DE2016380B2

DE2016380B2 - Ionenentladungsröhre zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung

Info

Publication number: DE2016380B2
Application number: DE2016380A
Authority: DE
Inventors: Karl Gerhard Princeton N.J. Hernqvist (V.St.A.)
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1969-04-04
Filing date: 1970-04-06
Publication date: 1978-10-12
Also published as: GB1294032A; DE2016380C3; US3639804A; JPS51391B1; DE2016380A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Ionenentladungsröhre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Entladungsröhren werden zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung im infraroten, sichtbaren oder ultravioletten Spektralbereich verwendet. Die Wellenlänge oder Wellenlängen der emittierten Strahlung hängt dabei sowohl von der Zusammensetzung der Gasfüllung der Röhre als auch von der Betriebsart der Röhre ab. Bestimmte Gase, z. B. die Edelgase, reagieren weder chemisch noch physikalisch mit irgendeinem anderen Element der Entladungsröhre und haben daher von Natur aus keinen schädlichen Einfluß auf den Betrieb der Entladungsröhre, !n manchen Fällen besteht jedoch die Gefahr, daß das zur Erzeugung einer Strahlung gewünschter Wellenlänge erforderliche Gas in der Gasentladungsröhre in unerwünschter Weise physikalisch oder chemisch mit einem oder mehreren Elementen der Entladungsröhre reagieren und diese nachteilig beeinflussen kann. Chlor vermag z. B. chemisch mit dem Material zu reagieren, aus dem die Kathode der Röhre besteht.

Bestimmte lonenentladungsröhren, die sich für Laser eignen, enthalten als Füllung eine Mischung aus Edelgas, wie Helium, und dem ionisierbaren Dampf eines bei Raumtemperatur festen oder flüssigen Materials, wie Cadmium oder Quecksilber. Solche Dampfentladungsröhren für Laser werden mit einem geeigneten optischen Resonanzhohlraum, der sich ganz innerhalb der Röhre oder teilweise auch außerhalb der Röhre befinden kann, betrieben. Im Falle eines äußeren Resonans.hohlraumes sind die Enden der Röhre durch Fenster abgeschlossen, die normalerweise im Brewster-Winkel angeordnet sind, und der optische Resonanzhohlraum wird durch zwei äußere, den Fenstern zugeordnete Spiegel begrenzt. Mindestens einer der Spiegel ist teilweise durchlässig, so daß die Strahlung ausgekoppelt werden kann. Im Falle eines inneren optischen Resonanzhohlraumes sind die Enden der Gasentladungsröhre des Lasers durch Bauelemente abgeschlossen, die reflektierende Innenflächen aufweisen. Auch hier ist mindestens eines dieser den Resonanzhohlraum begrenzenden Bauteile teilweise durchlässig, so daß es als Fenster für die aus dem Laser austretende Strahlung wirkt. Hierbei besteht das Problem, daß der Dampf auf den Fenstern kondensiert und dort eine Schicht bildet, die für die in der Entladungsröhre erzeugte Strahlung verhältnismäßig undurchlässig ist. Außerdem hat die Schicht aus dem kondensierten Material in vielen Fällen, z. B. bei Verwendung von Cadmium, eine verfärbende und korrodierende Wirkung auf die optische Oberfläche des Fensters. Derartige Röhren hatten daher früher nur eine sehr kurze Lebensdauer.

Aus der DE-AS 12 80 443 ist ein Gaslaser mit einer lonenentladungsröhre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, in dessen Kolben sich neben einer Anzahl von Anodenelektroden eine zentrale Kathodenhülse befindet, deren Oberfläche zur Erzeugung von Ionen zerstäubt werden kann. Um die kathodischen Ionen durch Kataphorese zurücktreiben und dadurch ein Niederschlagen des zerstäubten Kathodenmaterials an den Fenstern des Kolbens zu verhindern, ist eine Hilfsanode vorgesehen. Es besteht auch die Möglichkeit, die Ionen von beiden Seiten in Richtung der innenliegenden Kathode zu treiben. Dagegen kann nicht verhindert werden, daß sich der Dampf auf der Kathode selbst niederschlägt, wodurch deren Betrieb beeinträchtigt oder ihre Lebensdauer herabgesetzt werden kann.

