DE19613357A1 - Gepulste Lichtquelle - Google Patents
Gepulste LichtquelleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine gepulste Lichtquelle. Die Emission der Lichtquelle reicht,
je nach Gas oder Gasgemisch, vom ultravioletten bis zum sichtbaren
Spektralbereich.
Bekannt sind gepulste Gasentladungslampen, z. B. Excimerlampen der Firma
Heraeus Noblelight, die eine stille Entladung zur Erzeugung von gepulstem
UV-Licht spezieller Wellenlängen nutzen. Bisher realisierte Lampen dieser Art strahlen
bei 172 nm, 222 nm und 308 nm (Firmenschrift Heraeus Noblelight, Kleinostheim)
und haben eine geringe Quantenausbeute.
Quecksilber Hoch- und Niederdrucklampen erzeugen eine kontinuierliche
Lichtemission in einem breiten Spektrum mit einer vergleichsweise niedrigen
Energie.
Bekannt ist eine "Entladungskammer für einen durch Gasentladung angeregten
Gaslaser mir großem Entladungsvolumen", gemäß der Patentschrift DD 2 99 692 A5.
Eine Anodenträgerplatte und eine Kathodenträgerplatte werden mit Hilfe von
Distanzstücken miteinander verbunden und sind durch Schraubenverbindungen
gegen den z. B. aus mehreren kompakten Schichten bestehenden Lampenrahmen
gedrückt.
Weitere konstruktive Ausführungen sind in der Patentschrift "Anordnung zum
Pumpen eines Excimerlasers" DD 2 97 038 A5 beschrieben.
Dort ist eine spezielle Verbindungstechnik beschrieben, die bei großen
Entladungsvolumina und großen Drücken zur Verbindung der Anodenplatte mit dem
Gasbehälter benutzt wird.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer gepulsten Lichtquelle, die gepulstes
Licht diskreter Wellenlängen innerhalb eines große Spektralbereiches mit
vergleichsweise hohen Pulsleistungen erzeugt.
Insbesondere soll eine großflächige und energiereiche Bestrahlung von Objekten
möglich sein. Die Lichtquelle soll so aufgebaut sein, daß durch vergleichsweise
einfache Maßnahmen eine Anwendung als gepulste Gasentladungslampe oder als
Hybridanordnung gleichzeitig als gepulster Laser und als Gasentladungslampe
möglich ist.
Die Erfindung betrifft eine gepulste Lichtquelle gemäß dem Oberbegriff mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.
Die Ansprüche 2 bis 12 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Hauptanspruches 1.
Die erfindungsgemäße gepulste Gasentladungslampe sendet je nach verwendetem
Gas oder Gasgemisch bei unterschiedlich starkem Druck, typisch sind einige Bar
absoluter Druck, eine Lichtstrahlung vorzugsweise im ultravioletten und sichtbaren
Spektralbereich aus. Die Dauer der Pulse liegt typisch im Bereich von 10 bis 100
Nanosekunden.
Wesentliche aktive Gaskomponenten für Gasgemische und die entsprechenden
Emissionswellenlängen sind in der Fig. 6 in Tabellenform dargestellt.
Zu diesen Komponenten werden noch Puffergase gemischt, typisch Neon und/oder
Helium.
Für eine Emission im UV werden vorzugsweise fluor- und chlorhaltige Gasgemische
sowie Edelgase verwendet (Edelgas- bzw. Edelgashalogenidlampen).
Gasentladungslampen im Sinne dieser Erfindung nutzen das Prinzip von
entladungsgepumpten Gaslasern, zum Beispiel des Excimerlasers, und
unterscheiden sich somit wesentlich von den bisher bekannten
Gasentladungslampen.
Eine erste Variante der hier beschriebenen gepulsten Lichtquelle nutzt eine
transversale Gasentladung, mit einer typischen Durchbruchspannung von 40
Kilovolt, zur Erzeugung der Lichtemission, wobei das zwischen den parallel
angeordneten Elektroden erzeugte Licht in der gesamten aktiven Elektrodenlänge
zur Verfügung steht.
