DE1244956B - Metall-Hohlkathodenlampe zur Erzeugung von lichtstarken Atom- und Molekuelspektren - Google Patents

Description

• Metall-Hohlkathodenlampe zur Erzeugung von lichtstarken Atom- und Molekülspektren In jüngster Zeit wird versucht, den von Paschen 1916 beschriebenen Hohlkathodeneffekt neben der Untersuchung von Molekülspektren, insbesondere auf die Erzeugung lichtstarker Atomspektren, bei der Emissionsspektralanalyse zu verwenden. Dies gelingt aber nicht ohne weiteres, da bei den aus verschiedenen Gründen hier notwendigen hohen Lichtintensitäten ausschließlich im Bereich des anormalen Kathodenfalls gearbeitet werden muß. Bei den hier vorherrschenden Spannungsverhältnissen nehmen aber bereits wieder alle leitenden (metallischen), im Vakuumbereich liegenden Oberflächen an der Entladung teil. Das heißt, neben der am meisten Energie verbrauchenden und daher am stärksten leuchtenden Hohlkathodenentladung überziehen sich alle blanken Teile der Kathode mit negativem Glimmlicht. Dieses störende Glimmlicht macht die bisherigen Hohlkathodenausführungen für einen spektralanalytischen Einsatz bei Stromstärken über 300 mA bis zu etwa 2 A unmöglich.
• Stand der Technik Die heute in der Atomabsorptionsspektroskopie zur Anwendung gelangenden Hohlkathoden sind mehr oder weniger Abwandlungen einer Geißlerschen Röhre, bei denen meist eine drahtförmige Anode einer zu einem Zylinder ausgebildeten Kathode gegenübersteht. Andere Typen wiederum, die mehr zur Untersuchung von Hyperfeinstrukturen herangezogen wurden, gehen mehr von der Schülerschen Anordnung aus, bei der zwei kräftige, runde, wassergekühlte Metallblöcke in ein zylindrisches Glasrohr vakuumdicht eingekittet sind. In den einen dieser Blöcke, dem Kathodenblock, wird ein Kathodentöpfchen, das entweder aus dem anzuregenden Material ausgeführt ist, oder in das das anzuregende Material (Nichtleiter) eingeschüttet wird, eingesteckt.
• All diese Anordnungen haben den Nachteil, daß sämtliche metallischen Außenpartien der Kathode, die sich im Vakuum befinden, bei höheren Stromstärken an der Entladung teilnehmen können.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hohlkathode zu schaffen, bei der durch entsprechende Gestaltung der die Kathode bildenden Teile ein Entladungsansatz an den Außenpartien der Kathode vermieden wird. Dieses Ziel wird bei einer Vorrichtung zur Erzeugung von lichtstarken Atom- und Molekülspektren, bestehend aus einer wassergekühlten zylindrischen Anode und einem ebenfalls wassergekühlten Kathodenblock mit zylindrischer Bohrung, in die das zylindrische und mit Bohrung versehene Kathodentöpfchen eingepreßt wird, erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß das Kathodentöpfchen einen ringförmigen Rand aufweist, der mit einer zwischen ihm und der auf der Stirnseite des Kathodenblocks aufliegenden ringförmigen Quarzplatte in planparalleler Berührung steht, und daß ein Hohlzylinder aus isolierendem Material vorgesehen ist, der mit seinem stirnseitigen nach innen reichenden Rand auf dem Quarzring planparallel aufruht und dessen Innenwand mit einer den Kathodenblock umhüllenden Isolierung in Berührung steht.
• Diese den Kathodenblock umhüllende Isolierung muß so ausgebildet sein, daß nach Zusammenbau der Teile das Hohlkathodentöpfchen sowohl horizontal (dem Durchmesser nach) als auch vertikal (der Länge der Anode nach) inmitten der Anode zu liegen kommt. Die Form dieser Isolierung ergibt sich daher als Scheibe mit aufgesetztem Zylinder. Alle Dbergänge, sowohl der den Kathodenblock umhüllenden Isolierung zu dem Hohlzylinder und von diesem zu der Quarzplatte, stehen in planparalleler Berührung.
• Zum besseren Wärmeübergang hat es sich als günstig erwiesen, das Hohlkathodentöpfchen in einer Kathodenkappe festzuklemmen und mit dieser an den Kathodenblock anzupressen.
