-
GASENTLADUNGSRö.HRE Die Erfindung betrifft eine Gasentladungsröhre
gemäß dem Oberbegriff des. Patentanspruchs 1. Insbesondere handelt es sich um eine
verbesserte Helium-Resonanzlampe. Derartige Lampen werden üblicherweise als Quellen
für ultraviolette Strahlung, beispielsweise in der Photoelektronen-Spektroskopie
verwendet.
-
Ein Beispiel einer Helium-Resonanzlampe gemäß dem Stand der Technik
ist in Figur 1 dargestellt. Die Lampe arbeitet.
-
derart, daß im wesentlichen reines Helium durch eine Entladungsröhre
11 gelangt, in welcher eine elektrische Entladung zwischen einem Paar getrennter
Elektroden 13, 15 erzeugt wird. Die elektrische Entladung ionisiert die Helium-Atome,
welche dann Strahlung bei der charakteristischen Wellenlänge von He I von 584.3
i ausenden.
-
Es ist auch möglich, die Heliumatome in der Entladungsröhre doppelt
zu ionisieren, so daß sie Strahlung bei der charakteristischen Wellenlänge von He
II bei 304 Å aussenden. Die sich ergebende Strahlung von He loder He II und das
strömende Helium gelangen von der Entladungsröhre durch die Öffnung 16, in welchem
Zeitpunkt. das Helium aus dem System durch öffnungen 17, 19, 21, 23 gelangt. Die
Strahlung gelangt dann durch die Öffnung 25 und steht zur Verwendung bereit.
-
Um die elektrische Eingangs leistung für die Entladungsröhre in eine
Strahlung von He I und He II wirksam umzuwandeln,
muß das erregte
Helium einen Reinheitsgrad von mehr als 99, 999 % aufweisen. Falls in dem Helium
irgendwelche bedeutenden Verunreinigungen enthalten sind, wird der Entladungsstrom
vorzugsweise die Verunreinigungsatome erregen und dadurch Leistung von der gewünschten
Heliumlinie auf die Verunreinigungslinien ableiten. Nach dem Stand der Technik wird
das in der Entladungsröhre verwendete, reine Helium typischerweise dadurch erhalten,
daß Helium durch eine Heliumquelle 27 mit 99,999 % reinem Helium durch ein mehrstufiges
Reinigungsverfahren gepumpt wird. Typischerweise werden drei Verfahrensstufen verwendet.
Das Helium wird zunächst durch ein Zeolit-Sieb 29 bei der Temperatur von flüssigem
Stickstoff gepumpt, wonach es durch heiße Späne aus Kupfer und Kupferoxid 31 strömt.
Schließlich gelangt es durch Aktivkohle 33 bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff.
Dieses Verfahren ist aufwendig und erfordert eine komplizierte Reinigungseinrichtung
ausserhalb der Entladungslampe. Auch ist es erforderlich, daß teueres Helium mit
hohem Reinheitsgrad kontinuierlich dem System zugeführt wird, damit es die Endreinigungsstufen
durchläuft, bevor es in der Entladungsröhre angeregt wird.
-
Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, eine Entladungslampe
zu schaffen, in welcher keine externen Reinigungseinrichtungen erforderlich sind.
-
Ausgehend von einer Gasentladungsröhre der-eingangdgenannten Art wird
diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine der Elektroden des Elektrodenpaares aus einem
Gettermaterial hergestell; ist.
-
Vorzugsweise kann bei eine4rersiegelten Helium-Resonanzlampe die Kathodenelektrode
aus einem Gettermaterial hergestellt werden. Die Lampe kann eine Glashülle aufweisen
und die Elektrode wird mit einem höheren Potential betrieben
als
die Kathode, um eine Entladung der Röhre hervorzurufen. Wenn die Ionen in dem Entladungsstrom
von der Anode auf die Kathode auftreffen, zerstäuben sie etwas Gettermaterial der
Kathode auf die Innenseite der Glashülle, welche den Entladungsweg ausbildet. Frisches
Gettermaterial, welches kontinuierlich den Wänden der Entladungsröhre zugeführt
wird, entfernt jegliche Verunreinigungen, welche sich in dem Helium befinden können.
-
Da der gleiche elektrische Entladungsstrom,welcher zur Erregung des
Heliums erforderlich ist, für die Zerstäubung des Gettermateriales verwendet wird,
sind keine besonderen Elektroden, Leitungen, Röhrenaufbauten oder Netzgeräte erforderlich.