Aus der DE-PS 12 19 604 ist ferner ein Gaslaser mit einer lonenentladungsröhre bekannt, die als Gasfüllung

ein Edelgas sowie Quecksilberdampf enthalten kann. Zur Ionisierung der Gasfüllung sind zwei Elektroden außerhalb des eigentlichen Entladungsrohres in Gefäßteilen angeordnet, die durch ein zusätzliches Hilfsrohr zum Druckausgleich miteinander verbinden sind. Bei -, dieser bekannten Röhre besteht die Gefahr, daß der Quecksilberdampf die an gegenüberliegenden Enden des Entladungsrohres in üblicher Weise mit äußeren Spiegeln zusammenwirkenden lichtdurchlässigen Brewster-Fenster mehr oder weniger undurchsichtig macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entladungsröhre gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, in der ein Niederschlag von kondensiertem Dampf auch auf Teile der Röhre wie insbesondere die Kathode verhindert wird, bei denen r, dies allein durch kataphoretischen lonentransport nichi ohne weiteres gewährleistet wird.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß der von der Dampfquelle erzeugte Dampf von dem Kondensatorteil abgefangen wird, ohne nennenswert in Berührung >o beispielsweise mit der Kathode kommen zu können. Infolgedessen besteht die Möglichkeit, mit einer einfachen, aus Gründen der Lebensdauer, des Aufwandes und des Leistungsverbrauchs zu bevorzugenden Kaltkathode zu arbeiten. Im übrigen wird ein optimaler Schutz der Röhrenfenster vor einem Dampfniederschlag gewährleistet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert; es zeigt in

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß F i g. 1,

Fig.3 eine schematische Darstellung einer zweiten » Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß F i g. 1,

Fig.4 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig.5 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung. -m

F i g. 1 zeigt eine für die Verwendung in einem Laser geeignete langgestreckte Dampf-Ionenentladungsröhre 10. Die Enden der Entladungsröhre sind durch Brewster-Fenster 12 und 14 verschlossen. An einer bestimmten Stelle der Röhre 10 befindet sich in einem γ, gewissen Abstand vom linken Fenster 12 eine Dampfquelle 16. Die Dampfquelle 16 enthält eine anfängliche Füllung eines verdampfbaren und ionisierbaren Materials, wie Cadmium oder Quecksilber, im nichtgasförmigen Zustand in der Röhre 10. Die w Dampfquelle 16 kann außerdem eine Heizvorrichtung, z. B. eine die Röhre 10 in der Nähe des Materials 18 umgebende Heizwendel oder ein Heißluftgebläse, das einen heißen Luftstrom auf den das Material 18 enthaltenden Teil der Röhre richtet, enthalten, um das v> Material 18 zu verdampfen. In manchen Fällen, in denen die durch Entladung in der Röhre erzeugte Wärme zum Verdampfen des Materials 18 ausreicht, kann auf eine äußere Heizvorrichtung in der Dampfquelle 16 verzichtet werden. Die Röhre 10 kann außer dem Material 18 «> auch ein ionisierbares, im Normalzustand gasförmiges Material, wie Helium, enthalten, um die Erzeugung einer Entladung im Dampf zu erleichtern, wie es bei Dampfentladungsröhren üblich ist.

