DE2252266A1 - Vorrichtung zum erzeugen modulierter atom-resonanzstrahlung - Google Patents
Vorrichtung zum erzeugen modulierter atom-resonanzstrahlungInfo
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Description
PHN, 5962. Df. Herbert Schol» · B0S/RV' .
sttnaIt
Anmelder:" N. V. Philips' Gbei'.o.T.ponf abrieten.
Akte No.; PHN- 5962
Anmeldune vomi 24. Okt. 1972
Anmeldune vomi 24. Okt. 1972
"Vorrichtung zum Erzeugen modulierter Atom-Resonanzstrahlung".
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen modulierter Atom-Resonanzstrahlung und ein Gerät zum Messen der Absorption
und/oder Fluoreszenz der Atom-Resonanzstrahlung, das mit einer derartigen
Vorrichtung versehen ist.
Strahlungsquellen, die die Resonanzstrahlung eines oder mehrerer Elemente aussenden, werden häufig in der Spektroskopie angewendet, insbesondere der Atom-Absorptions- und/oder Atom-Fluoreszenzspektroskopie,
für die qualitative und quantitative Ermittlung der Bestandteile einer unbekannten Probe. Dabei wird etwa eine Lösung der Probe in
einer atmosphärischen Flamme zerstäubt, wodurch die Lösung verdampft und
Atome der Probe in Dampfform in die Flamme eingeführt werden. Wird nun
die Atom-Resonanzstrahlung eines bestimmten Elements durch die Flamme hindurchgeschickt,
so'wird diese Strahlung dort mehr oder weniger absorbiert
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£. £. yj C £. KJ \J
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und/oder reemittiert, je nachdem, ob mehr oder weniger Atome jenes Elements
in der Probe vorhanden sind.
Zum Erzeugen von Atom-Resonanzstrahlung ist es bekannt,
eine sogenannte Hohlkathode-Entladungaröhre zu benutzen, in der eine elektrische
Entladung zwischen einer Anode und einer hohlen, zylinderförmigen Kathode aufrechterhalten wird, die das Material enthält, dessen Resonanzstrahlung
gewünscht wird (siehe etwa die U.S. Patentschrift 3·183·393)·
Aus der franz. Patentschrift 1.371»588 ist eine derartige
Vorrichtung bekannt, bei der senkrecht zur Achse der Hohlkathode eine positive Säulenentladung zwischen zwei zusätzlichen Elektroden an einer
Stelle stattfindet, an der sich Atome des Materials befinden, dessen Strahlung gewünscht wird. Auf diese Weise ist es möglich, höhere Strahlungsintensitäten
zu erzielen.
In der deutschen Offenlegungsschrift 1.764.857 ist eine
Entladungslampe zum Erzeugen von Atom-Resonanzstrahlung beschrieben, die
einen mit Edelgas gefüllten Entladungsraum und zwei Elektroden aufweist, zwischen denen beim Betrieb eine positive Säulenentladung aufrechterhalten
wird. Die Lampe ist ferner mit einer Zerstaubungselektrode in Form eines
Hohlzylinders versehen, die das Element enthält, dessen Resonanzstrahlung
gewünscht wird. Diese Zerstäubungselektrode ist koaxial um die Säulenentladung angeordnet und besitzt beim Betrieb ein negatives Potential in bezug
auf die Säulenentladung. Infolge eines Beschüsses mit positiven Ionen aus
der Säulenentladung auf die Zerstäubungselektrode werden Atome dieser Zerstäubungselektrode
in die Säulenentladung eingeführt, wo sie nach Anregung u.a. ihre Resonanzstrahlung aussenden. Die erwünschte Resonanzstrahlung
tritt längs der Achse der Säulenentladung aus der Lampe aus. Mit dieser Lampe kann man Resonanzstrahlung mit hoher Intensität und einem sehr
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schmalen Linienprofil erzielen.
