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Die
Erfindung betrifft eine elektrodenlose Gasentladungslampe, welche
mit einer Gasmischung gefüllt
ist und eine entsprechende gasspezifische elektromagnetische Resonanzstrahlung
erzeugt, wobei das Lampengefäß, d.h.
das Entladungsgefäß aus Glas
besteht.
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Lampen
dieser Art werden für
Resonanzmessungen beispielsweise mit einer Stickoxidfüllung im
ultravioletten Spektralbereich eingesetzt. Diese Lampen weisen dabei
keine inneren, d.h. innerhalb des Glaskörpers eingebrachten Elektroden
auf. Die entsprechende gasspezifische Strahlung wird durch eine
Plasma-Entladung erzeugt. Wichtige Betriebsparameter sind daher
zum einen die gefüllten
Konzentrationsverhältnisse
der Gasfüllung
sowie derjenige Partialdruck des Gases bzw. der Gaskomponente, die
für die
erwünschte
Strahlung maßgeblich
ist. Die genannte Plasma-Entladung wird dabei über eine hochfrequent beaufschlagte
Spule erzeugt. Die Strahlungserzeugungsmechanismen bei der Plasma-Entladung
sind im wesentlichen Stoßionisationsvorgänge. Bei
diesen Stoßionisationsvorgängen werden
die Moleküle
des Gases entweder dissoziiert und/oder teilweise oder ganz von
ihren Elektronenhüllen
befreit. Die dazu nötige
Energie entnimmt das Gas aus dem Hochfrequenzfeld.
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Durch
die Tatsache, daß die
genannten Lampen keine Elektroden besitzen, ist auch die sonst übliche Gasaufzehrung
an Elektroden hierbei nicht vorhanden. Elektrodenlose Lampen dieser
Art sind in den meisten Fällen
fest in ein Lampengehäuse
eingebaut. Es ist dabei vorgesehen, daß die Lampe nur im Falle der Beschädigung gewechselt
werden sollte. Da die Entladungslampe, die mit einer spezifischen Füllung gefüllt ist,
in der Regel auch eine spezifische Strahlung bzw. Strahlung in einem
spezifischen Spektralbereich erzeugt, muß bei Resonanzmessungen unterschiedlicher
Gase auch jeweils eine andere Strahlungsquelle verwendet werden.
Oftmals sind die Lampen Gegenstand einer gesamten Meßeinrichtung.
So müssen
dann im Falle unterschiedlicher zu vermessender Gaskomponenten die
Strahlungsquellen oft aufwendig mitsamt ihrem Gehäuse und ggf.
elektronischen Komponenten ausgetauscht werden. Zudem ergibt sich
ein weiteres Problem der optimierten Justage der gewünschten
emittierten Strahlung. Bei unterschiedlichen Gasentladungslampen ergeben
sich natürlich
aufgrund einer entweder anderen Befüllung oder einer Beaufschlagung
bei anderen Energien unterschiedliche Optimalparameterter jede Lampe.
Um eine optimale Strahlungsemission in jedem Fall zu gewährleisten,
bedarf es daher bei Entladungslampen der bekannten Art oft auch des
Austausches von elektronischen Komponenten. Insgesamt wird damit
der Wechsel der Strahlungsquelle aufwendig.
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Aus
der Schrift „The
Review of Scientific Instruments",
Vol. 32, 1961, Nr. 6, S. 688-692, ist eine elektrodenlose Entladungslampe
mit einer aus einer Gasmischung bestehenden Gasfüllung zur Erzeugung einer entsprechenden
gasspezifischen Resonanzstrahlung bekannt. Das Lampengefäß besteht aus
Glas. Die Entladungslampe ist innerhalb eines metallischen, mit
einem Deckel verschließbaren
Gehäuses
angeordnet. Das Lampengefäß samt Hochfrequenzspule
sowie elektronische Elemente sind auf einer Montageplatte angeordnet.