Eine zweite Variante nutzt die longitudinale Gasentladung mit einer longitudinalen
Elektrodenanordnung. Diese Lösung ist eine weitere spezielle Ausführung einer
gepulsten Lichtquelle im Sinne dieser Erfindung, bei der vergleichsweise lange
Pulse bei hohen Folgefrequenzen erzeugt werden können.
Dabei sind einzelne entgegengesetzt gepolte Elektroden so angeordnet, daß ihre
ins Entladungsgefäß hineinragenden Enden entlang der optischen Achse aufgereiht
sind und das Licht parallel dazu ausgekoppelt wird.
Die hohe Quantenausbeute sowie die Möglichkeit der Nutzung vieler spezieller
Strahlungsübergänge ist ein Vorteil gegenüber den bisher bekannten
Excimerlampen, die eine stille Gasentladung zur Lichterzeugung nutzen.
Die Anregung der Gasentladung kann über unterschiedliche Mechanismen, z. B.
mittels Elektronenstrahlanregung oder mittels Hochspannungskondensator
entladung, erfolgen.
Mit der erfindungsgemäßen Lichtquelle wird das bisher verfügbare Spektrum für
gepulste Gasentladungen wesentlich erweitert, d. h., es können durch eine gepulste
elektrische Anregung Strahlungsübergänge genutzt werden, bei denen übliche
Gasentladungslampen versagen.
Die für die Emission verwendeten Medien sind sehr effizient für eine Gasentladung.
Die Pulsdauern liegen in der Größenordnung von 10 bis 100 Nanosekunden, wobei
Pulsleistungen in der Größenordnung von Gigawatt erreicht werden können.
Weiterhin ist eine Hybridanordnung realisierbar, bei der die Lichtquelle neben der
Anwendung als Gasentladungslampe zusätzlich als Laser betrieben werden kann,
wobei dann in der Lichtquelle eine Resonatoranordnung vorgesehen ist.
Aufgrund der großflächigen Lichtemission der Lampe ist z. B. eine Anwendung zum
Pumpen von Farbstoff- und Festkörperlasern möglich. Ebenso ein Einsatz zur
UV-Oxidation von verunreinigten Flüssigkeiten.
Die Erfindung soll an einer Gasentladungslampe mit einer transversalen
Elektrodenanordnung und mit einem Hochspannungskondensatorentladungskreis
beschrieben werden.
In einem mit dem Gas oder Gasgemisch gefülltem Gefäß dem Gasbehälter, sind
mindestens ein Paar Elektroden parallel angeordnet, eine davon elektrisch isoliert
vom Grundpotential.
Zwischen diesen Elektroden wird mittels eines äußeren elektrischen Netzwerkes die
gepulste Gasentladung erzeugt.
Um eine homogene Entladung zu erreichen, ist eine Vorrichtung zur Vorionisierung
des Gases oder des Gasgemisches im Zwischenraum der Elektroden eingebaut.
Die Vorionisierung ist im Umladekreis der Lampe angeordnet und erfolgt somit
automatisch, d. h., unmittelbar vor dem Zünden der Hauptentladung.
Vorionisierungseinrichtungen können zum Beispiel Funkenstrecken oder
Coronaentladungen sein.
Um eine von Puls zu Puls stabile Entladung bzw. Lichtemission zu erhalten, muß
das Gas zwischen den Elektroden und zwischen den Entladungen mehrfach
ausgetauscht werden. Das wird mit einer im Gehäuse integrierten oder über
Leitungen mit dem Gefäß verbundenen Gasumwälzeinrichtung realisiert.
Diese sorgt für einen Austausch der Gase bzw. der Gasgemische zwischen den
Elektroden. Damit ist gewährleistet, daß ständig frisches Gas oder Gasgemisch zur
Anregung zur Verfügung steht.