An einer zweiten Stelle längs der Röhre 10, bei dem t>5 dargestellten Ausführungsbeispiel rechts von der Dampfquelle 16 und in einem gewissen Abstand vom Fenster 14, ist ein Kondensatorteil 22 angeordnet. Die innere Oberfläche der Röhre 10 wird im Bereich des. Kondensatorteiles 22 auf einer Temperatur gehalten, die nicht höher ist, als es für eine Kondensation des Dampfes aus dem Material 18 erforderlich ist. Der Kondensatorteil 22 kann eine äußere Luft- oder Wasserkühlung enthalten. Bei entsprechender Form und Größe der Wände der Röhre 10 in der Nachbarschaft des Kondcnsatorteiles 22 kann jedoch unter Umständen die Betriebstemperatur der Innenfläche der Röhre 10 auch ohne äußere Kühlung im Kondensationsbereich unter der Kondensationstemperatur liegen, so daß dann eine zusätzliche Außenkühlung entfallen kann.

Wie dargestellt, sind in der Röhre 10 vier Elektroden angeordnet, nämlich eine Elektrode 24 zwischen dem linken Fenster 12 und der ersterwähnten Stelle, an der sich die Dampfquelle 16 befindet, eine zweite Elektrode 28 an der als zweites erwähnten Stelle, an der sich der Kondensatorteil 22 befindet, eine dritte Elektrode 26 an der ersterwähnten Stelle der Dampfquelle 16 und eine vierte Elektrode 30 zwischen der Stelle des Kondensatorteils 22 und dem rechten Fenster 14. Die Elektroden 24, 26, 28 und 30 sind jeweils mit einer eigenen Ausgangsklemme einer Gleichspannungsquelle 32 verbunden. Die vier Ausgangsklemmen der Gleichspannungsquelle 32 liefern jeweils eine verschiedene Spannung. Genauer gesagt, ist die Spannung V⁺ an der dritten Elektrode 26 genügend positiv bezüglich des Potentials V- an der zweiten Elektrode 28, um ein ionisiertes Dampfentladungsplasma im Bereich zwischen der ersterwähnten und der als zweites erwähnten Stelle der Röhre 10, an denen sich die Dampfquelle 16 bzw. der Kondensatorteil 22 befinden, aufrechtzuerhalten. Die Spannung K⁺ + an der ersten Elektrode 24 ist um einen bestimmten Betrag, auf den noch eingegangen wird, positiver bezüglich der Spannung V⁺ an der dritten Elektrode 26.

In entsprechender Weise ist die Spannung V⁺ - an der vierten Elektrode 30 um einen bestimmten Betrag, auf den ebenfalls unten noch eingegangen wird, positiver bezüglich der Spannung V- an der zweiten Elektrode 28.

Im Betrieb der in Fig. 1 dargestellten Apparatur verdampft die Dampfquelle 16 mindestens einen Teil des Materials 18, und der entstehende Dampf mischt sich mit dem Gas oder den Gasen, die die Füllung der Röhre gegebenenfalls außerdem enthält. Durch die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 26 und 28 entsteht ein ionisiertes Plasma in der Röhre 10. Durch die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 26 und 28 entsteht außerdem ein Potentialgradient zwischen den erwähnten Stellen der Röhre 10, der durch den Pfeil 34 angedeutet ist und die Richtung von der ersterwähnten zu der als zweites erwähnten Stelle hat. Da die Dampfionen im Plasma positiv geladen sind, werden sie durch die elektrostatische Kraft entsprechend diesem Potentialgradienten in Richtung von der Dampfquelle 16 zum Kondensatorteil 22 beschleunigt. Diese Neigung der Dampfionen, unter dem Einfluß der elektrostatischen Kraft von der Dampfquelle 16 zum Kondensatorteil 22 zu wandern, ist als Kataphorese bekannt.