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Die
Schrift
DE 36 17 110
A1 offenbart eine Lampe zur Erzeugung von Gas-Resonanzstrahlungen,
bei der das Lampengefäß aus zwei
Gefäßabschnitten
unterschiedlichen Durchmessers besteht. Das Gefäß mit dem größeren Durchmesser
dient als Vorratsgefäß, während in
dem anderen die Resonanzstrahlung erzeugt wird.
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Der
Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine elektrodenlose Lampe der
gattungsgemäßen Art
dahingehend weiterzubilden, daß der
Wechsel derselben einfacher ist.
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Die
gestellte Aufgabe wurde erfindungsgemäß bei einer elektrodenlosen
Lampe der gattungsgemäßen Art
entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Das
Wesen der Erfindung besteht hierbei darin, die Hochfrequenzspule
direkt auf einer Leiterplatte zu fixieren. Innerhalb der Hochfrequenzspule
ist dann die elektrodenlose Lampe, d.h. der Glaskörper derselben
eingeschoben. Die Leiterplatte ist dabei direkt und wärmeleitend
mit dem oder ggfs. einem Teil des Deckels verbunden, mit dem das
Lampengehäuse
insgesamt verschlossen wird. Damit wird erreicht, daß bei Öffnen des
Deckels die Lampe mitsamt ggf. elektronischen Elementen auf der
Leiterplatte und mitsamt der HF-Spule aus dem Gehäuse entnommen
werden kann. Die Leiterplatte ist dabei mit dem metallischen Deckel über Wärmeableitungselemente verbunden.
Diese führen
die von der HF-Spule und von dem Ansteuertransistor erzeugte Wärme in geeigneter
Weise aus dem Lampengehäuse
heraus und nach außen
auf eine geeignete Abstrahlfläche ab.
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Der
Deckel ist in Form und Material derart beschaffen bzw. gestaltet,
dass er in montierter Solllage das Gehäuse HF-dicht abschließt.
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In
der Soll-Position des montierten Lampengehäuses, d.h. mit eingebrachtem
Deckel, auf welchem die Lampenelemente angeordnet sind, weist das
Gehäuse
wiederum eine Öffnung
an der Stelle auf, an der die Strahlung emittierende Fläche des Lampengehäuses in
dieser Soll-Einbaulage liegt. Diese Öffnung ist gegenüber der
abstrahlenden Fläche
etwas überdimensioniert,
so daß in
dieselbe ein Schraubelement einbringbar ist. Dieses Schraubelement
ist mit einer mittigen Öffnung
versehen, durch die Licht emittieren kann. Somit besteht das Schraubelement
im Prinzip aus einem einschraubbaren Hohlzylinder, der das Lampengefäß in eingeschraubter
Soll-Lage um eine kurze Strecke übergreift.
In geeigneter Position ist darüber
hinaus innerhalb des Hohlzylinders eine Nut angeordnet innerhalb
der ein Dichtring einliegt. Dieser hält im Prinzip das aus Glas bestehende
Lampengefäß innerhalb
des metallischen Hohlzylinders in federgedämpfter Weise in Soll-Position. Bei dem
Auswechseln der Lampe ist dabei zuerst dieser mit Außengewinde
versehene Hohlzylinder aus dem Gehäuse herauszuschrauben und sodann
der Deckel mitsamt der Leiterplatte und den darauf angeordneten
Lampenelementen entnehmbar. Dadurch wird eine leichte Austauschbarkeit
gewährleistet,
nämlich
daß die
Lampe sowie maßgebende
elektrische Bauteile in unterschiedlicher gewünschter Gaszusammensetzung
einsetzbar sind.