Hauptbestandteil der Gasumwälzung ist ein geeignetes System zum Gastransport,
üblicherweise ein Querstromlüfter. In diesem Kreislauf befinden sich
Gasleiteinrichtungen, um einen effektiven, möglichst laminaren, Gasfluß zu
erreichen. Weiterhin können in diesem Gaskreislauf ein üblicherweise
elektrostatischer Staubfilter sowie ein Gasreiniger und eine Einrichtung zum
Nachdosieren von verbrauchten Gasbestandteilen angeordnet sein. Damit wird die
aktive Lebensdauer der Gasmischung wesentlich verlängert.
In diesem Gaskreislauf kann sich ein Kühlsystem befinden, welches das durch die
Entladung erwärmte Gas auf eine optimale Betriebstemperatur abkühlt und somit
ebenfalls für eine effiziente und stabile Lichtemission beiträgt.
Das zwischen den Elektroden erzeugte Licht wird durch ein für die jeweilige
Lichtwellenlänge transparentes und parallel zu den Elektroden angeordnetes
Fenster aus dem Entladungsraum herausgeführt. Das Fenster kann eine optisch
wirksame Fläche haben, um das austretende Licht zu formen, insbesondere auf
eine Stelle zu bündeln (z. B. Titanstab, Farbstoffküvette oder Abwasserreaktor).
Auf der dem Fenster gegenüberliegenden Seite und ebenfalls parallel zu den
Elektroden kann ein lichtreflektierendes Element, welches seinen Fokus im
Entladungsgebiet zwischen den Elektroden hat, angeordnet sein, so daß die
Lichtausstrahlung in Richtung Fenster begünstigt wird.
Werden longitudinal zu den Elektroden ein Fenster und ein Resonator angeordnet,
ist gleichzeitig ein Betrieb der gepulsten Lichtquelle als Laser möglich.
Zum Füllen und Wechseln der Gase in der Lampe ist das Gasgefäß mit einer
entsprechenden Gasversorgungseinrichtung versehen. Mittels dieser Einrichtung
werden gleichzeitig die lampentypischen Gasgemische gemischt. Ebenso kann in
diesem Gasversorgungskreislauf ein, dem Gasgemisch entsprechender,
Halogenspender eingebaut sein. Dieser hat die Aufgabe, die während des Arbeitens
der Lampe im Gasgemisch verbrauchten Halogene "aufzufrischen", d. h., zu
regenerieren. Somit wird eine längere Betriebsbereitschaft der Lampe erreicht, ohne
daß ein vollständiger Gaswechsel durchgeführt werden muß. Ein Halogenspender
kann zum Beispiel Xenondifluorid (XeF₂) sein.
Eine Spannungsversorgung liefert alle zum Betreiben der Lampe notwendigen
Spannungen. Ein geeigneter Hochspannungsschaltkreis erzeugt die für die
Gasentladung notwendigen Hochspannungspulse mit schnellem Spannungsanstieg.
Üblicherweise werden dazu Netzwerke aus Kondensatoren benutzt, z. B.
Ladungstransferkreise.
Durch einen speziellen Hochspannungsschaltkreis kann die Effizienz der Lampe
erhöht werden.
Dabei wird hier der an sich bei Lasern bekannte, aber unerwünschte Effekt
vorteilhaft ausgenutzt, daß bei entsprechender Gestaltung der
Kondensatorenverhältnisse des Ladungstransferkreises während eines
Umladeprozesses ein mehrmaliges Zünden der Lampe erreicht wird.
LC-Inversionskreise sind mit oder ohne sättigbare Induktivitäten einsetzbar.
Die Speicher- und Umladekondensatoren und die zum Schalten der Hochspannung
benötigten Bauteile, z. B. Thyratron, sind unmittelbar an den Elektroden bzw. dem
Gasgefäß angeordnet.
Auch ein "schalterloses" Auslösen der Hochspannungsentladung durch eine
spezielle Gestaltung der Vorionisation ist möglich, z. B. durch Nutzung einer
Corona-Vorionisation. Dazu ist eine spezielle konstruktive Gestaltung der Lampe
nötig, die darin besteht, daß mindestens eine Elektrode verwendet wird, die eine
Corona-Entladung erzeugt.