Trotz des kataphoretischen Transports der Dampfionen von der Dampfquelle 16 zum Kondensatorteil 22 diiTundieren viele Ionen und Moleküle in den links von der Dampfquelle 16 gelegenen Bereich der Röhre 10. Normalerweise wurden diese abdiffundierten Dampfmoleküle und Ionen auf dem Fenster 12 kondensieren und dort eine strahlungsundurchlässige und häufig auch

korrosive Schicht des Materials 18 bilden. Da die erste Elektrode 24 jedoch auf einem Potential gehalten wird, das positiv bezüglich des Potentials der dritten Elektrode 26 ist, existiert eine durch den Pfeil 36 dargestellte kataphoretische Kraft, die die Dampfionen und -moleküle, die in den links von der Dampfquelle 16 gelegenen Bereich der Röhre 10 abdiffundiert sind, zurück in den Bereich zwischen der Darripfquelle 16 und dem Kondensatorteil 22 transportiert. Hierdurch werden die Dichte der Dampfmoleküle und -ionen und der Dampfdruck in dem an das Fenster 12 angrenzenden Bereich der Röhre 10 auf einem Wert gehalten, der um einen von der Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 24 und 26 abhängigen Betrag kleiner als der Wert dieser Größen im Bereich zwischen der Dampfquelle 16 und dem Kondensatoren 22 ist. Wenn die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 24 und 26 mindestens gleich einem vorgegebenen Wert gemacht wird, können die Dichte der Dampfmoleküle und -ionen und der Dampfdruck in dem an das Fenster 12 angrenzenden Bereich der Röhre auf Werte gehalten werden, die unter dem Grenzwert liegen, bei dem eine nennenswerte Kondensation von Dampfmolekülen auf dem Fenster 12 stattfindet.

Um eine quantitative Abschätzung zu geben, sei eine Entladungssäule betrachtet, die von einer Röhre der Länge L eingeschlossen ist, längs welcher ein Spannungsabfall V herrscht. Das Plasma sei mit einem Metalldampf niedriger Ionisierungsspannung geimpft, und der lonisationsgrad α sei konstant. Wegen des Gleichgewichtes zwischen der kataphoretischen Drift und der Rückdiffusion ist

yV ⁺ „₊ ~ = Dgrad N

wobei bedeuten:

N⁺ = lonendampfdichte

μ ₊ = Ionenbeweglichkeit

D = Diffusionskonstante

N = Neutraldampfdichte.

Mit N⁺ ist = OiNerhält man

^{= exp}(- IT") = ^cxp ( -

wobei bedeuten:

T₊ = Ionentemperatur

No und Ni. = die Dampfdichten an den beiden Enden der Säule.

Für typische Werte wie λ = 1/10, T₊ = lOOOK und V= 10 Volt erhält man No/Ni. s 10-", also ein sehr großes Dampfdichteverhältnis.

In entsprechender Weise ergibt das bezüglich der zweiten Elektrode 28 positive Potential der vierten Elektrode 30 eine kataphoretische Kraft, die durch den Pfeil 38 dargestellt ist und ausreicht, um eine nennenswerte Ansammlung kondensierter Dampfmoleküle auf dem Fenster zu verhindern. Die Fenster 12 und 14 bleiben daher für die vom Dampf plasma in der Röhre 10 emittierte Strahlung durchlässig, und die Lebensdauer der Röhre 10 wird nicht wie bisher durch die Kondensation von Dampf auf den Fenstern 12 und 14 verkürzt.

F i g. 2 zeigt eine erste, etwas vereinfachte Abwandlung der in Fig. 1 dargestellten Apparatur. Die Apparatur gemäß F i g. 2 stimmt mit der gemäß F i g. 1 überein mit der Ausnahme, daß die Elektroden 26 und 30 fehlen, und daß die Gleichspannungsquelle 32a nur zwei Klemmen hat, von denen die eine ein positives Potential für die erste Elektrode 24 und die andere ein negatives

-, Potential für die zweite Elektrode 28 liefert. Bei dieser Anordnung wird ein kataphoretischer Potentialgradient auftreten, wie er durch den von der ersten Elektrode 24 zur zweiten Elektrode 28 im Kondensatorteil 22 reichenden Pfeil 40 angedeutet ist. Obgleich die Stelle

ι ο an der sich die Dampfquelle 16 befindet, bei F i g. 2 nichi direkt mit der Gleichspannungsquelle 32a verbunden ist wird er ein bestimmtes Potential annehmen, das negativ bezüglich des Potentials an der ersten Elektrode 24 und positiv bezüglich des Potentials an der zweiten

