DE2823033C2

DE2823033C2 - Source of UV radiation

Info

Publication number: DE2823033C2
Application number: DE19782823033
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Phys. 5720 Wipperfürth Peters
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: SPECS Gesellschaft fuer Oberflaechenanalytik und Computertechnologie mbH
Priority date: 1978-05-26
Filing date: 1978-05-26
Publication date: 1983-12-15
Also published as: DE2823033A1

Description

■ti Die Erfindung betrifft eine Quelle für UV-Strahlung mit einem Gehäuse und mit einem in dem Gehäuse angeordneten Entladungsraum, in den ein Gaseinlaß und zwei koaxial angeordnete, durch zwei gegenüberliegende Wandungen hindurchtretende Kapillaren mün-The invention relates to a source of UV radiation with a housing and with a discharge space arranged in the housing into which a gas inlet and two coaxially arranged capillaries passing through two opposite walls den, von denen die eine als Entladungskapillare und die andere dem Austritt des UV-Lichtes dientthose, one of which is used as a discharge capillary and the other is used for the exit of the UV light

UV-Quellen dieser Art dienen der Erzeugung von Fotoelektronen für die Fotoelektronen-Spektroskopie. Besonders geeignet "sind die Linienspektren von AtomenUV sources of this type are used to generate photoelectrons for photoelectron spectroscopy. The line spectra of atoms are particularly suitable mit hohem Ionisierungspotential wie Helium, Neon, Argon, Wasserstoff und dergleichen.with high ionization potential such as helium, neon, argon, hydrogen and the like.

Bei vorbekannten Quellen dieser Art besteht die Schwierigkeit, daß der Ort, an dem die Entladung brennt bzw. an dem die gewünschte UV-Strahlung entsteht,With previously known sources of this type there is the difficulty that the place where the discharge burns or where the desired UV radiation occurs, häufig keine günstige Lage hat Das hat zur Folge, daß Selbstlöschungen auftreten, weiche nicht nur die Strahlungsausbeute selbst, sondern auch die Gleichmäßigkeit der abgegebenen Strahlung erheblich beeinträchtigen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zuoften does not have a favorable location This has the consequence that Self-extinguishing occurs, not only the radiation yield itself, but also the uniformity of the emitted radiation. It is an object of the present invention gründe, eine Quelle für UV-Strahlung der eingangs ge nannten Art derart zu gestalten, daß Beeinträchtigungen der Strahlungsausbeute und der Gleichmäßigkeit der abgegebenen Strahlung weitgehend vermieden sind. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst,reasons, a source of UV radiation of the initially ge called type in such a way that impairment of the radiation yield and the uniformity of the emitted radiation are largely avoided. According to the invention, this object is achieved by daß der Entladungsraum zumindest seitlich von den Kapillaren durch eine Wandung begrenzt ist, die aus einer Kupfer-Wolfram-Legierung besteht und eine der beiden Elektroden bildet Durch Verwendung einer derartigen großflächigen Hohlelektrode wird erreicht, daß diethat the discharge space is at least laterally bounded by the capillaries by a wall that consists of a There is a copper-tungsten alloy and forms one of the two electrodes. By using such a large-area hollow electrode it is achieved that the Kapillarbogenentladung vorzugsweise im Gebiet des Entladungsraumes entsteht, so daß Selbstlöschungen weitestgehend reduziert sind.Capillary arc discharge occurs preferably in the area of the discharge space, so that self-extinguishing are largely reduced.

Eine vorteilhpJte Ausführungsform der Quelle nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der EntAn advantageous embodiment according to the source the invention is characterized in that the Ent ladungsraum im wesentlichen zylindrische Form hat, daß die beiden Kapillaren durch seine Stirnseiten hindurchtreten und daß der Entladungsraum zumindest im Bereich seiner Mantelfläche von der aus der Kupfer-Wolfram-Legierung bestehenden Wandung begrenztcargo space is essentially cylindrical in shape, that the two capillaries pass through its end faces and that the discharge space at least in the Area of its outer surface bounded by the wall consisting of the copper-tungsten alloy ist, welche die Kathode bildet Zusätzlich kann der Entladungsraum auch im Bereich der der Anoden abgewandten Seite durch eine aus der Kupfer-Wolfram-Legierung bestehende Wandung begrenzt sein, so daß sich eine topfförmige Hohlelektrode ergibt, welchewhich forms the cathode. In addition, the discharge space can also be delimited in the area of the side facing away from the anode by a wall made of the copper-tungsten alloy, so that a cup-shaped hollow electrode results, which zweckmäßig einstückig ausgebildet ist.is expediently formed in one piece.

Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn der Gaseinlaß auf der der Anode abgewandten Seite vorgesehen ist Für den Einlaß des Gases sind dazu mehrere Öffnungen in der der Anode abgewandten WandungIt has proven to be particularly advantageous if the gas inlet is provided on the side facing away from the anode. There are several for the inlet of the gas Openings in the wall facing away from the anode des Entladungsraumes vorgesehen, welche in der Nähe der dem Austritt des UV-Lichtes dienenden, durch diese Wandung hindurchtretende Kapillare angeordnet sind und diese gleichmäßig umgeben. Infolge dieser Maßnah-of the discharge space provided, which in the vicinity the capillary serving the exit of the UV light and passing through this wall are arranged and surround them evenly. As a result of these measures

men wird das zu ionisierende Gas derart in den Entladungsraum geführt, daß es die Austrittskapillare gleichmäßig umspült und dadurch eine Erhöhung und Vergleichmäßigung der Strahlungsausbeute bewirktIn this way, the gas to be ionized is fed into the discharge space out that it washes around the outlet capillary evenly and thereby an increase and Causes the radiation yield to be evened out

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, daß in der Entladungskapillare ein die positive Elektrode bildender, vorzugsweise aus Tantal oder Molybdän bestehender Stift hineinragt Diese Ausbildung der Elektroden ermöglicht es, daß die Entladung ohne Hilfselektrode bei relativ niedrigem Druck und mit relativ niedriger Spannung gezündet werden kann.An advantageous development is that in of the discharge capillary is a positive electrode, preferably made of tantalum or molybdenum, which forms the positive electrode Pen protrudes This design of the electrodes enables the discharge to take place without an auxiliary electrode can be ignited at relatively low pressure and with relatively low voltage.

Als Material für die Kapillaren kommt entweder Quarz oder Keramik in Frage. ALs Material für die Hohlelektrode dient eine Legierung aus Woifram und Kupfer, und zwar in einem Verhältnis von etwa 60 bis 90% Wolfram zu 4Q bis 10% Kupfer (vorzugsweise 80% zu 20%). Ein derartiges Material besitzt günstige Eigenschaften hinsichtlich der hohen elektrischen Leitfähigkeit, guten Wärmeleitung sowie geringen Zerstäubungsrate und garantiert einen hohen Kathodenfall. Außer- dem läßt es sich mechanisch gut bearbeiten. Aä Material für die positive Elektrode eignet sich am besten eine Metallspitze aus Tantal oder Molybdän, die von der Entladungskapillare umschlossen wirdEither quartz or ceramic can be used as the material for the capillaries. AS material for the Hollow electrode is an alloy of Woifram and copper, in a ratio of about 60 to 90% tungsten to 4Q to 10% copper (preferably 80% to 20%). Such a material has favorable properties in terms of high electrical conductivity, good heat conduction and low sputtering rate and guarantees a high cathode drop. Except- it can be machined well mechanically. Aä material A metal tip made of tantalum or molybdenum from the discharge capillary is best suited for the positive electrode is enclosed

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert werden.Further advantages and details of the invention are intended are explained with reference to an embodiment shown in the figure.

Die Figur stellt einen Längsschnitt durch das Gehäuse 1 einer erfindungsgemäß ausgebildeten UV-Strahlenquelle dar. In dem Gehäuse befindet sich der Entladungsraum 2, der im wesentlichen zylindrische Gestalt hat Durch seine Stirnseiten 3 und 4 treten die Entladungskapillare 5 und die Austrittskapillare 6 hindurch. Diese sind koaxial angeordnet und enden in dem Entladungsraum 2 derart, daß ihre Stirnseiten mit einem für die Entladung geeigneten Abstand einander gegenüberliegen. Die die Mantelfläche des Entladungsraumes bildende Wandung 7 und die Stirnwand 4 sind als topfförmige Hohlelekirode gestaltet, weiche vorzugsweise die Kathode bildet Die Anode ist als in den Innenraum der Kapillare 5 hineinragender Metallstift 8 ausgebildet, dem über die Zuleitung 9 positive Hochspannung zugeführt wird.The figure shows a longitudinal section through the housing 1 of a UV radiation source designed according to the invention The discharge space 2, which is essentially cylindrical in shape, is located in the housing The discharge capillary 5 and the outlet capillary 6 pass through its end faces 3 and 4. These are arranged coaxially and end in the discharge space 2 in such a way that their end faces with a for the discharge are opposite each other at a suitable distance. The one forming the outer surface of the discharge space Wall 7 and the end wall 4 are designed as a cup-shaped hollow electrode, preferably soft Cathode forms The anode is designed as a metal pin 8 protruding into the interior of the capillary 5, which positive high voltage is fed via the lead 9.