Auch kann die Lampe mit einer billigen Heliumquelle betreiben werden, bei welcher
der Reinheitsgrad des Heliums den üblichen Anforderungen beim Schweißen entspricht.
Schließlich ist es vorteilhaft, daß keine langen Aufwärmungszeiten erforderlich
sind; die Resonanz lampe nimmt einen stabilen Betrieb in dem Augenblick auf, in
welchem sie eingeschaltet wird.
-
Im folgenden werden der Stand der Technik und ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
anhand der Zeichnungen erläutert; es stellen dar: Fig. 1 eine Heliumentladungslampe
mit einer externen Heliumreinigungs"einrichtung gemäß dem Stand der Technik; Fig.
2 eine Heliumentladungslampe mit einer aus einem Gettermaterial aufgebauten Kathode.
-
Gemäß Fig. 2 enthält eine versiegelte Heliumentladungslampe eine zylindrische
Hülle 35, welche typischerweise aus Glas besteht. Ein dünnes luminium-fenster 36
ist typischerweise 1500 A dick und wird zur Abdichtung eines Endes der Hülle verwendet.
Ein Metallstreifen 37 an der Innenseite der Hülle 35 dient als Anode, wobei diese
elektrisch
mit der Hochspannungsseite einer Spannungsquelle 39 verbunden ist. Auch ist innerhalb
der Hülle 35 eine Kathode 41 angeordnet, welche aus einem Gettermaterial, beispielsweise
Titan hergestellt ist. Andere Gettermaterialien, beispielsweise Tantal, Barium,
Magnesium, Aluminium, Caesium, Strontium oder Uran können ebenfalls verwendet werden.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Getterkathode eine hohle, zylindrische
Kathode, aber es können auch andere Anordnungen verwendet werden. Die Getterkathode
41 ist elektrisch mit der Widerspannungsseite der Spannungsquelle 39 verbunden.
-
Im Betrieb wird die Lampe-mit Helium gefüllt, welches den gewöhnlichen
Reinheitsforderungen beim Schweißen entsprechen kann, und die Lampe wird dann abgedichtet.
-
Wenn die Spannungsquelle 39 aktiviert ist, wird zwischen der Anode
37 und der Getterkathode 41 eine Potentialdifferenz erzeugt. Zwischen den Elektroden
findet eine elektrische Entladung entlang des durch das Helium hergestellten Ladungsweges
statt. Wenn die positive bei der Entladung gebildeten Ionen auf die Getterkathode-auftreffen,
zerstäuben sie etwas Gettermaterial der Kathode auf die Innenseite der Hülle 35.
Das frischzerstäubte Gettermaterial sammelt kontinuierlich jegliche in dem Helium
enthaltenen Verunreinigungen. Es sind Entladungslampen dieser Art mit einer hohlen
zylindrischen Kathode betrieben worden, in denen die Verunreinigungen von gewöhnlichem
zum Schweißen verwendeten Helium der Lampe zugeführt und bis zu einem Reinheitsgrad
von 99,999 % in der Röhre entfernt worden sind.
-
Die gleiche:.Entladung, welche das Gettermaterial von der Kathode
zerstäubt, erregt auch die Heliumatome oder Ionen in der Röhre. Das erregte Helium
sendet Strahlung bei den charakteristischen Linien He I oder He II aus, welche
durch
das Aluminiumfenster 36 übertragen werden. Die übertragungscharakteristik des Fensters
36 zeigt einen scharfen Knick bei Wellenlängen, die größer als die Linie He I (584
i) sind, so daß jegliche Strahlung von den restlichen Verunreinigungen in der Röhre
aus dem Strahl eliminiert wird, wenn dieser durch das Aluminiumfenster 36 gelangt.
-
Die gesamte Vorrichtung ist in einem in sich abgeschlossenen Gehäuse
enthalten, und es wird eine Helium-Entladungslampe geschaffen, die ab dem Einschaltzeitpunkt
betrieben werden kann und Helium mit dem zum Schweißen verwendeten Reinheitsgrad
benutzt, um eine Strahlung aus He I oder He II mit hoher Qualität zu erzeugen, ohne
eine externe Reinigungseinrichtung, Netzgeräte oder andere elektronischen Einrichtungen
zu verwenden.