1) Elektrode 28 ist. Wenn man die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 24 und 28 genügend groC macht, wird der kataphoretische Effekt bei dei Apparatur gemäß F i g. 2 genügend ausgeprägt sein, um jede nennenswerte Ansammlung von kondensiertem Dampf auf dem Fenster 12 zu verhindern. Bei dei Apparatur gemäß F i g. 2 muß man sich jedoch hinsichtlich der Verringerung der Dichte der Dampfionen und -moleküle und des Dampfdruckes in dem rechts von dem Konderisatorteil 22 in F i g. 2 gelegenen Tei

2) der Röhre und dementsprechend der Vermeidung einei nenenswerten Ansammlung von kondensiertem Dampl auf dem Fenster 14 ausschließlich auf die Kondensatior des verdampften Materials im Kondensatorteil 27 verlassen.

in F i g. 3 zeigt eine zweite vereinfachte Abwandlung der Apparatur gemäß Fig. 1. Die Apparatur gemäO Fig.3 stimmt mit der gemäß Fig. 1 überein, mit dei Ausnahme, daß die Elektroden 26 und 30 fehlen, daß die Gleichspannungsquelle 326 nur zwei Ausgangsklemmer hat, von denen die eine eine positive Spannung für die erste Elektrode 24 und die andere eine negative Spannung für die zweite Elektrode 28 (die hier die Lage der vierten Elektrode 30 hat) liefert, um einer kataphoretischen Potentialgradienten zu erzeugen, dei durch den Pfeil 42 dargestellt ist, und daß die zweite Elektrode 28 nicht an der Stelle liegt, an der sich dei Kondensatorteil 22 befindet, sondern zwischen Kondensatorteil 22 und Brewster-Fenster 14 angeordnet ist Dabei wird sie dann an der ersterwähnten Stelle, an dei

4j sich die Dampfquelle 16 befindet, ein vorgegebene; erstes Potential einstellen und an der als zweite; erwähnten Stelle, an der sich der Kondensatorteil T. befindet, wird sich ein bestimmtes zweites Potentia einstellen. Das erste Potential wird verhältnismäßig

ίο stark negativ bezüglich des Potentials der Elektrode 2<- und positiv bezüglich des Potentialwerts beim Konden satorteil 22 und des Potentials an der zweiten Elektrod« 28 sein. Das zweite Potential wird negativ bezüglich de; Potentials der ersten Elektrode 24 sowie des erster wähnten Potentials im Bereich der Dampfquelle 16 um positiv bezüglich des Potentials bezüglich der zweiter Elektrode 28 sein. Der Potentialgradient gemäß Pfeil 4; hat einen ausreichenden Wert, um die Dichte dei Dampfionen und -moleküle und den Dampfdruck se

M) niedrig zu halten, daß sich auf dem Fenster 12 keim nennenswerte Menge kondensierten Dampfes ansam mein kann. Wie bei F i g. 2 wird die Ansammlung voi kondensiertem Material auf dem Fenster 14 in wesentlichen durch die Kondensation des Dampfes in

t>5 Kondensatorteil 22 verhindert.

Die Lebensdauer der Röhre 10 in der Ausführungs form gemäß F i g. 1 und deren vereinfachten Abwand lungcn gemäß Fig.2 und 3 ist dadurch begrenzt, dal

schließlich, wenn auch erst nach einer sehr erheblichen Zeitspanne, praktisch alles Material 18 von der Dampfquelle 16 verdampft, kataphoretisch zum Kondensatorteil 22 transportiert und in diesem kondensiert worden ist. Wenn z. B. 10 Gramm verdampfbares Material eingefüllt wird, und die Verdampfungsgeschwindigkeit 10 Milligramm pro Stunde beträgt, hat die Röhre eine Lebensdauer von 1000 Stunden. Diese durch den einmaligen Materialtransport gesetzte Begrenzung der Lebensdauer der Apparatur gemäß Fig. 1,2 und 3 wird bei den Ausführungsbeispielen gemäß F i g. 4 und 5 vermieden.

