DE4243210A1 - Hochleistungsstrahler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochleistungsstrah­ ler mit wenigstens einem gasgefüllten Entladungsraum ge­ mäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die aus der EP-A-0 245 111 bekannten Hochleistungsstrah­ ler sind aus zwei konzentrisch angeordneten Rohren aus Quarz aufgebaut. Eine Hochspannungselektrode ist in dem inneren Rohr angeordnet. Der Ringraum zwischen den beiden Rohren dient als Entladungsraum. Eine Massenelektrode, die als Gitternetzelektrode, in Form von Leiterbahnen, dünnen Metallfilmen oder Metallnetzen ausgebildet ist, ist auf die Außenfläche des äußeren Rohres aufgebracht. Dieses führt auf Grund der Geometrie der Massenelektrode zur Abschattung der austretenden Strahlung und somit zu einem reduzierten Wirkungsgrad des Hochleistungs­ strahlers. Zu dem erzeugen die verwendeten Netzelektroden schon nach wenigen Betriebsstunden eine deutliche Schädigung der Röhrenoberfläche durch Sputtereffekte, die ebenfalls zu Strahlungsverlusten führen.

Der Erfindung liegt ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen Hochlei­ stungsstrahler aufzuzeigen, bei dem diese Nachteile aus­ geschlossen sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Eine Abschattung der aus dem Entladungsraum austretenden Strahlung wird durch die Verwendung einer transparenten Außenelektrode vermieden. Bei dem erfindungsgemäßen Hoch­ leistungsstrahler wird bespielsweise mit Hilfe eines Plasmas eine gasförmige Außenelektrode erzeugt. Um die Ausbildung eines solchen Plasmas zu ermöglichen, wird der Hochleistungsstrahler von einer Vakuumkammer begrenzt. Durch Reduzierung des Drucks in der Vakuumkammer kann erreicht werden, daß um die Außenfläche des Entladungs­ raums ein Plasma brennt. Dieses Plasma ermöglicht einen Ladungstransport zur Vakuumkammer, die an Masse angeschlossen ist. Eine transparente Außenelektrode kann auch mit Hilfe eines elektrischen Feldes ausgebildet werden. Der so ausgebildete Hochleistungsstrahler weist gegenüber den bekannten Einrichtungen dieser Art eine bis zu 30% höhere Strahlungsleistung auf.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.

Die einzige zur Beschreibung gehörende Figur zeigt einen Hochleistungsstrahler 1, der eine Vakuumkammer 2, einen Entladungsraum 3 und eine Innenelektrode 4 aufweist. Die Vakuumkammer 2 wird durch einen quaderförmigen Körper mit beispielsweise rechteckigem Querschnitt gebildet. Die Be­ grenzungsflächen 2F der Vakuumkammer 2 sind aus Kunst­ stoff, Metall oder Quarz gefertigt. Im Inneren der Va­ kuumkammer 2 ist der Entladungsraum 3 angeordnet. Er wird durch ein zylinderförmiges Bauteil aus Quarzglas be­ grenzt, das an beiden Enden verschlossen ist. Innerhalb des Entladungsraumes 3 ist die Hochspannungselektrode 4 angeordnet. Sie kann, wie hier gezeigt, als Innendraht­ elektrode ausgebildet sein. Es besteht auch die Möglich­ keit, die Hochspannungselektrode 4 als Gitternetzelek­ trode auszubilden. Ihr elektrischer Anschlußpol 4 ist isoliert aus dem Entladungsraum 3 und der Vakuumkammer 2 nach außen geführt und an eine Wechselspannungsquelle 10 angeschlossen, deren zweiter Anschlußpol mit der Außen­ fläche 2F der Vakuumkammer 2 verbunden ist. Diese ist an Masse angeschlossen. Die an der Innendrahtelektrode 4 an­ liegende Spannung beträgt einige kV. Der Entladungsraum 3 ist mit einem Gas gefüllt. Die Art des Gases richtet sich nach der gewünschten Wellenlänge der zu erzeugenden UV- Strahlung. Für die Erzeugung von inkohärenter UV- Strahlung in einem Wellenlängenbereich zwischen 60 nm und 320 nm können als Füllung Gase oder Gasgemische verwendet werden. Helium ist für 60 bis 100 nm, Neon für 80 bis 90 nm, Argon für 107 bis 165 nm, Xenon für 160 bis 190 nm, Stickstoff für 337 bis 415 nm, Krypton für 124, 140 bis 160 nm, Krypton und Fluor sind für 240 bis 255 nm, Queck­ silber für 185 bis 254 nm, Selen für 196 nm, 203 nm, 206 nm, Deuterium 150 bis 250 nm, Xenon und Fluor sind für 400 bis 550 nm sowie Xenon und Chlor für 300 bis 320 nm geeignet. Auf Grund der Spannung, die an der Innendraht­ elektrode 4 anliegt, und einem Druck von 0,1 bis 100 mbar, vorzugsweise 1 mbar, in der Vakuumkammer 2 bildet sich auf der Außenfläche 3F des Entladungsraumes 3 ein Plasma 5 aus. Dieses übernimmt die Funktion einer Außen­ elektrode und ermöglicht einen Ladungstransport zu der an Masse liegenden Vakuumkammer 2. An Stelle des Plasmas kann auch ein elektrischen Feldes um die Außenfläche 3F des Entladungsraums 3 ausgebildet werden. Hierdurch wer­ den freie Ladungsträger auf der Außenfläche 3F des Entladungsraums 3 influenziert. Diese bewirken ebenfalls einen Ladungstransport zur Begrenzungsfläche 2F der Vakuumkammer 2.

Claims (7)

1. Hochleistungsstrahler (1) mit einem Entladungs­ raum (3) innerhalb dessen eine Hochspannungselektrode (4) angeordnet und der von eine Außenelektrode (5) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenelektrode (5) transparent ausgebildet ist.

2. Hochleistungsstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Plasma die Außenelektrode (5) bildet.

3. Hochleistungsstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Feld die Außen­ elektrode (5) bildet.

4. Hochleistungsstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladungsraum (3) in einer Vakuumkammer (2) angeordnet ist.

5. Hochleistungsstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung des Plasmas der Druck in der Vakuumkammer (3) auf 0,1 mbar bis 100 mbar, vorzugsweise auf 1 mbar eingestellt ist.

6. Hochleistungsstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenelektrode (4) an eine Wechselspannungsquelle (10) angeschlossen ist, die mit der an Masse angeschlossenen Vakuumkammer (2) in Verbindung steht.

7. Hochleistungsstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenelektrode (4) an eine Wechselspannung von einigen kV angeschlossen ist.