Glühkathode. Die Atomquelle besteht wenigstens teilweise aus den Element bzw. den Elementen, dessen bzw. deren Hesonanzstrahlung erwünscht wird, und ist meistens eine Zerstaubungselektrode, die im Betrieb der Lampe auf ein in bezug auf das Plasmapotential der positiven Säule negatives Potential gebracht wird. Die Zersta'ubungs-The envelope of the discharge space consists e.g. made of glass or Quartz glass. The room is filled with noble gas, e.g. argon or aeon or a Ge-Bisch of these two gases. The pressure of the noble gas θ a is preferably not greater than 5 nm Hg because the spectral profile is at higher pressures as a result of the Lorentz broadening experiences an unfavorable broadening. The electrodes between which the column discharge takes place are an anode and a cathode, preferably a hot cathode. The atomic source exists at least partially from the element or elements whose resonance radiation is desired and is mostly a sputtering electrode, which is brought to a negative potential in relation to the plasma potential of the positive column when the lamp is in operation. The atomization
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elektrode ist vorzugsweise dadurch zylindrisch ausgebildet, dass eine Platte oder 3az» zu einem Zylinder gebogen virdf es ist jedoch auch möglich, einen zylindrischen Käfig mit Stäben aus dem gevünsohten Material zu bauen. electrode is preferably cylindrical in that a plate or 3az »bent into a cylinder, but it is also possible to build a cylindrical cage with bars from the greened material.
Von Elementen ait hohem Dampfdruck bei Temperaturen unter der Betriebstemperatur der Lampe oder mit einem Schmelzpunkt in der Nähe dieser Temperatur können Verbindungen hergestellt warden, die einen viel niedrigeren Dampfdruck und/oder eine höhere Schmelztemperatur als das betreffende Element haben. Die Zersiaubungselektrode kann dann dieee Verbindungen enthalten» Die Zerstäubungselektrode kann a.ü. ein poröses, hochschmelzendes und elektrisch leitendes Material, wie gesintertes wickel, Wolfram oder Molybdän, enthalten, in dem die Elemente ait hohem Dampfdruck oder niedrig«« Schmelzpunkt oder Verbindungen dieser Element· aufgenommen sind. Manchmal ist es dabei gewünscht, die Zerstäubungselektrode mit einem für diese Elemente undurohdriagbare» Mantel su umgeben. Auch kann man die Zerstaubungselektrode auf di« für Vorratskathode?! übliche Weise ausbilden.. Auch ist es aöglioh, dass die Atomquelle durch Erhitzung eines das betreffend· Material enthaltenden Trägers den gewünschten Dampf liefert. In diesem Fall kann die Atomquell· z.iJ. als Spule mit eirser oder mehreren Windungen ausgebildet werden, welche die Shtladungsetraoke umgibt und von einem elektrischen Strom erhitzt wird.Of elements ait high vapor pressure at temperatures below the operating temperature of the lamp or with a melting point close to it At this temperature, connections can be made, which are a lot have a lower vapor pressure and / or a higher melting temperature than the element in question. The dusting electrode can then make the connections included »The atomizing electrode can also be used. a porous, high melting point and electrically conductive material such as sintered winding, tungsten or molybdenum, in which the elements are high vapor pressure or low «« melting point or compounds of this element are. Sometimes it is desirable to have the sputtering electrode with a for these elements undurohdriageable »coat see below. You can also do that Sputtering electrode on di «for supply cathode ?! usual way to train .. It is also possible that the atomic source by heating a Material containing carrier provides the desired steam. In this Case, the atomic source z.iJ. as a coil with one or more turns be formed, which surrounds the Shtladungsetraoke and of a electric current is heated.