Bei Fig.4 kann die dem Material 18 an der ersterwähnten Stelle zugeordnete Dampfquelle 16a wahlweise auch als Kondensator betrieben werden. In entsprechender Weise kann der Kondensatorteil 22a, der der zweiten Stelle der Röhre zugeordnet ist, wahlweise auch als Dampfquelle betrieben werden. Mit anderen Worten gesagt, vermögen die Elemente 16a und 22a jeweils die Aufgaben beider Elemente 16 und 22 in jeder der Fig. 1 bis 3 zu erfüllen. Die Röhre 10 in Fig.4 soll ferner bezüglich ihrer Mitte rechts-linkssymmetrisch sein. Die Apparatur gemäß Fig.4 enthält außerdem einen Kommutatorschalter 44, der an die erste Elektrode 24 eine positive Spannung und an die zweite Elektrode 28 eine negative Spannung legt, wenn er sich in seiner oberen Stellung befindet, und eine negative Spannung an die erste Elektrode 24 sowie eine positive Spannung an die zweite Elektrode 28, wenn er sich in seiner unteren Stellung befindet.

Bei der Apparatur gemäß F i g. 4 arbeitet anfänglich das Element 16a als Dampfquelle und das Element 22a als Kondensator, und der Schalter 44 befindet sich in seiner oberen Stellung. In diesem Falle entspricht die Arbeitsweise der Apparatur gemäß Fig.4 praktisch genau der der F i g. 3, die oben erläutert wurde. Wenn jedoch das ganze Material 18 verdampft, dann kataphoretisch von der ersten zur zweiten Stelle der Röhre transportiert und im Bereich der zweiten Stelle durch das Element 22a kondensiert worden ist, wie das Bezugszeichen für das Material 48 zeigt, wird das Element 16a nun als Kondensator betrieben, das Element 22a arbeitet als Dampfquelle und der Schalter 44 wird in die untere Stellung umgelegt. Zwischen den Elektroden 28 und 24 herrscht nun ein kataphoretischer Potentialgradient in Richtung des Pfeiles 46. Das kondensierte Material 48 wird nun wieder verdampft, der Dampf wird kataphoretisch vom Element 22a zurück zum Element 16a transportiert und das Material wird erneut im Bereich der ersten Stelle, wo sich das Element 16a befindet, kondensiert. Nachdem das ganze Material wieder an der ersten Stelle kondensiert worden ist, kann das Element 16a wieder als Dampfquelle und das Element 22a wieder als Kondensator betrieben werden, wobei der Schalter 44 dann wieder in die obere Stellung umgelegt wird und der ganze Vorgang erneut abläuft.

In F i g. 4 ist der Einfachheit halber eine Apparatur

ίο mit nur zwei Elektroden entsprechend Fig.3 dargestellt worden; selbstverständlich kann auch die Apparatur mit vier Elektroden gemäß Fig. 1 mit einer vier Ausgangsklemmen aufweisenden Gleichspannungsquelle so betrieben werden, wie es an Hand von Fi g. 4 erläutert wurde. In diesem Falle wird natürlich ein komplizierterer Umpolungsschalter zur Umpolung der vier Spannungen benötigt.