In vielen Fällen ist es erwünscht, über eine Strahlungsquelle zu verfügen, die modulierte Resonanzstrahlung aussendet. Dann besteht
nämlich die Möglichkeit, bei Verwendung- der Strahlungsquelle in der Absorptions- und/oder Fluoreszenzspektroskopie eine selektive Wechselstromverstärkung
des festgestellten Signals anzuwenden. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
1.942.376 ist eine derartige Vorrichtung zum Erzeugen modulierter
Atom-Resonanzstrahlung bekannt. Diese Vorrichtung enthält eine
Entladungslampe mit einer in der früher genannten deutschen Offenlegungsschrift 1764857 beschriebenen Konstruktion, und ferner Mittel, um der
Zerstäubungselektrode eine pulsierende Spannung zuzuführen, so dass die Resonanzstrahlung periodisch erzeugt wird.
Möchte man in der Spektroskopie eine hohe Empfindlichkeit erzielen, so sind inrallgemeinen eine hohe· Intensität und ein schmales
Linienprofil der durch die Strahlungsquelle ausgesandten Resonanzstrahlung
erforderlich. Diese Anforderungen gelten insbesondere für die Fluoreszenzspektroskopie.
Die bekannten Strahlungsquellen haben namentlich für die Fluoreszenzspektroskopie häufig eine zu geringe Intensität. Diese Intensität
könnte man dadurch erhöhen, dass man in den bekannten Strahlungsquellen grössere Entladungsströme zulässt. Das ist jedoch nur in begrenztem Masse
möglich, da höhere Zerstäubungs- und Säulenentladungsströme zu einer grösseren Dissipierung der Energie führen, wodurch die Temperatur der Hohlkathode
oder Zerstäubungselektrode sehr hoch werden kann. Ferner geht ein hoher Zerstäubungsstrom mit einer hohen Zerstäubungsspannung einher, wodurch
eine mehr als proportionale Zunahme der Produktion der durch Zerstäubung erhaltenen Atome entsteht. Beide Erscheinungen haben zur Folge,
dass die Dichte der Atome derart hoch wird, dass das Profil der ausge-
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sandten Resonanzstrahlung auf unzulässige Weise verbreitert und verformt
vird.
Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung zum Erzeugen einer modulierten Atom-Resonanzstrahlung zu schaffen, mit der höhere Strahlungsintensitäten
unter Beibehaltung eines schmalen Linienprofils erzielt werden können.
Eine Vorrichtung zum Erzeugen modulierter Atom-Resonanzstrahlung nach der Erfindung enthält ein mit Edelgas gefälltes Entladungsgefäss,
das mit einem die erzeugte Resonanzstrahlung durchlassenden Fenster, zwei Elektroden, zwischen denen beim Betrieb der Vorrichtung eine positive
Säulenentladung aufrechterhalten wird, und zumindest einer hohlen Zerstäubungeelektrode
versehen ist, die das Element enthält, dessen Resonanzstrahlung gewünscht ist, und.sie ist dadurch gekennzeichnet, daes die Vorrichtung
auf an sich bekannte Art und Weise Mittel enthält, um der Zeretäubungselektrode
eine erste pulsierende Spannung zuzuführen, dass sie ferner Mittel enthält, um den Elektroden für die positive Säulenentladung
eine zweite pulsierende Spannung zuzuführen, wobei die Impulswiederholungsfrequenz
f der zweiten pulsierenden Spannung gleich derjenigen der ersten pulsierenden Spannung ist und einen Wert zwischen 10 und 10* Hz hat, dass
das Produkt der Impulewiederholungefrequenz f und der Impulsdauer T. der
ersten pulsierenden Spannung einen Wert zwischen 0,5 und 10~* hat und dass
die zweite pulsierende Spannung in bezug auf die erete pulsierende Spannung
eine Verzögerungszeit That, wobei 0 ζ,τ&ΐ. ist.