jedoch auch di· Gestalt ein·» Gebildes aus Blenden annehmen. Auf jeden Fall anfasen di· d«dlngung«n erfüllt werden, dass der Innendurchmesser des Hinf«s kleiner als der d«r Atoaquelle ist und dass die Länge des Hinges mindestens gleich seines Innendurchmesser ist. Unter dem Ausdruck "der Hing •ratrvokt sich bis in di· Näh· der Atomquelle" ist zu rerat*hen, dass dorbut also take the form of a structure made of panels. Definitely bevelling the elongation must be met so that the inner diameter of the tip is smaller than that of the Atoa spring and that the length of the ring is at least equal to its inner diameter. Under the expression "the Hing • ratrvokt to the · near · the · atomic source ”is to be advised that there
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Abstand zwischen Ring und Atomquelle kleiner als die Länge der Atomquelle ist. Der Hing kaum jedoch teilweise innerhalb der Atomquelle liegen. Vorzugsweise berührt der Ring die Atomquelle nicht. Wenn die Atowiuelle ale Zersta'u^ungselektrode ausgebildet ist, ibt eiie derartige Berührung unerwünscht, weil Bonet nicht mir die an Ring absorbierten Atome durch Tc~ beschuss zur Zerstäubung beitragen können, sondern auch Material dee Ringes in die Entladung gebracht werden kann.The distance between the ring and the atomic source is smaller than the length of the atomic source. The Hing hardly but partly lie within the atomic source. Preferably the ring does not touch the atomic source. When the Atowiuelle ale Zersta'u is formed ^ ungselektrode, eiie ibt such contact undesirable because Bonet can not contribute me the absorbed on ring atoms by Tc ~ bullet for atomizing but also material dee ring can be accommodated in the discharge.
Ein wichtiger Vorteil einer erfindungsgemessen Laape ist der, dass die Strahlung in der Richtung der Achse der poaitiren Säuleηentladung austritt, Infolgedessen geht die erzeugte Strahlung nicht durch Goblet« in der Lampe hindurch, in denen eine starke Absorption auftreten kann, ohne dass aueh eir.e Anregung durch Elektronen erfolgt, wie dies bei den bekanBten Lampen der Pail ist.An important advantage of a laape according to the invention is that the radiation is discharged in the direction of the axis of the positive column escapes, as a result, the generated radiation does not go through the goblet « in the lamp where strong absorption occurs can without any excitation by electrons, as is the case with the famous lamps of the Pail.
Obgleich auoh ohne Ring ein· Verbesserung gegenüber den bekannten Lae.pen erhalten wird, ist es meistens vorteilhaft, auf beiden Seiten der Atomquelle einen Ring anzuordnen. Zunächst wird dadurch erreicht, dass die Atomkonzentration ausaerhalb der Atomquelle und insbesondere ausserhalb der Atoraquelle in der Richtung der Säulenentladung rasüb abnimmt, Bas Cebiet, in den eine Absorptionsverbreiteruug auftritt, wird dadurch praktisch auf den Rasuc innerhalb der Atomquelle beschränkt und ©ine Absorption ir. Gebieten, in denen keine Anregung durch Elektronen BÖglich ist, wird praktisch völlig ausgeschlossen. Dor zweite Ring auf der Kathodenseite der Saulenentladung dient ferner zum Verhüten einer Vergiftung der Kathode durch den Atomdampf.Although also without a ring an · improvement over the known Lae.pen is obtained, it is usually advantageous on both To arrange a ring on the sides of the atomic source. First of all, this ensures that the atomic concentration is outside the atomic source and in particular outside the source of the Atora in the direction of the column discharge rapidly decreases, Bas area in which an absorption broadening occurs, is thereby practically limited to the rasuc within the atomic source and ine absorption ir. areas in which no excitation by electrons BÖ is possible is practically completely ruled out. Dor second ring on the The cathode side of the column discharge also serves to prevent poisoning the cathode by the atomic vapor.