Mittels eines Steuerungs- und Kontrollsystem, verbunden mit geeigneten Sensoren,
werden alle wichtigen Betriebsfunktionen der Lampe überwacht und geregelt bzw.
gesteuert. So zum Beispiel die Qualität, die Temperatur und der Druck des Gases
oder des Gasgemisches, die Betriebsspannung sowie die Lichtemission.
Sämtliche mit dem Gas oder Gasgemisch in Berührung kommende Teile dürfen
keine Veränderungen, sowohl durch chemische Reaktionen mit den Betriebsgasen
als auch durch die Strahlung der Lichtemission, zeigen. Damit wird eine lange
Gaslebensdauer und Betriebszeit der Lampe erreicht.
Vorzugsweise werden solche Werkstoffe wie Keramiken, fluorhaltige Polymere,
Quarz- und Fluorgläser, Edelstähle, spezielle Aluminiumlegierungen und Nickel
verwendet.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Figuren beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 Baugruppen der Lichtquelle als Blockschaltbild,
Fig. 2a Prinzipschaltbild eines einfachen Ladungstransferkreises,
Fig. 2b Prinzipschaltbild eines einfachen Corona-gezündeten
Entladungskreises,
Fig. 3 Längsschnitt durch eine transversal arbeitende gepulste
Gasentladungslampe,
Fig. 4a Querschnitt durch eine transversal arbeitende gepulste
Gasentladungslampe,
Fig. 4b Detaildarstellung des Querschnitts durch den Entladungsraum
einer transversal arbeitenden gepulsten Gasentladungslampe,
Fig. 5 Transversal arbeitende gepulste Gasentladungslampe ohne
Lampenkammer,
Fig. 6 Tabelle einer Auswahl möglicher Gaszusammensetzungen,
Fig. 7 Querschnitt durch eine longitudinal arbeitende gepulste
Gasentladungslampe,
Fig. 8 Hybridanordnung einer transversal arbeitenden gepulsten
Gasentladungslampe mit gepulstem Laser.
In Fig. 1 sind die prinzipiellen Baugruppen einer gepulsten Gasentladungslampe
als Blockschaltbild dargestellt.
Im Lampenkopf sind alle für die Lichtemission notwendigen Bauteile und
Einrichtungen untergebracht. Die Gasversorgung ist mit dem Gasbehälter
verbunden und enthält alle für die Bereitstellung der Gasmischung erforderlichen
Geräte einschließlich der Halogendonatoren.
Die Spannungsversorgung liefert sowohl die Betriebsspannung für die
Niederspannungsgeräte als auch die Hochspannung für die Gasentladung.
Das Steuer- und Kontrollsystem überwacht und regelt die Betriebswerte der
Lampe.
In Fig. 2a ist das Prinzipschaltbild eines einfachen Ladungstransferkreises
gezeigt, der zur Erzeugung schneller Hochspannungspulse dient.
Eine Ladespannung +U₀/-U₀ liegt am Hochspannungsschalter 31 an. Über die
Ladespule 30 werden die Speicherkondensatoren 27 aufgeladen. Parallel zu den
Umladekondensatoren 28 liegen die Elektroden der Lichtquelle (Kathodenelektrode
4 und Anodenelektrode 8).
Die auf +U₀/-U₀ = 25 kV aufgeladenen Speicherkondensatoren 27 werden mittels
des Hochspannungsschalters 31 über die Vorionisationseinrichtung (9, 10) auf die
Umladekondensatoren 28 geladen. Bei Erreichen der Zündspannung beginnt eine
Gasentladung, verbunden mit einer Lichtemission, welche durch das
Auskoppelfenster aus der Lampenkammer gelangt.
Fig. 2b zeigt einen Corona-gezündeten Entladungskreis, bei dem nach dem
Zünden des Hochspannungsschalters 31 die Ladung aus den
Speicherkondensatoren 27 auf die Umladekondensatoren 28 transferiert wird. Auf
Grund der zwischen der Corona-Elektrode 33 und der Netzelektrode 32
aufgebauten Spannung entsteht eine Corona-Entladung, die zum Zünden der
Hauptladung führt. Der zwischen diesen Elektroden befindliche Isolierkörper 35
isoliert die Netzelektrode 32 von der Corona-Elektrode 33, damit die
Corona-Spannung aufgebaut werden kann.