Eine erfindungsgemässe Vorrichtung enthält ebenso wie bekannte
Vorrichtungen ein Entladungsgefäss, in dem zwischen zwei Elektroden eine positive Säulenentladung aufrechterhalten wird, und eine hohle Zerstäubungselektrode,
die mittels eines Ipnenbeschusses den Dampf des Elet- :
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ments liefert, dessen Resonanzstrahlung gewünscht wird.
In einer erfindungsgemässen Vorrichtung sind Mittel vorhanden, um der Zerstäubungselektrode eine erste pulsierende Spannung zuzu·-
führen, und ferner Mittel, um den Elektroden für die positive Säulenehtladung eine zweite pulsierende Spannung zuzuführen, wobei beide pulsierende
Spannungen dieselbe Impulswiederholungsfrequenz f haben. Der Wert von f .kann zwischen weiten Grenzen gewählt werden, nämlich zwischen 10 und 10 Hz.
Werte von f ausserhälb dieser Grenzen sind für praktische Anwendungszwecke
weniger geeignet. Wenn man sowohl die Säulenentladung als auch die Zerstäubungsentladung pulsierend betreibt, ist es möglich, hohe Momentanwerte
dieser Ströme zuzulassen, wobei die gesamte Energiedissipierung die gleiche bleibt wie im Fall des Gleichstrombetriebs, Bei einem bestimmten Wert der
Energiedissipierung kann man den Momentanwert der Entladungsströme grosser
wählen, je kleiner das sogenannte Tastverhältnis (Englisch: duty cycle) der pulsierenden Ströme gewählt wird. Dieses Tastverhältnis wird als das Produkt
der Impulsdauer T und der Impulswiederholungsfrequenz f (oder als Quotient der Impulsdauer T und der Impulsperiode i/f) definiert. In einer
erfindungsgemässen Vorrichtung muss das Tastverhältnis der ersten pulsierenden Spannung einen Wert zwischen 0,5 und 10 haben« Wählt man beispielsweise
für das Tastverhältnis der ersten pulsierenden Spannung den Wert 0,1,
so kann man bei derselben Energiedissipierung wie beim Gleichstrombetrieb
einen zehnmal höheren Momentanwert des Zerstäubungsstroms zulassen. In dem Fälle ist die momentane Dichte der durch Zerstäubung erhaltenen Atome angesichts
der mehr als proportionalen Zunahme der Atomdichte zum Zerstäubungsstrom mehr als das Zehnfache der Dichte beim Gleichstrombetrieb* Es
ist zu erwarten, dass dann die Spitzenhöhe des ausgesandten Resonanzstrahlungsimpulses
zumindest um einen Faktor zehn höher sein kann als die Strah-
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lungsintensität beim Gleichstrombetrieb. Um diesen Gewinn der Strahlungsintensität zu erzielen, muss jedoch der Säulenentladungsstrom verhältnismässig
hohe Werte annehmen. Es ist nämlich bekannt, dass eine hohe Intensität und ein schmales Linienprofil nur dann möglich sind, wenn das Verhältnis
der Anzahl anregender Elektronen aus der Säulenentladung in bezug auf die Anzahl der durch Zerstäubung erhaltenen Atome hoch ist (siehe die
deutsche Offenlegungsschrift 1764857 und Appl. Spectrosc, Band 22, Nr. 5,
581 (1968))· Um diese verhältnismässig hohen Säulenentladungsströme zu ermöglichen,
ohne eine unzulässig grosse Energiedissipierung zu erhalten,
muss in einer erfindungsgemässen Vorrichtung auch die Säulenentladung pulsierend betrieben werden.
Versuche, die zu der Erfindung führten, haten überraschenderweise
erwiesen, dass der soeben genannte Gewinn der Strahlungsintensität der ausgesandten Resonanzstrahlung nur dann erzielt werden kann, wenn
die zweite pulsierende Spannung eine Verzögerungszeit fin bezug auf die erste pulsierende Spannung besitzt. Bei einer geeigneten Wahl Von fist es
möglich, mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung fiesonanzstrahlungsimpulse
mit einem sehr schmalen Linienprofil und mit einer Intensität zu erzielen,
die um einen Paktor 100 bis 200 höher ist als die mit den bekannten, mit
Gleichstrom betriebenen Vorrichtungen erhaltene Strahlungsintensität» In
einer erfindungsgemässen Vorrichtung hat ZTeinen Wert, der grosser als
Null und kleiner als 2 T ist.