• Für besondere Analysenzwecke, wo von der Anode eventuell abdampfendes Material stören könnte, wurde die Anode auswechselbar gestaltet. Besonderes Augenmerk wurde auch auf die Analyse von Gasen oder Dämpfen gerichtet, die für sich oder zusammen mit dem Spülgas durch eine eigene Leitung des Kathodenblocks in die Hohlkathode eingeführt werden können.
• Beschreibung (s. Figur) In die runde Bodenwanne 1 werden beim Zusammenbau nacheinander der Kathodenblock 2. der Iso- In tor 33 und der zylindrische Anodenblock 4 einge, legt. Das Zusammenpressen dieser Teile erfolgt nach dem Auflegen des Deckels 5 beim Evakuieren durch den Außendruck.
• Der Kathodenblock 2 aus Kupfer oder Messing ist wassergekühlt und besitzt eine Kathodenkappe 21 zum Aufschrauben, wobei das Hohlkathodentöpfchen 22 auf den Kathodenblock 2 gepreßt wird. Das Hohlkathodentöpfchen 22 wird in dieser Kathodenkappe 21 mit zwei Schrauben 23 festgeklemmt. Die zwischen dem Töpfchen 22 und der Kappe 21 eingeklemmte Quarzplatte 31 und der über das Ganze gestülpte Quarzzylinder 32 isoliert zusammen mit dem Isolator 33 den Kathodenblock 2 gegen Ansatz von negativem Glimmlicht. Der Isolator 33 aus Kunststoff oder anderem isolierendem Material dient sowohl als Dichtung für das Vakuum als auch als Isolator 33 von Anode 4 gegen Kathode 2 und verhindert außerdem den Ansatz von Glimmlicht an den unteren Partien des Kathodenblocks 2. Dieser Anodenblock 4 ist mit einer Wasserkühlung 42 versehen und trägt in konischer Fassung eine eiserne Anode 41, die gegen Anoden (nicht dargestellt) aus anderen Metallen oder plattierten Anoden (nicht dargestellt) ausgetauscht werden kann. Die Hohlkathodenlampe ist mit einem Deckel s versehen, der zugleich als Öffnung beim Auswechseln der Hohlkathodentöpfchen 22 dient. Durch den Kathodenblock 2 können durch die Spülgasleitung 25 anzuregende Gase und/oder Dämpfe und/oder Spülgas geleitet werden. Die gesamte Hohlkathodenlampe ist nach Lösen der Wasser- und Vakuumanschlüsse 24, 42 und 43 innerhalb 10 Sekunden auseinandernehmbar.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Erzeugung von lichtstarken Atom- und Molekülspektren, bestehend aus einer wassergekühlten zylindrischen Anode und einem ebenfalls wassergekühlten Kathodenblock mit zylindrischer Bohrung, in die das zylindrisch gebohrte Kathodentöpfchen an die Kathodeninnenwand angepreßt ist, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Kathodentöpfchen (22) einen ringförmigen Rand aufweist, der mit einer zwischen ihm und der auf der Stirnseite des Kathodenblocks (2) aufliegenden ringförmigen Quarzplatte (31) in planparalleler Berührung steht, und daß ein Hohlzylinder aus isolierendem Material (32) vorgesehen ist, der mit seinem stirnseitigen nach innen reichenden Rand auf dem Quarzring (31) planparallel aufruht und dessen Innenwand mit einer den Kathodenblock (2) umhüllenden Isolierung (33) in Berührung steht.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenblock (2), der Isolator (33) zwischen Anoden- und Kathodenblock (2, 4) und der Anodenblock (4) in einer gemeinsamen nach außen isolierenden Bodenwanne (1) angeordnet sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem als Scheibe mit aufgesetztem Zylinder ausgebildeten Isolator (33) die Kathode (2) zentral innerhalb der Anode (4) angeordnet ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der zu analysierenden Substanz bestehende oder die zu analysierende Substanz enthaltende Hohlkathodentöpfchen (22) in einer auf den Kathodenblock (2) aufschraubbaren Kathodenkappe (21) festgeklemmt und mittels dieser an den Kathodenblock (2) gepreßt ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (41) vom Anodenblock (4) getrennt und auswechselbar ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (41) in dem Anodenblock (4) konisch eingepreßt ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenblock (2) mit einer Zuleitung (25) für die zu analysierenden Dämpfe oder Gase und/oder für das Spülgas versehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: USA: Patentschriften Nr. 2 457 891, 2 909 777; Annalen der Physik, 1953, Bd. 13, S. 165 bis 168; Zeitschrift für Physik, Bd. 93, 1935, S. 611 bis 619.