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Jede
Lampe für
sich ist mit den entsprechend auf der Leiterplatte zugeordneten
elektrischen Elementen hinsichtlich ihrer Betriebsparameter und der
abzugebenden Soll-Strahlung voroptimiert. So können eine Reihe von unterschiedlichen
Gasmischungen und somit auch unterschiedlichen Abstrahlenergien
je nach gewünschter
Spektralstrahlung in das Gehäuse auf
einfache Weise eingelegt bzw. ausgetauscht werden. Wird also die
vorhandene Lampe gegen eine andere mit anderem Abstrahlbereich getauscht,
so werden nicht nur die Lampengefäße ausgetauscht, sondern auch
deren direkte elektrische Bauelemente, so daß jede Lampe für sich auch
die jeweiligen spezifischen elektronischen und elektrischen Bauteile
aufweist, um nach Auswechseln optimal zu arbeiten. Dadurch, daß Lampe
sowie elektrische Bauelemente in Verbindung mit der Leiterplatte, die
an dem Deckel des Gehäuses
befestigt ist, eine Einheit bilden, ist der Wechsel extrem leicht
und jede Lampe für
sich nach Einsetzen auch hinsichtlich ihrer Betriebsparameter durch
die jeweils eigenen Bauelemente elektrisch vorjustiert.
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Darüber hinaus
weist die Lampe auch weitergehende Verbesserungen auf wie beispielsweise, daß im Bereich
des Austrittsfensters des zylindrischen Glaskörpers ein anderer Transmissionsgrad vorliegt
als beim gesamten übrigen
Glaskörper.
Des weiteren ist in vorteilhafter Ausgestaltung die Position der
Entladungslampe und der Hochfrequenzspule so gewählt, daß der Ort der Erzeugung der
elektromagnetischen Strahlung in Bezug auf das Austrittsfenster
des Glaskörpers
mindestens einen Abstand hat, der dem Radius des in der Hochfrequenzspule befindlichen
Glaskörpers
entspricht. Des weiteren weist das Lampengehäuse den besagten Grundkörper und
den entsprechend erfindungsgemäßen Deckel
auf, wobei der Deckel hochfrequenzdicht in den Grundkörper eingepaßt ist und
Stützpunkte
zur Fixierung der Leiterplatte enthält. Ferner weist der Grundkörper unterschiedliche
Ausnehmungen auf, die den geometrischen Abmessungen der Lampe entsprechen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht auf
Leiterplatte mit Deckel, Lampe und Spule, und
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2 eine Schnittdarstellung
zur Einsicht in das montierte Lampengehäuse.
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1 zeigt in Seitenansicht
einen Schnitt durch das Lampengehäuse 1 im Bereich der
Hochfrequenzspule 6. Die räumliche Anordnung der einzelnen
Elemente ist aus 2 ersichtlich. 1 zeigt in dieser Seitenschnittdarstellung,
daß die Hochfrequenzspule
auf der Leiterplatte befestigt ist, d.h. die elektrischen Anschlüsse derselben
sind über die
Leiterplatte realisiert. Neben der Hochfrequenzspule 6 ist
auch der eigentliche Ansteuertransistor 5 der Spule 6 auf
der Leiterplatte 2 angeordnet. Der Transistor ist hinsichtlich
seiner Auslegung auf die entsprechende spezifische Hochfrequenzspule
abgestimmt. Innerhalb der Hochfrequenzspule ist die Entladungsröhre mit
dem entsprechenden Glaskörperabschnitt
eingeschoben. Die Leiterplatte selbst ist über Wärmeableitelemente mit dem metallischen
Deckel des in 2 noch
näher dargestellten
Lampengehäuses
verbunden. Über
die Wärmeableitelemente
wird die Verlustwärme
des Transistors sowie der Hochfrequenzspule zum metallischen Deckel
abgeleitet. Dieser wirkt dann als Wärmeabstrahlfläche dieser
Bauelemente.
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2 zeigt in Draufsicht einen
Schnitt durch das Lampengehäuse 10.