Es ist vorteilhaft, die impulsdauer T- der zweiten pulsierenden
Spannung nicht grosser zu machen als die Impulsdauer T. der ersten
pulsierenden Spannung, weil dann höhere Momentanwerte dee Säulenentladungsstroms
zugelassen werden können, wodurch höhere Strahlungsintensitäten erzielt werden. Die höchsten Strahlungsintensitäten werden erhalten, wenn
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ferner die Werte der Verzögerungszeit Z" kleiner oder ebensogross wie T
gewählt werden. Es wird daher eine erfindungsgemässe Vorrichtung bevorzugt,
für die Tg < T1 und O^*^ bedeutet.
Die Verzögerungszeit Z~wählt man in einer erfindungsge-
mässen Vorrichtung vorzugsweise grosser oder ebensogross wie die effektive
Diffusionszeit der durch Zerstäubung erhaltenen.Atome. Dann startet nämlich
die Säulenentladung in einem Zeitpunkt, in dem die Atomdichte maximal ist. Die genannte effektive Diffusionszeit ist eine Funktion der Geometrie der
Entladungslampe, der Art der zerstäubten Atome und der Edelgasfüllung des Entladungsgefässes, und sie ist etwa gleich
0,04 Dg ,
V .
V .
worin D der Innendurchmesser der Zerstäubungselektrode und D. der atomare
Diffusionskoeffizient der zerstäubten Atome in dem betreffenden Edelgas ist.
Es wird eine erfihdungsgemässe Vorrichtung bevorzugt, für
die die Impulswiederholungsfrequenz f der pulsierenden Spannungen einen Wert zwischen 50 und 1000 Hz hat. Bei Anwendung der Vorrichtung in der
Spektroskopie zeigt sich nämlich, dass die Feststellung und Verarbeitung des zu messenden Signals am einfachsten sind, wenn f im genannten Bereich
gewählt wird.
Die besten Ergebnisse werden mit einer erfindungsgemässen
Vorrichtung erzielt, die eine in der deutschen Offenlegungsschrift 1764857
beschriebene Entladungslampe enthält. In dieser bevorzugten Vorrichtung werden die Atome durch einen Ionenbeschuss auf eine hohle Zerstäubungselektrode
erhalten. Die Zerstäubungselektrode ist ein Hohlzylinder, der die Säulenentladung koaxial umgibt. Dabei befindet sich zwischen der Zerstäubungselektrode
und dem Fenster des Entladungsgefässes ein hohler, iso-
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lierender Zylinder, der die Säulenentladung koaxial umgibt und dessen
Innendurchmesser kleiner als der der Zerstäubungeelektrode ist und dessen
Länge zumindest gleioh seinem Innendurchmesser ist.
Es ist vorteilhaft, in einer erfindungsgemSssen Vorrichtung
eine Entladungslampe anzuwenden, die in der deutschen Offenlegungsschrift 1764857 beschrieben ist, wobei die Lampe mahrere Zerstfiubungselektroden
1,2, . . . bzw. η enthält, die alle auf der gleichen Achse liegen und durch hohle isolierende Zylinder voneinander getrennt sind. Die Vorrichtung
wird dabei mit Mitteln versehen, um den Zerstäubungselektroden 1,2. . . η abwechselnd einen oder mehrere Spannungsimpulse mit der Impulsdauer T ..,
T1? . . . bzw. T zuzuführen, und ferner mit Mitteln, um den Elektroden
der positiven Säulenentladung Spannungsimpulse zuzuführen, die in bezug auf die den Zerstäubungselektroden 1, 2, ... η zugeführten Impuiee eine
VerzBgerungszeit "Tj, T31 . bzw. T^ besitzen, wobei für jede Zeit ZT' gilt,
dass 0<T' <2T1n ist. Diese Vorrichtung bietet die Möglichkeit, in der
Absorptions- und/oder Fluoreszenzspektroskopie den Gehalt an verschiedenen Elementen in einer Probe zu ermitteln, ohne dass eine Strahlungsquelle ausgewechselt
werden muss.