Die Hinge haben den weiteren Vorteil, dass sie dl· positive Säulenentladung zu einen schmalen Bündel konzentrieren, in den die Elektronenkonzsxitration hoch ist. In der Atomquelle wird die höchste Elek-The hangings have the further advantage that they are dl · positive Concentrate columnar discharge into a narrow bundle into which the Electron concentration is high. In the atomic source the highest elec-
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tronenkonzentration längs der Achse gefunden, während dort die Atomkonzentration an niedrigsten iat. Letzteres ist die Folge der Ionisation der Dampf atome, die auf der Achse infolge der dort herrschenden grossen Elektronendichte am stärksten ist. Weil der ambipolare Diffusionskoeffizient der Dampfionen, die zur Wand wandern, viel grosser als der Diffu-8ionskoeffizient der neutralen Dampfatome ist, die sich zur Achse bewegen, um den dort entstandenen tongel zu beheben, ist die Abnahme der Dichte der neutralen Dampfatome auf der Achse viel grosser als die Zunahme der Dichte der Ionen auf der Achse.electron concentration found along the axis, while there the atomic concentration at lowest iat. The latter is the result of the ionization of the vapor atoms, those on the axis as a result of the large ones prevailing there Electron density is strongest. Because the ambipolar diffusion coefficient of the vapor ions that migrate to the wall are much larger than the diffusion coefficient of neutral vapor atoms that move to the axis to fix the clay gel created there, is the decrease in The density of the neutral vapor atoms on the axis is much greater than the increase in the density of the ions on the axis.
Während die ganze Atomquelle mit Strahlung gefüllt ist, werden in der Umgebung der Aohse die Bedingungen für Strahlung mit hoher Intensität und einem schmalen Profil also am besten erfüllt. Die Ringe haben den weiteren Vorteil, dass sie gerade die Strahlung aus der Umgebung der Aohse durchlassen und die ron Stellen längs der Wand der Atomquelle herrührende Strahlung sperren. Die Spektralverteilung der austretenden Strahlung weicht sodann fast nicht rom Dopplerprofil ab.While the whole atomic source is filled with radiation, are the conditions for radiation with high in the vicinity of the Aohse Intensity and a narrow profile are best met. The Rings have the further advantage that they just let through the radiation from the vicinity of the Aohse and block the radiation coming from the ron points along the wall of the atomic source. The spectral distribution of the exiting Radiation then hardly deviates from the Doppler profile.
Der Sing oder die Hinge ist bzw. sind vorzugsweise aus elektrisch isolierendem Material i.B. Glas oder keramischen Material, hergestellt. Bei einigen Ausruhrungsfomen werden die Ringe durch scheibenförmige, sich an die Hülle des ihtladungsrauma anschliessende Platten getragen, die Torzugsweise aus elektrisch isolierendem Material z.B. Glas einem keramischen Material oder Glimmer, bestehen. Bine sehr rorteilhafte Ausfuhrungsform iat die, bei der mehrere Atomquellen rorgesehen sind, die je den Dampf eines anderen Elementes erzeugen können und die durch RinfJ Toneinander getrennt sind. Dabei kann man ohne Auswechslung der Lr up· die Resonanzstrahlung verschiedener Elemente gesondert dadurch erzeugen, dass die betreffende Atomquelle in Betrieb gesetzt vird, ent- The sing or the hinge is or are preferably made of electrically insulating material i.B. Glass or ceramic material, manufactured. In some designs, the rings are made of disk-shaped, Plates adjoining the shell of the cargo space which are made of electrically insulating material, e.g. glass, ceramic material or mica. I'm very profitable Embodiment in which several atomic sources are considered, which can each generate the vapor of another element and which through RinfJ tones are separated from each other. You can do this without changing the Lr up · generate the resonance radiation of different elements separately by putting the relevant atomic source into operation,
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weder durch Anlegen eines negativen Potentiale oder durch die Zufuhrung eines Heizstromes. Duroh daa Vorhandensein der Ringe wird die Gefahr eines Niederschlags ron Atomen aus einer bestimmten Atomiuelle in einer anderen Atonquelle vermieden.neither by applying a negative potential or by supplying it a heating current. Duroh daa presence of the rings becomes the danger a precipitate of atoms from a certain atomic source in one other aton source avoided.