In den Fig. 3, 4a und 4b ist eine mögliche Ausführung der Erfindung mit
transversaler Anregung und einer Lampenkammer 5 aus einem elektrisch
isolierenden und gegen die Betriebsgase sowie Lichtstrahlung beständigen
Material, im Beispiel Keramik, gezeigt.
Eine prinzipielle Gesamtdarstellung einer gepulsten Gasentladungslampe zeigt
Fig. 3. Dort ist der Längsschnitt und in Fig. 4 der Querschnitt durch eine
konstruktive Ausführung der Gasentladungslampe dargestellt.
Die Anodenelektrode 8 aus vernickeltem Kupfer 8 (siehe Fig. 4a, b) und die
Vorionisationseinrichtung (9, 10) sind auf einer Platte aus Aluminium, der
Anodenplatte 7 montiert und mit der Lampenkammer 5 mittels der
Befestigungsschrauben 12 verschraubt und über den Dichtring aus Viton 11 mit der
Lampenkammer gedichtet.
Die Kathodenelektrode 4 befindet sich elektrisch leitend auf der Kathodenplatte 3,
die unmittelbar am Gasbehälter 2 aus Aluminium befestigt ist.
Zwischen den Elektroden befindet sich das Entladungsgebiet 15 (siehe Fig. 4b).
Die automatische Vorionisation wird mittels einer Vorionisationseinrichtung,
bestehend aus einer Vorionisationselektrode 9 aus Edelstahl und einer
Gegenelektrode 10 aus vernickeltem Kupfer, realisiert. Die Vorionisationselektrode
9 ist gegenüber der Anodenplatte elektrisch isoliert, üblicherweise mit einer
Ummantelung aus PTFE (Teflon).
Parallel zu den Elektroden 4 und 8 ist das lichtreflektierende Element 6 (siehe Fig.
4b) aus hochglanzpoliertem Edelstahl an der Lampenkammer 5 befestigt.
Der vom Querstromlüfter 17 (siehe Fig. 3 und Fig. 4a) erzeugte Gasstrom gelangt
durch die Gasleiteinrichtung 18 und die Gasaustauschöffnung 16 in der
Kathodenplatte 3 in den Entladungsraum 15 zwischen den Elektroden 4 und 8 und
liefert somit immer frisches Gas für eine effektive Gasentladung. Der
Querstromlüfter 17 wird über eine Magnetkupplung 25 von einem Motor 26
angetrieben (siehe Fig. 3).
Danach gelangt der Gasstrom über die Wärmeaustauscher 19 und die
elektrostatischen Gasfilter 20 zurück zum Querstromlüfter 17.
Der Halogendonator 23 ist im Gasbehälter 2 angeordnet und wird von der
Steuereinrichtung, die ihrerseits Informationen von dem Gassensor 24 erhält (siehe
Fig. 4a), angesteuert.
Andere spezielle Ausführungen, zum Beispiel ohne Lampenkammer, sind möglich.
Gemäß Fig. 5 wird die Anodenplatte 7 mit der Elektrode 8 und der
Vorionisationseinrichtung 9 und 10 aus einem elektrisch isolierenden Material direkt
auf dem Gasbehälter 2 befestigt. Das Lichtaustrittsfenster 21′ ist hierbei im
Gasbehälter 2 angeordnet, ebenso das lichtreflektierende Element 6.
Die Einrichtungen zur Gasumwälzung, Filterung und Kühlung sind analog zu der
Lösung gemäß Fig. 3 möglich (nicht dargestellt).
In Fig. 6 sind in Tabellenform mögliche Gaszusammensetzungen und die
spezifischen Wellenlängen des abgestrahlten Lichtes dargestellt.
Fig. 7 zeigt eine mit longitudinal angeordneten Elektroden arbeitende Lichtquelle.