Eine erfindungsgemässe Vorrichtung wird vorzugsweise in einem
Gerät zum Messen der Absorption und/oder Fluoreszenz von Atom-Resonanzstrahlung
angewendet, insbesondere zur Ermittlung von Spuren von Elementen in einer Probe. Dieses Gerät enthält ferner Mittel zum Feststellen der duroh
die Probe hindurchgelassenen und/oder reemittierten Strahlung. Diese Mittel
enthalten etwa ein strahlungsempfindliches Element, das die gemessene Strahlung in ein elektrisches Signal umwandelt, das durch einen Impulshöhendetektor
gemessen wird.
Besondere Vorteile erzielt man, wenn in einem derartigen
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Gerät eine erfindungsgemässe Vorrichtung mit mehreren Zerstäubungselektroden
angewendet .wird. Die Mittel zum Feststellen der durch die Probe hindurchgelassenen und/oder reemittierten Strahlung enthalten dann einen
photoempfindlichen Detektor und für jede Zerstäubungselektrode eine Torschaltung,
deren Ausgangssignal dem photoempfindlichen Detektor zugeführt
wird und welche Torschaltung durch die den Zerstäubungselektroden zuzu-'führenden
Impulse betätigt wird. Dabei wird beispielsweise die n.Torschaltung
geöffnet, so dass das von der n.Zerstäubungselektrode herrührende
Signal in einem Zeitpunkt V Sekunden nach Anfang des Zerstäubungsspan-'
nungsimpulses an der n.Zerstäubungselektrode durchgelassen wird. Es. ist
mit dieser Vorrichtung möglich, den Gehalt an verschiedenen Elementen in einer Probe gleichzeitig und unabhängig voneinander zu ermitteln.
Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 ein sehematisch.es Au sführungs bei spiel einer erfindungsgemässen
Vorrichtung, und
Figur 2 ein Prinzipschema für ein Gerät zum Messen der Absorption und/oder Fluoreszenz von Atom-Resonanzstrahlung nach der Erfindung,
versehen mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung, die drei Zerstäubungselektroden
enthält.
In Figur 1 bezeichnet 1 die Wand, etwa aus Glas, eines Entladungsgefässes, in dem zwischen einer Kathode 2 und einer Anode 3
eine Säulenentladung stattfinden kann. Das Entladungsgefäss ist mit Argon
bis zu einem Druck von 1 Torr gefüllt. TJm die Säulenentladung herum ist
eine zylinderförmige Zerstäubungselektrode 4 aus Kupfer angeordnet, die
einen Innendurchmesser von 12,5 mm hat. Beidseitig der Zerstäubungselektrode
4 befinden sich die Glaszylinder 5 bzw. 6. Der Zylinder 5 ist von
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dem Glaszylinder 5' umgeben und bildet ein Ganzes damit, welcher letztere
am Boden 7 des Entladungsgefässes festgeschmolzen ist. Der Zylinder 6 ist
vom Glaszylinder 61 koaxial umgeben und bildet ein Ganzes damit. Die Zerstäubungselektrode
4 ist an der Aussenoberfläche mit einem stufenförmigen,
vorragenden Rand versehen, auf dem der Zylinder 61 ruht, und welcher Rand
sich auf dem Zylinder 5' abstützt. Die Glimmerplatten θ dienen zur Zentrierung
und ferner zur Verbesserung der Isolierung, so dass unerwünschte Entladungen vermieden werden. Die im EntladungsgefSss erzeugte Kupferstrahlung
tritt längs der Achse der Säulenentladung durch ein Quarzglasfenster
9 in der Umhüllung 1 nach aussen.