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden na'her beschrieben. Ee aeigen·Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below. Ee aeigen
Fig. 1 sohenatisch einen Sohnitt durch einen Ausfuhrungs~ fors) einer erfindungsgemassen Lampe,Fig. 1 sohenatically a child through an execution ~ fors) a lamp according to the invention,
Fig. 3 einen Sohnitt durch eine Ausführungsform, in der ηehrere Atomquellen vorgesehen sind«Fig. 3 shows a child through an embodiment in which several atomic sources are provided "
Fig. 4 eine graphische Darstellung, in der die Absorptionsempfindlichkeit einer erfindungsgema'ssen Lampe und einiger bekannter Lampen über der Intensität aufgetragen ist.Fig. 4 is a graph showing the absorption sensitivity a lamp according to the invention and some known ones Lamps plotted against the intensity.
In den Figuren sind entsprechende Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen.Corresponding parts are given the same reference numbers in the figures Mistake.
Die Lampe nach Fig. 1 hat eine Olaehulle 1 «it einen Quarzglasfenster 2 und ist mit Argon unter einem Druck ron 3 nm Quecksilbersäule gefüllt. Die Kathode 3 ist ein· mit Bnissionaaaterial überzogene Glühkathode. Die Anode 4 ist ein WoIframetab. Di« Atomquelle 5 ist in diesem Ausführungsbeiepiel «ine Zerstaubungeelektrode in Form eines Kupferzylinders mit einem Innendurchmesser ron 1 cm und einer Lfinge von 2 cm. Die ron der positiven Saulenentladung zwisohen den Elektroden 3 und 4 herrührend·« Argonionen eohlagen Kupferatom· aus der Zerstäubung« elektrode 5 heraus, v«nn di·»· auf negativ·· Potential gebracht ist* Auf beiden Seiten der Zeretaubuneselektrod· 5 sind »jlindrisoh· Ringe 6 aus Olas angeordnet. Di··· Ringe haben ·1η·η InnendurchmesserThe lamp according to FIG. 1 has an ole shell 1 with one Quartz glass window 2 and is filled with argon under a pressure of 3 nm of mercury filled. The cathode 3 is coated with a non-ionic material Hot cathode. The anode 4 is a WoIframetab. The atomic source 5 In this exemplary embodiment, an atomizing electrode is in the form a copper cylinder with an inner diameter of 1 cm and a length of 2 cm. The ron of the positive column discharge between the electrodes 3 and 4 coming from · «argon ions, copper atom · from the atomization« electrode 5, v «nn di ·» · brought to negative ·· potential is * On both sides of the deafness electrode · 5 are »jlindrisoh · Rings 6 arranged from Olas. Di ··· rings have · 1η · η inside diameter
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τοπ 8 mm. Sie ragen etwa 3 mm in die Zerstäubungselektrode 5 hinein, berühren sie jedoch nicht. Die Lange der Ringe 6 ist 2 cm. Dia Ringe 6 werden durch keramische Platten 7, die sich bis zur Lampenhülle 1 erstrecken, gehaltert. Die Ringe 6 beschränken den Kupferdampf auf den Raun innerhalb der Zerstäubungselektrode 5·τοπ 8 mm. They protrude about 3 mm into the atomizing electrode 5, touch however, they do not. The length of the rings 6 is 2 cm. Dia rings 6 are held by ceramic plates 7, which extend up to the lamp envelope 1. The rings 6 limit the copper vapor to the Rough inside the atomizing electrode 5
Die Ausführungaform nach Fig. 2 weicht insofern von derjenigen nach Fig. 1 ab, dass hier die drei Elektroden 3, 4 und 5 in einer Achse angeordnet sind und dass die Anode 4 ein Loch 8 aufweist, das die Strahlung durchlasst. Die Ringe 6 sind dabei in Form einer Blende mit einem zylindrischen Teil ausgebildet·The embodiment according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 in that here the three electrodes 3, 4 and 5 in one Axis are arranged and that the anode 4 has a hole 8 that the Let radiation pass. The rings 6 are designed in the form of a screen with a cylindrical part