In einer Elektrodenträgerplatte 36 sind in einer Reihe abwechselnd gepolte und
gegeneinander isolierte Stiftelektroden 4 und 8 angeordnet. Beim Anlegen der
Zündspannung werden die Umladekondensatoren 28 spannungssymmetrisch
aufgeladen, wozu die Symmetriespulen 34 dienen. Beim Erreichen der
Zündspannung an den Umladekondensatoren 28 entsteht ein Entladungsgebiet 15
zwischen den Elektroden in longitudinaler Richtung. Das Licht gelangt durch das auf
der gesamten Breite der Elektrodenanordnung angeordnete Auskoppelfenster 21′
zur Anwendung.
Auch diese Anordnung kann als Hybridanordnung und/oder mit einer Umwälz- und
Regenerationseinrichtung für das Gas sowie mit einem lichtreflektierenden Element
ausgestattet sein.
Fig. 8 zeigt eine transversal arbeitende Lichtquelle, die sowohl als
Gasentladungslampe und als Laser gleichzeitig betrieben wird.
Diese Anordnung ist gegenüber der in Fig. 3 dargestellten Variante um einen an
einer Stirnfläche der Laserkammer 5 angeordneten Resonator 22 sowie um ein
zusätzliches Lichtauskoppelfensters 21′′ an der anderen Stirnseite ergänzt.
Weitere Maßnahmen zum hybriden Betrieb sind nicht erforderlich.
Bezugszeichenliste
1 Lampenkopf
2 Gasbehälter
3 Kathodenplatte
4 Kathodenelektrode
5 Lampenkammer
6 Lichtreflektierendes Element
7 Anodenplatte
8 Anodenelektrode
9 Vorionisationselektrode
10 Gegenelektrode der Vorionisation
11 Dichtring der Anodenplatte
12 Befestigungsschrauben der Anodenplatte
13 Dichtring der Lampenkammer
14 Befestigungsschrauben der Lampenkammer
15 Entladungsgebiet
16 Gasaustauschöffnungen in der Kathodenplatte
17 Querstromlüfter
18 Gasleiteinrichtung
19 Wärmeaustauscher
20 Elektrostatischer Gasfilter
21′ Auskoppelfenster für den Gasentladungsbetrieb
21′′ Auskoppelfenster für den Laserbetrieb
22 Resonator
23 Halogenspender
24 Gassensor
25 Magnetkupplung
26 Antriebsmotor
27 Speicherkondensator
28 Umladekondensator
29 Vorionisationsfunkenstrecke
30 Ladespule
31 Hochspannungsschalter
32 Netzelektrode
33 Coronaelektrode
34 Symmetriespule
35 Isolierkörper
36 Elektrodenträgerplatte
+U₀/-U₀ Ladespannung
2 Gasbehälter
3 Kathodenplatte
4 Kathodenelektrode
5 Lampenkammer
6 Lichtreflektierendes Element
7 Anodenplatte
8 Anodenelektrode
9 Vorionisationselektrode
10 Gegenelektrode der Vorionisation
11 Dichtring der Anodenplatte
12 Befestigungsschrauben der Anodenplatte
13 Dichtring der Lampenkammer
14 Befestigungsschrauben der Lampenkammer
15 Entladungsgebiet
16 Gasaustauschöffnungen in der Kathodenplatte
17 Querstromlüfter
18 Gasleiteinrichtung
19 Wärmeaustauscher
20 Elektrostatischer Gasfilter
21′ Auskoppelfenster für den Gasentladungsbetrieb
21′′ Auskoppelfenster für den Laserbetrieb
22 Resonator
23 Halogenspender
24 Gassensor
25 Magnetkupplung
26 Antriebsmotor
27 Speicherkondensator
28 Umladekondensator
29 Vorionisationsfunkenstrecke
30 Ladespule
31 Hochspannungsschalter
32 Netzelektrode
33 Coronaelektrode
34 Symmetriespule
35 Isolierkörper
36 Elektrodenträgerplatte
+U₀/-U₀ Ladespannung
Claims (12)
1. Gepulste Lichtquelle zur Erzeugung von Licht bestimmter Wellenlängen innerhalb
des Spektralbereiches des ultravioletten und des sichtbaren Lichtes, bestehend aus
- - einem Lampenkopf (1) mit einem gegenüber dem Reaktionsgas sowie der Lichtstrahlung beständigen Gasbehälter (2), in welchem eine Gasentladung (Entladungsgebiet 15) erzeugbar ist,