Die Vorrichtung nach Figur 1 enthält ferner einen Impulsgenerator J-O, der der Zerstäubungselektrode 4 eine pulsierende negative
Spannung mit einer Impulswiederholungsfrequenz von 100 Hz und einem Tastverhältnis
von 0,1 zuführt. Mit einem Impulsgenerator ^p- wird den Elektroden
2 und 3 für die positive Säulenentladung eine pulsierende Spannung
mit einer Impulswiederholungsfrequenz von 100 Hz und einem Tastverhältnis von 0,05 zugeführt. Die Säulenimpulse haben eine VerzBgerungszeit ζ*von
etwa 500/usek in bezug auf die ZerstSubungsimpulse. Bei einem Wert der
Säulenentladungsimpulse von 1000 mA und der Zerstäubungsentladungsimpulse
von 50 mA beträgt die SpitzenhÖhe der ausgesandten Kupierstrahlung, gemessen
mit einer Photozelle, I9OO mV. Wird diese Vorrichtung mit Gleichspannungen
betrieben, so beträgt die Kupferstrahlungsintensität bei einem
Säulenstrom von 100 mA und einem Zerstäubungsstrom von 10 mA nur 10 mV.
Messungen an solchen Vorrichtungen wie der soeben beschriebenen Vorrichtung, wobei jedoch die Zerstäubungselektrode aus Kupfer durch
eine Zerstäubungselektrode aus Eisen, Aluminium bzw. Nickel ersetzt ist,
sind in den folgenden Tabellen zusammengefasst. In allen Fällen beträgt
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der Innendurchmesser der Zerstaubungselektrode 12,5 mm und besteht die
Edelgasfüllung aus Argon mit einem Druck von 1 Torr. Die Impulswiederholungsfrequenz
der pulsierenden Spannungen beträgt stets 100 Hz. Die Tabellen führen die Werte des Tastverhältnisses des Zerstäubungsentladungs-
stroms (i ) und des Säulenentladungsstroms (i ) sowie die Impulshb'he
s ζ
dieser Ströme i und i in mA auf. Ferner zeigen die Tabellen die Grosse
sz v
der Verzögerungszeit 1T in msek, Die ausgesandte Atom-Resonanzstrahlung
ist mit einem photoelektrischen Detektor gemessen. Die - Spitzenhöhe (in mV)
des Ausgangssignals dieses Detektors ist ein Mass für die Intensität (i)
der ausgesandten Strahlung. Zum Vergleich ist bei jeder Messung die Strahlungsintensität
I in mV angegeben, die dann erzielt wird, wenn keine Verzögerungszeit
angewendet wird ( "6*= 0). Im Fall der Vorrichtung zum Erzeugen der Eisen-Resonanzstrahlung ist ebenfalls zu Vergleichszwecken das
Ergebnis der Messung bei Gleichstrombetrieb (DC) aufgeführt. Vorrichtung zum Erzeugen von Eisen-Resonanzstrahlung.
| Tastverhältnis | 1Z | i in S |
mA | r in | I in· |
| V | DC | mA | 100 | /usek. | mV |
| DC | 0,1 | 10 | 1000 | - | 10 |
| 0,1 | ti | 100 | It | 0 | 20 |
| ti | 0,05 | Il | 2000 | 800 | 400 |
| 0,1 | It | 100 | It | 0 | 30 |
| It | It | 800 | 450 |
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PHN. 5962.
Vorrichtung zum Erzeugen von Aluminium-Resonanzstrahlung.