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der zwei Zerstaubungselektroden Anwendung finden, und zwar eine, 9 t für Calcium und eine, 10, fur Magnesium. Zwischen iknen ist ein Qlasring 11 angeordnet, der rerhindert, dass sich Magnesiumdampf auf der Innenseite der Caloium enthaltenden Zerstäubung*elektrode niederschlägt, und umgekehrt. In der Lampe nach Fig. 3 weilt der Ring 12 auf der Kathoden·eite eine Erweiterung auf, die sich an die Hülle 1 der Laape anaohliesst, wodurch verhindert wird, dass die Säulenentladung unter Umgehung der Atomquelle stattfindet. Fig. 3 shows an embodiment in which two sputtering electrodes are used, one, 9 t for calcium and one, 10, for magnesium. A glass ring 11 is arranged between them, which prevents magnesium vapor from precipitating on the inside of the atomization electrode containing caloium, and vice versa. In the lamp according to FIG. 3, the ring 12 has an enlargement on the cathode side which adjoins the envelope 1 of the laape, which prevents the column discharge from taking place while bypassing the atomic source.
Mit einer erfindungsgema'ssen Lampe und mit einigen bekannten Lampen, in denen die Resonansstrahlung des Elements Kupfer erzeugt wird, sind Absorptionsrersuche durchgeführt, und die Ergebnisse für die verschiedenen Lampen werden in der graphisohen Darstellung der Fig. 4a miteinander Tergliohen. Die durch eine Lampe erzeugte Strahlung wird duroh «inen Ofen hindurohgesohickt, der Kupferdampf mit konstantem Dampf· ftruok und Argon mit einem Druck ron 3 mm Qu ecke über säule enthält. Diesel absorbierend· Medium hat ein Absorptionsprofil, Aass nioht erheblich ronWith a lamp according to the invention and with some known lamps in which the resonance radiation of the element copper is generated, absorption searches have been carried out, and the results for the various lamps are compared with one another in the graphical representation of FIG. 4a. The radiation produced by a lamp is hindurohgesohickt duroh "inen furnace, the copper steam at a constant steam ftruok · ron and argon at a pressure about 3 mm Qu corner column contains. Diesel absorbing · Medium has an absorption profile that is not significantly ron
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dew der Temperatur des Ofens (etwa 5°0° -) entsprechenden Dopplerprofil abweicht. Die Intensität der vjo Ofen hiniurabgelassenen Strahlung, I,, wurde gemessen} in der graphischen Darstellung ist die Ab^orpti.on*empfindlichkeit der Lampen in erwähnten Medium, die als o_~ J^ definierdew Doppler profile corresponding to the temperature of the furnace (approx. 5 ° 0 ° -) deviates. The intensity of the radiation let down by the furnace, I ,, was measured} in the graph is the Ab ^ orpti.on * sensitivity of the lamps in mentioned medium, which are defined as o_ ~ J ^
1st) über der Intensita't I der von der Lampe erzeugten Strahlung aufgetragen. 1st) plotted against the intensity I of the radiation generated by the lamp.
In einer erfindungsgemiesen Laape von der an .land der SU*. 2 besohriebenen Ausführung^form ist dl· Resonanaatrahlung des Elemente Kupfer erzeugt, und lie Intensita't I der Strahlung wird alt Hilfe des Zerstaubungselektrodenstroas variiert. Die Kurve a 3tollt die Variation der Absorptionsempfin-Uiohkeit der erfindungogema'ssen Lampe in Abhängigkeit von I dar} es zeigt sich, dass dies· Empfindlichkeit bis zu sehr hohen Werten von i praktLsch konstant bleibt.In a Laape according to the invention from the an .land of the SU *. 2 described execution ^ form is dl · resonance radiation of the element Copper produces, and let Intensita't I of the radiation will help of the old Sputtering electrode flow varies. The curve a 3tolls the variation the absorption sensitivity of the lamp according to the invention as a function from I dar} it turns out that this · sensitivity up to very much high values of i remains practically constant.