- - mindestens einer ersten Elektrode (Kathodenelektrode 4 oder Netzelektrode 32) mit einer Formgestaltung, die ein breites Entladungsgebiet (15) erzeugt, aus chemisch und elektrisch beständigem Material, die in geeigneter Weise elektrisch mit dem Gasbehälter (2) verbunden ist,
- - mindestens einer zweiten Elektrode (Anodenelektrode 8) mit einer Formgestaltung, die ein breites Entladungsgebiet (15) erzeugt und die elektrisch mit dem Pluspotential einer Hochspannungsquelle verbunden ist,
- - einem Elektrodenabstandshalter (Lampenkammer 5), wobei sich zwischen den Elektroden (4 oder 32 und 8) im Betrieb der Lampe ein Entladungsgebiet (15) ausbildet,
- - einer automatisch arbeitenden Zündeinrichtung zur Erzeugung einer gezielt gesteuerten und homogenen Gasentladung zwischen den Elektrodenpaaren (4 oder 32 und 8),
- - einem Hochspannungsschaltkreis zur Erzeugung der notwendigen Hochspannungspulse mit schnellem Anstieg, mit einem Hochspannungsschalter (31), Speicherkondensatoren (27), Umladekondensatoren (28) und mindestens einer Ladespule (30),
- - einem im Gasbehälter (2) befindlichen Gasumwälz- und Gasregenerationssystem (17, 18, 19, 20),
- - mindestens einem für die von der Lampe erzeugten Lichtwellenlängen durchlässigen und chemisch beständigen Lichtaustrittsfenster (21′ und/oder 21′′) in der Wandung (der Lampenkammer 5 oder des Gasbehälters 2),
- - einem Steuer- und Kontrollsystem, welches alle nötigen Betriebswerte der Lampe und der Gaszusammensetzung überwacht und regelt und
- - einer für die jeweilige Lichtemission bestehenden Gas- oder Gasgemischfüllung.
2. Gepulste Lichtquelle nach Anspruch 1, bei der
entweder
- - eine transversale Anordnung von zwei sich parallel gegenüberliegenden Elektroden (4 oder 32 und 8) und eine Vorionisationseinrichtung (9, 10) vorgesehen sind oder
- - eine longitudinale Anordnung von in Reihe, alternierend mit unterschiedlicher Polarität angeregten Elektroden vorgesehen ist und in diesem Fall eine gleichmäßige Zündung durch die Beschaltung der Elektroden mit Symmetriespulen (34) und Umladekondensatoren (28) gewährleistet ist und eine Vorionisationseinrichtung nicht erforderlich ist.
3. Gepulste Lichtquelle nach Anspruch 2, bei der
bei einer transversalen Anordnung der Elektroden (4, 8) die Zündeinrichtung
entweder
- - aus einander gegenüberstehenden Paaren von Elektroden besteht, wobei eine Elektrode die Vorionisationselektrode (9) ist und die andere Elektrode die Gegenelektrode (10) ist und die Elektrodenpaare zur Erzeugung eines homogenen Entladungsgebietes entlang der Kathodenelektrode (4) und/oder der Anodenelektrode (8) aufgereiht sind und alle Elektroden mit einem Hochspannungsschaltkreis verbunden sind oder
- - die durch die Anodenelektrode (8) und eine in einem Abstand gegenüberliegende Netzelektrode (32) gebildet ist, wobei unter der Netzelektrode (32) anodenabseitig ein Isolierkörper (35) und darunter eine Coronaelektrode (33) angeordnet sind und alle Elektroden mit einem Hochspannungsschaltkreis verbunden sind.
4. Gepulste Lichtquelle nach Anspruch 2, bei der
bei einer transversalen Anordnung eine Elektrode (Anodenelektrode 8) und die
Vorionisationseinrichtung (Elektroden 9 und 10) auf einer elektrisch isolierenden
Anodenplatte (7) angeordnet sind und
die Gegenelektrode (10) über einen Abstandshalter an dieser Platte befestigt und in
geeigneter Weise elektrisch leitend mit dem Massepotential verbunden ist.