| Tastverhältnis | Z | i in S |
iz in | T in | I in |
| S | 0,1 | mA | mA | /UBek. | mV |
| Q,1 | H | 25 | 100 | 0 | 65 |
| Il | 0,1 | Il | ti | 640 | 600 |
| 0,1 | ti | 25 | 250 | 0 | 50 |
| ti | 0,1 | Il | It | 640 | 600 |
| 0,1 | It | 25 | 500 | 0 | θ |
| Il | 0,05 | It | η | 640 | 700 |
| 0,1 | Il | 25 | 500 | 0 | 10 |
| (I | 0,025 | ti | It | 550 | 560 |
| 0,1 | • I | 25 | 1000 | 0 | 15 |
| Il | 0,0125 | Il | ■ I | 650 | 700 |
| 0,1 | Il | 25 | 2000 | 0 | 15 |
| Il | It | It | 650 | 760 |
| Tastverhältnis | \ | i in S mA |
mA | Y in /usek |
I in mV |
| i S |
0,1 | 50 | 500 | 0 | 50 |
| 0,1 | Il | Il | tt | 600-1000 | 175 |
| Il | 0,05 | 50 | 1000 | 0 | θ |
| 0,1 | It | H | K | 600-1000 | 225 |
| Il | 0,025 | 50 | 2000 | O | 7 |
| 0,1 | Il | Il | ti | 600-1000 | 260 |
| Il | 0,05 | 100 | 1000 | 0 | 100 |
| 0,05 | M | It | Il | 600-1000 | 500 |
| Il | 0,025 | 100 | 2000 | 0 | 20 |
| 0,05 | tt | M I J |
»» | 600-1000 | 640 I |
| Il |
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-13- ' PHN. 5962.-
Pigur 2 zeigt das Prinzipschema eines erfindungsgemässen
Geräts zum Messen der Absorption und/oder Fluoreszenz von Ätom-Resonanzstrahlüng.
Das Gerät enthält eine Entladungslampe j50_, die mit drei Zerstäubungselektroden
33» 34 und 35 etwa aus Kupfer, Eisen bzw. Nickel versehen ist. Die Zerstäubungselektroden umgeben alle die Entladungsstrecke der
positiven Säulenentladung zwischen der Kathode 31 und der Anode 32.. Das
Gerät enthält ferner einen Impulsgenerator _40, der der Steuereinheit JjiO
Steuerimpulse abgibt. Diese Steuereinheit ^O liefert abwechselnd einen
oder mehrere Spannungsimpulse zu den Zerstäubungselektroden 33» 34 und und ausserdem synchron zu diesen Spannungsimpulsen Steuerimpulse zur Verzögerungseinheit
j>0_. Die Verzögerungseinheit 6Ό gibt die zuletzt genannten
Steuerimpulse mit einer Verzögerungszeit 2T1* £"« bzw, T* an die Torschaltung
je) und ebenfalls an die Steuereinheit _80 weiter. Die Steuereinheit
8K) liefert synchron zu den zugeführten (verzögerten), Steuerimpulsen
Spannungsimpulse zur Anode 32. Die Säulenspannung wird mithin stets in den
Zeitpunkten "Z" , 1TT bzw, 1ZT, ausgelöst, nachdem die Zerstäubungsspannungsi£pulse
an den Elektroden 33» 34 bzw. 35 ausgelöst werden. Die durch die Lampe ausgesandte Atom-Resonanzstrahlung wird durch eine photoempfindliche
Zelle J2£ festgestellt, die die Strahlungsimpulse in Spannungsimpulse umwandelt.
Diese, ein Mass für die Intensität der ausgesandten Atom-Resonanzstrahlung darstellenden Spannungsimpulse werden über die Torschaltung 70 '
einem Impulshöhenmesser 100 zugeführt, so dass die Strahlungsimpulse, die
durch von den Elektroden 33» 34 bzw. 35 herrührende Atome ausgesendet
werden, einzeln gemessen werden.