1O
Laarpe mit einer hohlen Kupferkathode dar. Als Absorptionsmediuni ist der gleiche Ofen benutzt. I wird in diesem Fall mit Hilfe des Hohlkathoienstroms
variiert. Es stellt sich heraus, dass die Absorptionaempfindlich- 1 O
Laarpe with a hollow copper cathode. The same furnace is used as the absorption medium. In this case, I is varied with the aid of the hollow cathode current. It turns out that the absorption is sensitive-
keit bei zunehmendes I rasch abnimmt.speed decreases rapidly with increasing I.
Für eine Lamp· mit einer hohlen Kupferkathode und einer positiven Sautenentladung in einer Richtung quer zur Anns· der Hohlkathode ist ο " 1 als Punktion von I duroh die Kurve ο dargestellt. AuchFor a lamp · with a hollow copper cathode and a positive discharge in a direction perpendicular to the annulus of the hollow cathode is ο "1 shown as a puncture from I duroh the curve ο. Also
1O 1 O
hler ist der Kupferofen al· Abeorptioneeedtum benutzt uni IQ ist wieder mit Hilfe des Hohlkathodenatrom· variiert. Auch hler stellte es sioh her* aus, dass die Absorptionsempfindlichkeit von IQ abhängt, wenn auch in geringerem Kasse.The copper furnace is used as a absorption unit and I Q is again varied with the aid of the hollow cathode atom. It was also shown that the absorption sensitivity depends on I Q , albeit to a lesser extent.
109847/0512109847/0512
Ttni, ?ό54. - 11 - Ttni ,? Ό54. - 11 -
In Fig. 4b werden die Absorptionstepfindlichkeiten der erwähnten Laapen in eines anderen Medium und zwar in einer atmosphärischen ( Flaume, die bei Absorptionsmessungen häufig Vervendung findet, miteinander Tergliohen. Die Temperatur der Flammt beträgt etwa 2500° C und da« Abeorptionsprofil ist somit riel breiter als Aas des Kupferofens. Bie3 hat zur Folge, dass die Unterschiede in der Absorptionaempfindlichkeit der Lampen jetzt kleiner aind.In Fig. 4b the absorption sensitivities of the mentioned Laapen in another medium, namely in an atmospheric ( fluff, which is often used in absorption measurements, tergliohen with each other. The temperature of the flame is about 2500 ° C and the absorption profile is thus much wider than As a result of the copper furnace, the differences in the absorption sensitivity of the lamps are now smaller.
Sämtliche Quellen (a), (b) und (cj geben bei niedriger Intensität die gleiche Absorption im gleicher, fcedüw. Weil bei niedriger Intensität die Selbstabsorption reraachläasigbar ist, zeigen im Grenz·All sources (a), (b) and (cj give at low intensity the same absorption in the same, fcedüw. Because at lower Intensity which self-absorption is negligible, show in the limit
wert I 5*Ό sämtliche Quellen ein Depplerprofil. Aus den graphischenworth I 5 * Ό all sources a Deppler profile. From the graphic
Darstellungen der Figuren 4a und 4b geht herrcr, dass das Linienprofil der erfindungagemäsaen Lampe praktisch das Dopplerprofil beibehält, während das Profil der bekannten Lampen sogar bei niedrigem I bereits erheblich rom Dopplerprofil abweicht.Representations of FIGS. 4a and 4b are based on the fact that the line profile the lamp according to the invention practically maintains the Doppler profile while the profile of the known lamps already deviates considerably from the Doppler profile even at a low I.
1098-47/051 21098-47 / 051 2
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