5. Gepulste Lichtquelle nach Anspruch 1, bei der
der Elektrodenabstand durch die Geometrie der Lampenkammer (5) festgelegt ist,
die je nach Ausführung der Lampe, aus einem aus elektrisch isolierenden oder
einem elektrisch leitenden Material besteht, das gegenüber dem Gas oder
Gasgemisch sowie der Lichtstrahlung beständig ist.
6. Gepulste Lichtquelle nach Anspruch 2, bei der
bei einer transversalen Anordnung der Elektroden die erste Elektrode
(Kathodenelektrode 4 oder Gitterelektrode 32) mit dem Massepotential der
Hochspannungsquelle auf einer Kathodenplatte (3) am Gasbehälter (2) befestigt ist.
7. Gepulste Lichtquelle nach Anspruch 1, bei der
bei einer transversalen Anordnung der Elektroden die zweite Elektrode
(Anodenelektrode 8) mit dem Pluspotential auf einer Anodenplatte (7) befestigt ist,
die entweder elektrisch leitend oder isolierend ist.
8. Gepulste Lichtquelle nach Anspruch 1, bei der
das Gasumwälz- und Gasregenerationssystem mit einer Gasleiteinrichtung (18)
und/oder einer Gasreinigungseinrichtung (20) und/oder einem Wärmeaustauscher
(19) und/oder einem Ventilator (17) versehen ist.
9. Gepulste Lichtquelle nach Anspruch 1, bei der
ein Hybridbetrieb der Lampe als Gasentladungslampe und als Laser dadurch
erzeugbar ist, daß ein Resonator (22) longitudinal zu den Elektroden (4 oder 32 und
8) in einer Seitenwandung und ein weiteres Lichtaustrittsfenster (21′′) in der
anderen Seitenwandung des Gehäuses angeordnet ist.
10. Gepulste Lichtquelle nach Anspruch 1 oder Anspruch 9, bei der
die Lichtaustrittsfenster (21′ und/oder 21′′) je nach Ausführung der Lampe in der
Wandung der Lampenkammer (5) oder in der Wandung des Gasgehäuses (2)
angeordnet ist, wobei
das Lichtaustrittsfenster (21′) für den Betrieb als Gasentladungslampe parallel zu
dem Entladungsgebiet der Elektroden in der Wandung angeordnet ist und/oder das
Lichtaustrittsfenster (21′′) zum Betrieb als Laser in Längsrichtung zu den
Elektroden in einer Seitenwand angeordnet ist.
11. Gepulste Lichtquelle nach Anspruch 1 oder Anspruch 9, bei der
parallel zu der Ausdehnung des Entladungsgebietes (15) mindestens ein
lichtreflektierendes und zweckmäßigerweise in das Entladungsgebiet
fokussierendes Element (Holspiegel 6) und/oder
in Längsrichtung zur Ausdehnung des Entladungsgebietes (15) an einer
Seitenwandung ein Resonator (22) angeordnet ist,
wobei die Elemente gegenüber dem Lichtaustrittsfenster (21′ und/oder 21′′) liegen
und aus einem für die abgestrahlte Wellenlänge und der verwendeten Wellenlänge
geeigneten und chemisch beständigen Material bestehen.
12. Gepulste Lichtquelle nach Anspruch 1, bei der
die Lampe mit einem separaten System zur Gasversorgung und/oder
Gaserneuerung (Gasmischstand und Halogenspender) verbunden ist oder
dieses System mit in dem Lampenkopf (1) angeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996113357 DE19613357A1 (de) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | Gepulste Lichtquelle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996113357 DE19613357A1 (de) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | Gepulste Lichtquelle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19613357A1 true DE19613357A1 (de) | 1997-10-09 |
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ID=7790388
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1996113357 Ceased DE19613357A1 (de) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | Gepulste Lichtquelle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19613357A1 (de) |
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