Der in 1 dargestellte erfindungsgemäße Deckel 3 mitsamt
Leiterplatte 2, Lampe 1 und elektrischen Elementen 5,6 ist
von unten in das Gehäuse 1 eingebracht,
so daß über das schnittmäßig geöffnete Lampengehäuse nunmehr auf
die Leiterplatte 2 gesehen werden kann. Hierbei ist zu
erkennen, daß das
Lampengefäß 1 nicht
aus einem einheitlich zylindrischen Glaskörper besteht, sondern zwei
Glaskörper 1', 1'' unterschiedlichen Durchmessers
enthält.
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Die
Glaskörper
an sich sind zylindrisch, und der verdickte Glaskörperbereich 1'' liegt nicht auf derselben Achse
wie das übrige
Lampengefäß 1', sondern exzentrisch
dazu. Der verdickte Lampengefäßabschnitt 1'' fungiert als Vorratsgefäß, innerhalb
dem die Gasmischung eingebracht ist. Die beiden Lampengefäßabschnitte 1', 1'' sind jedoch gasschlüssig miteinander
verbunden. Durch die exzentrische Anordnung wird eine entsprechende
Dynamik im Austausch des Gases erzeugt, ohne dabei jedoch den direkten
Entladungsvorgang im dünneren
zylindrischen Abschnitt 1' des
Lampengefäßes zu stören. Des
weiteren ist die Hochfrequenzspule 6 zu erkennen, die hier
in einer bestimmten Position das Lampengefäß umgreift. Dort wird auch
die Resonanzstrahlung erzeugt, wobei auch in erfindungsgemäßer Weise
der Erzeugungsort größer oder
gleich dem Radius des in diesem Lampenabschnitt 1' vorhandenen
Gefäßradius
ist. Das nach rechts weisende Ende des Lampengefäßes 1 weist an der
entsprechenden Fläche
das sog. Austrittsfenster 30 auf. Innerhalb des Gehäuses 10 ist
eine Öffnung 40 durch
dieselbe angelegt, die mit dem Austrittsfenster 30 der
montierten Lampe 1 fluchtet. Diese Gehäuseöffnung 40 ist des weiteren
mit einem Innengewinde versehen, so daß ein mit Außengewinde
versehenes hohlzylinderförmiges
Schraubelement 11 einschraubbar ist. Dieses hohlzylinderförmige Schraubelement 11 umgreift
in seiner Soll-Lage das Lampengefäß 1 in diesem Bereich 1' über einen
Teilabschnitt. An der vorderen Randlinie des Lampengefäßes 1 befindet
sich eine umlaufende Anlagefläche
für einen
Dichtring 20, der innerhalb des hohlzylindrischen Schraubkörpers 11 angelegt
ist. Dieser Dichtring 20 liegt in einer Nut innerhalb des
hohlzylindrischen Schraubelementes ein und hält in eingeschraubter Soll-Lage
das Lampengefäß dort in
entsprechend zentrierter Position, d.h, in federelastischer Weise.
Dies verhindert einen Bruch des Lampengefäßes bei Erschütterungen.
Das hohlzylindrische Schraubelement hat dabei eine entsprechende
zentrierte Öffnung
in der Größe des Austrittsfensters,
aus dem dann die gewünschte
Strahlung emittiert werden kann. Ferner ist zu erkennen, daß der Deckel 3 bzw.
die Leiterplatte 2 Fixieröffnungen und Fixierelemente 12 enthalten, über welche der
Deckel 3 mitsamt der Lampe 1 und der Leiterplatte 2 durch
Schrauben im Gehäuse 10 fixiert
werden kann.
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Wie
oben bereits aufgeführt,
ist der Deckel 3 so gewählt,
daß er
hochfrequenzdicht das Gehäuse 10 abschließt, so daß von der
in der Hochfrequenzspule erzeugten elektromagnetischen Energie quasi nichts
nach außen
dringt, sondern über
die Wandung des metallischen Lampengehäuses 10 kurzgeschlossen
wird.