309818/1057
Claims (1)
- -14- PHN. 5962.PATENTANSPRÜCHE :/ 1. ) Vorrichtung zum Erzeugen modulierter Atom^Resonanzstrahlung, mit einem mit Edelgas gefüllten Entladungsgefäss, versehen mit einem die erzeugte Resonanzstrahlung hindurchlassenden Fenster, mit zwei Elektroden, zwischen denen beim Betrieb der Vorrichtung eine positive Säulenentladung aufrechterhalten wird, und mit zumindest einer hohlen Zerstäubungselektrode, die das Element enthält, dessen Resonanzstrahlung gewünscht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung auf an sich bekannte Weise Mittel enthält, um der Zerstäubungselektrode eine erste pulsierende Spannung zuzuführen, dass die Vorrichtung ferner Mittel enthält, um den Elektroden für die positive Säulenentladung eine zweite pulsierende Spannung zuzuführen, wobei die Impulswiederholungsfrequenz f der zweiten pulsierenden Spannung gleich derjenigen der ersten pulsierenden Spannung ist und einen Wert zwischen 10 und 10 Hz hat, dass das Produkt der Impulswiederholungsfrequenz f und der Impulsdauer T1 der ersten pulsierenden Spannung einen Wert zwischen 0,5 und 10~^ hat und dass die zweite'pulsierende Spannung in bezug auf die erste pulsierende Spannung eine VerzSgeruingszeit Z" besitzt, wobei 0<T<2T1 ist.2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassdie Impulsdauer T„ der zweiten pulsierenden Spannung kleiner oder ebensogross ist wie T , und dass 0<""ZT<C.T.. bedeutet.5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dassT^ ist, wobei D der Innendurchmesser der Zeretäubungaelek-trode und D. der atomare Diffusionskoeffizient des durch die Zerstäubungs-Aelektrode gelieferten Atomdampfes ist.4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulswiederholungsfrequenz f einen zwischen 50 und 1000 Hz liegenden Wert hat.309818/1057' -15- PHN. 5962.5· Vorrichtung nach Anspruch 1,2, J oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der positiven Säulenentladung oder deren Verlängerung das Fenster schneidet, dass die hohle Zerstäubungselektrode ein .Hohlzylinder ist, der die Säulenentladung koaxial umgibt, und dass zwischen der Zerstäubungselektrode und dem Fenster ein hohler isolierender Zylinder vorhanden ist, der die Säulenentladung koaxial umgibt und dessen Innendurchmesser kleiner als der der Zerstäubungselektrode ist und dessen Länge zumindest gleich seinem Innendurchmesser ist.6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäss mehrere Zerstäubungselektroden 1,2. , . bzw. η enthält, die alle auf der gleichen Achse liegen und durch hohle isolierende Zylinder getrennt sind, dass die Vorrichtung Mittel enthält, um den Zerstäubungselektroden 1,2, . . . η abwechselnd einen oder mehrere Spannungsimpulse mit der Impulsdauer ^11* T1? · "· · bzw. T. zuzuführen, und dass die Vorrichtung ferner Mittel enthält um den Elektroden für die positive Säulenentladung Spannungsimpulse zuzuführen, die in bezug auf die den Zerstäubungselektroden 1, 2, . . . η zugeführten Impulse eine Verzogerungszeit ^1* ^p · · t bzw. 1ZT aufweisen, wobei für jede Zeit ^* gilt, dass 0(1ZT ^2T1 bedeutet,7. Gerät zum Messen der Absorption und/oder Fluoreszenz von Atom-Resonanzstrahlung, insbesondere zur Ermittlung von Spuren von Elementen in einer Probe, versehen mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, und mit Mitteln zum Feststellen der durch die Probe hindurchgelassenen und/oder reemittierten Strahlung.8. Gerät zum Messen der Absorption und/oder Fluoreszenz von Atom-Resonanzstrahlung, insbesondere zur Ermittlung von Spuren von Elementen in einer Probe, versehen mit einer Vorrichtung nach Anspruch 6, und309818/1057-16- PHN. 5962.mit Mitteln zum Feststellen der durch die Probe hindurchgelassenen und/ oder reemittierten Strahlung, welche Mittel einen photoempfindlichen Detektor und für jede Zerstäubungselektrode eine Torschaltung enthalten, der das Ausgangssignal des photoempfindlichen Detektors zugeführt wird und welche Torschaltung durch die der Zerstäubungselektrode zuzuführenden Impulse betätigt wird.309818/1057ι * ■Leerseite
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