Die Apparatur gemäß F i g. 5 entspricht der gemäß F i g. 3 mit der Ausnahme, daß durch eine Hilfsröhre 50 eine Rückleitung zwischen dem Kondensatorteil 22 und der Dampfquelle 18 gebildet wird. Die Hilfsröhre 50 hat bezüglich des Bereichs der Röhre 10, der die direkte Verbindung zwischen der ersterwähnten und der als zweites erwähnten Stelle bildet, eine solche Konfiguration, daß das Dampfplasma auf den Hauptteil der Röhre 10 begrenzt wird. In F i g. 5 hat der kataphoretische Transport des Dampfes von der Dampfquelle 16 zum Kondensatorteil 22 an der als zweites erwähnten Stelle, an der sich der Kondensatorteil 22 befindet, einen wesentlich höheren Dampfdruck zur Folge als am ersterwähnten Punkt, an dem sich die Dampfquelle 16 befindet. Diese kataphoretisch erzeugte Dampfdruckdifferenz reicht aus, um den größten Teil des verdampften Materials, das kataphoretisch von der Dampfquelle 16 zum Kondensatorteil 22 transportiert worden ist, durch die durch die Hilfsröhre 50 gebildete Rückleitung zur Dampfquelle 16 zurückzupumpen. Wenn das Material 18, wie im Falle von Quecksilber, normalerweise flüssig ist, wird die kondensierte Flüssigkeit durch diese Dampfdruckdifferenz auch vom Kondensatorteil 22 durch die Hilfsröhre 50 zur Dampfquelle 16 zurückgetrieben.

Die Röhre 10 in F i g. 5 ist der Einfachheit halber mit nur zwei Elektroden dargestellt; selbstverständlich kann die an Hand von Fig. 5 beschriebene Anordnung auch bei einer Röhre mit vier Elektroden, die von einer Gleichspannungsquelle mit vier Klemmen gespeist sind, angewendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. lonenentladungsröhre zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung, die mindestens ein Gas > enthält, mit dem an den entgegengesetzten Enden der Röhre befindliche optische Elemente in Berührung stehen, mit einer Dampfquelle mit normalerweise nichtgasförmigem Material, und mit einer an eine Spannungsquelle angeschlossenen, zur Entladung in der Röhre dienenden Anordnung aus mindestens zwei auf unterschiedlichem Potential liegenden Elektroden, wobei eine erste Elektrode, die sich zwischen dem einen optischen Element und der Dampfquelle befindet und auf bezüglich der i> Dampfquelle positivem Potential liegt, kataphoretisch die Anzahl der das eine optische Element berührenden Dampfmoleküle zur Verhinderung einer Kondensation des verdampften Materials auf dem Element herabsetzt, während eine zweite Elektrode, die sich zwischen der Dampfquelle und dem anderen optischen Element befindet, auf bezüglich der Dampfquelle negativem Potential liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre (10) zwischen der Dampfquelle (16, 16a) und dem anderen optischen Element (14) einen Kondensatorteil (22, 22a) enthält, und daß der Abstand der zweiten Elektrode (28) von dem anderen optischen Element (14) höchstens so groß ist wie der des Kondensatorteils (22,22a).

2. lonenentladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stelle der Dampfquelle (16) eine dritte Elektrode (26) angeordnet ist, die von der Spannungsquelle (32) auf einem bezüglich der zweiten Elektrode (28) positiven und t^r> bezüglich der ersten Elektrode (24) negativen Potential gehalten wird.

3. lonenentladungsröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine wahlweise betätigbare Vorrichtung (44) zum Umpolen der Potentialdifferenz zwischen der ersten Elektrode (24) und der zweiten Elektrode (28) vorgesehen ist und die Dampfquelle (16a) wahlweise auch als zweiter Kondensator und der Kondensatorteil (22a) wahlweise auch als zweite Dampfquelle verwendbar sind. «

4. lonenentladungsröhre nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Stelle des Kondensatorteils (22) und dem anderen optischen Element (14) eine vierte Elektrode (30) angeordnet ist, und daß die Spannungsquelle (32) die to vierte Elektrode (30) auf einem positiven Potential bezüglich der zweiten Elektrode (28) hält.

5. lonenentladungsröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine den Kondensatorteil (22) mit der Dampfquelle (16) verbindende Hüfsröhre (50), in der keine Entladung stattfindet, und durch die das Material unter der Wirkung der kataphoretisch erzeugten Dampfdruckdifferenz zwischen der Stelle des Kondensatorteils (22) und der Stelle der Dampfquelle (!6) vom bo Kondensatorteil (22) zurück zur Dampfquelle (16) transportiert wird.