Der Stirnwand 4 des Entladungsraumes 2 vorgelagert ist ein Gaseinlaßraum 10, welcher mit einem Gaseinlaßstutzen 11 am Gehäuse 1 in Verbindung stehtUpstream of the end wall 4 of the discharge space 2 is a gas inlet space 10 which is provided with a gas inlet nozzle 11 is connected to the housing 1

Die Breite des Gaseinlaßraumes 10 wird bestimmt durch einen rohrförmigen Ansatz 12 an der Hohlelektrode 4, 7. Dieser Ansatz 12 umgibt die Kapillare 6, die durch die Öffnung 13 in der Stirnwand 4 in den Eniladungsraum 2 hineinragt Diese zentrale öffnung 13 ist von mehreren Gaseinlaßöffnungen 14 gleichmäßig umgeben, damit das zu ionisierende Gas — gleichmäßig das Endstück der Kapillare 6 umspülend — in den Entladungsraum 2 eintreten kann.The width of the gas inlet space 10 is determined by a tubular extension 12 on the hollow electrode 4, 7. This approach 12 surrounds the capillary 6, which through the opening 13 in the end wall 4 into the loading space 2 protrudes This central opening 13 is evenly surrounded by several gas inlet openings 14, so that the gas to be ionized - flushing evenly around the end piece of the capillary 6 - into the discharge space 2 can occur.

Im Bereich des dem Entladungsraum 2 abgewandten Endes der Kapillare 6 weist das Gehäuse 1 einen Flansch 15 auf. Mit diesem Flansch wird die UV-Quelle an einen nicht dargestellten Vakuümrezipienten befestigt, in dem sich eine mit UV-Licht -u bestrahlende Probe befindet Damit die UV-Quelle das Vakuum nicht verschlechtert, sind der Kapillare 6 Druckstufen 16 und 17 zugeordnet Im Bereich dieser Druckstufen ist die Kapillare 6 einseitig eingeschliffen, so daß ihr Innenraum über die Anschlußstutzen 18 und 19 am Gehäuse 1 an eine oder mehrere nicht dargestellte Vakuumpumpen angeschlossen werden kann.In the area of the end of the capillary 6 facing away from the discharge space 2, the housing 1 has a Flange 15. With this flange, the UV source is attached to a vacuum recipient, not shown, in which there is a sample that is irradiated with UV light. So that the UV source does not enter the vacuum deteriorated, the capillary 6 pressure levels 16 and 17 are assigned. In the area of these pressure levels is the Capillary 6 ground in on one side, so that its interior space over the connecting pieces 18 and 19 on the housing 1 can be connected to one or more vacuum pumps, not shown.

Das dem Flansch 15 abgewandte Ende des Gehäuses 1 wird von einem Deckel 20 gebildet Naih dem Abheben dieses Deckels ist der Entladungsraum 2 zugänglich. In dem Deckel 20 ist ein Führungsrohr 21 für die Kapillare 5 vorgesehen.The end of the housing 1 facing away from the flange 15 is formed by a cover 20 after it is lifted off The discharge space 2 is accessible from this cover. In the cover 20 is a guide tube 21 for the capillary 5 provided.

Zur Erzeugung des gewünschten UV-Lichtes wird über den Stutzen 11 die Gaseinlaßkammer 10 und die öffnungen 14 Gas in den Entladungsraum 2 eingelassen und die Hochspannung eingeschaltet Bei der erfindungsgemäßen Quelle brennt die Entladung im wesentlichen im Bereich der irn Entladungsraum 2 befindlichen Stirnseite der Kapillare 5. Von dort aus gelangt das UV-Licht durch die Kapillare 6 zur nicht dargestellten Probe.To generate the desired UV light, the gas inlet chamber 10 and the Openings 14 let gas in the discharge space 2 and switched on the high voltage Source burns the discharge essentially in the area of the discharge space 2 Front side of the capillary 5. From there, the UV light passes through the capillary 6 to the not shown Sample.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patentansprüche:Patent claims:

1. Quelle für UV-Strahlung mit einem Gehäuse und mit einem in dem Gehäuse angeordneten Entladungsraum, in den ein Gaseinlaß und zwei koaxial angeordnete, durch zwei gegenüberliegende Wandungen hindurchtretende Kapillaren münden, von denen die eine als Entladungskapillare und die andere dem Austritt des UV-lichtes dient, dadurch g.ekennzeichnet.daßderEntladungsraum (2) zumindest seitlich von den Kapillaren (5,6) durch eine Wandung (7) begrenzt ist, die aus einer Kupfer- Wolfram- Legierung besteht und eine der beiden Elektroden bildet1. Source for UV radiation with a housing and with a discharge space arranged in the housing into which a gas inlet and two coaxial arranged, through two opposite walls penetrating capillaries open from one of which serves as a discharge capillary and the other serves as the exit of the UV light, characterized in that the discharge space (2) at least to the side of the capillaries (5, 6) is limited by a wall (7) which consists of a copper-tungsten alloy and one of the two electrodes

2. Quelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladungsraum (2) im wesentlichen zylindrische Form hat, daß die beiden Kapillaren (5,6) durch igjpe Stirnseite (3,4) hindurchtreten und daß der Entladungsraum zumindest im Bereich seiner Mantelfläche (7) von der aus der Kupfer-Wolfram-Legierung bestehenden Wandung begrenzt ist, welche die Kathode bildet2. Source according to claim 1, characterized in that the discharge space (2) has a substantially cylindrical shape, that the two capillaries (5,6) pass through igjpe end face (3, 4) and that the discharge space is limited at least in the area of its outer surface (7) by the wall made of the copper-tungsten alloy, which forms the cathode

3. Quelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladungsraum (2) auch im Bereich der der Anode (8) abgewandten Seite durch eine aus der Kupfer-Wolfram-Legierung bestehende Wandung (4) begrenzt ist3. Source according to claim 1 or 2, characterized in that the discharge space (2) also in the Area of the side facing away from the anode (8) by a copper-tungsten alloy Wall (4) is limited

4. Quelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Jie aus der Kupfer-Wolfram-Legierung bestehenden Wandungsteil (4, 7) eine Einheit bilden.4. Source according to claim 3, characterized in that Jie made of the copper-tungsten alloy existing wall part (4, 7) form a unit.

5. Quelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinlaß (11) auf der der Anode (8) abgewandten Seite vorgesehen ist5. Source according to one of the preceding claims, characterized in that the gas inlet (11) is provided on the side facing away from the anode (8)

6. Quelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für den Einlaß des Gases mehrere öffnungen (14) in der der Anode (8) abgewandten Wandung (4) des Entladungsraumes vorgesehen sind, welche in der Nähe der dem Austritt des UV-Lichtes dienenden, durch diese Wandung hindurchtretenden Kapillare (6) angeordnet sind und diese gleichmäßig umgeben.6. Source according to claim 5, characterized in that several openings (14) in the wall facing away from the anode (8) for the inlet of the gas (4) of the discharge space are provided, which are used in the vicinity of the UV light exit and passing through this wall Capillary (6) are arranged and surround them evenly.

7. Quelle nach Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Kupfer-Wolfram-Legierung bestehende, den Entladungsraum (2) auf der der Anode (8) abgewandten Seite begrenzende Wandung (4) eine zentrale öffnung (13) für den Durchtritt der Austritts-Kapillare (6) und mehrere diese zentrale öffnung gleichmäßig umgebende Gaseinlaßöffnungen (14) aufweist und daß diese Wandung auf ihrer anderen Seite einen Gaseinlaßraum (10) begrenzt, der mit einem Gaseinlaßstutzen (11) am Quellengehäuse (1) in Verbindung steht7. Source according to claim 3 and 6, characterized in that the consisting of the copper-tungsten alloy, the discharge space (2) on the the side facing away from the anode (8) delimiting wall (4) a central opening (13) for the Passage of the exit capillary (6) and several evenly surrounding this central opening Has gas inlet openings (14) and that this wall delimits on its other side a gas inlet space (10) which is provided with a gas inlet nozzle (11) on the source housing (1)

8. Quelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die den Entladungsraum (2) von dem Gaseinlaßraum (10) trennende Wandung (4) auf der dem Gaseinlaßraum zugewandten Seite einen rohrförml· gen Ansatz (12) aufweist, welcher die Austrittskapillare (6) umgibt 8. Source according to claim 7, characterized in that the wall (4) separating the discharge space (2) from the gas inlet space (10) has a tubular extension (12) on the side facing the gas inlet space, which the outlet capillary (6) surrounds

9. Quelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Entladungskapillare (5) ein die positive Elektrode bildender, vorzugsweise aus Tantal oder Molybdän bestehender Stift (8) hineinragt9. Source according to one of the preceding claims, characterized in that in the discharge capillary (5) a positive electrode forming, preferably made of tantalum or molybdenum pin (8) protrudes

10. Quelle nach einem der vorhergehenden An-10. Source according to one of the preceding

Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Austritt des UV-Lichtes dienende Kapillare (6) einstückig ausgebildet ist und daß eine oder mehrere Druckstufen (16, 17) vorgesehen sind, welche mit dem Kapillareninnenraum in Verbindung stehen.Proverbs, characterized in that the capillary (6) serving for the exit of the UV light is constructed in one piece and that one or more Pressure stages (16, 17) are provided which are connected to the interior of the capillary.

11. Quelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittskapillare (6) zur Herstellung der Verbindung ihres Innenraumes mit der oder · den Druckstufen (16,17) einseitig bis zu dem Innenraum eingeschliffen sind.11. Source according to claim 10, characterized in that the outlet capillary (6) for establishing the connection of its interior with the or the pressure levels (16, 17) are ground in on one side up to the interior.