DE3128967C2

DE3128967C2 - UV-Strahlungsquelle

Info

Publication number: DE3128967C2
Application number: DE19813128967
Authority: DE
Inventors: Georg Dr. 5000 Köln Krizek
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1981-07-22
Filing date: 1981-07-22
Publication date: 1984-05-30
Also published as: DE3128967A1

Abstract

Bei einer UV-Strahlungsquelle mit einem Gehäuse (1) und mit einem in dem Gehäuse angeordneten Ladungsraum (2), in den ein Gaseinlaß und zwei koaxial angeordnete, durch zwei einander gegenüberliegende Wandungen hindurchtretende Kapillaren münden, von denen die eine als Entladungskapillare (5) und die andere (6) dem Austritt des UV-Lichtes dient, bildet die Entladungskapillare gleichzeitig den Gaseinlaß.

Description

Die Erfindung betrifft eine UV-Strahlungsquelle mit einem Gehäuse und mit einem in dem Gehäuse angeordneten Entladungsraum, in den ein Gaseinlaß und zwei koaxial angeordnete, durch zwei einander gegenüberliegende Wandungen hindurchtretende Kapillaren münden, von denen die eine als Entladungskapillare und die andere dem Austritt des UV-Lichtes dient.

Aus der DE-OS 28 23 033 ist eine Strahlungsquelle dieser Art bekannt. Bei dieser erfolgt die Gaszufuhr über einen im Gehäuse angeordneten Gassammeiraum, der mit dem Entladungsraum über mehrere Öffnungen verbunden ist. Beim Arbeiten mit dieser vorbekannten Quelle für UV-Strahlung hat sich herausgestellt, daß sie äußerst empfindlich gegen Verunreinigungen ist. Bereits geringste Verschmutzungen im Bereich der Entladung reichen aus, um die Intensität der Quelle drastisch zu reduzieren. Verwendet man z. B. Helium, dann kann aufgrund der möglichen Anregungspotentiale eine 21, eV- und eine 40,8 eV-UV-Strahlung erzeugt werden. Bei der geringsten Verschmutzung verschwand jedoch die 40,8 eV-Strahlung weitgehend, und auch die 21,2 eV-Strahlung trat mit verringerter Intensität auf.

Aus den Offenlegungsschriften 15 89 312 und 21 21 757 sowie aus der US-PS 35 51 737 sind Einrichtungen mit jeweils einander gegenüberstehenden metallischen Elektroden bekannt zwischen denen eine Entladung bzw. ein Lichtbogen aufrechterhalten werden soll. Beim Gegenstand der DE-OS 15 89 312 wird zwecks Steigerung der Intensität einer Ultraviolettstrahlung flüssiges Quecksilber durch eine der Elektroden zugeführt Die DE-OS 21 21 757 offenbart ein Verfahren und

to eine Vorrichtung zum Zünden eines langen Lichtbogens (sichtbares Licht, nicht UV-Licht) zur Bildung einer Lichtquelle und einer Wärmequelle. Der elektrische Lichtbogen wird zwischen zwei Elektroden aufrechterhalten, durch die vervvirbeltes Gas zugeführt wird. Das Licht bzw. die Wärme werden zur Seite hin abgeführt Die US-PS 35 51 737 beschreibt eine Strahlungsquelle, bei der den Lichtbogen beeinflussender Puder durch eine der beiden Elektroden zugeführt wird. Zur Förderung des Puders dient Gas, das vor dem Eintritt in den Entladungsraum abgesaugt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine UV-Sirahiungsqueiie der eingangs genannten und in der DE-OS 28 23 033 beschriebenen Art zu schaffen, die wesentlich weniger verschmutzungsempfindlich ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Entladungskapillave gleichzeitig den Gaseinlaß bildet Diesem Lösungsvorschlag liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich die vorhandenen Verunreinigungen gerade in der Entladungskapillaren kumulierten und die beschriebenen Intensitätsverluste verursachten. Dadurch, daß bei der UV-Quelle nach der Erfindung durch die Entladungskapillare ständig neues Gas zugeführt wird, treten die Verunreinigungen an dieser kritischen Stelle nicht mehr auf, so daß auch die Intensität der abgegebenen Strahlung nicht mehr beeinträchtigt ist. Darüber hinaus hat sich überraschenderweise gezeigt, daß es völlig ausreicht, wenn das Gas über Kapillaren zugeführt wird, um UV-Strahlung ausreichender Intensität zu erzeugen, io daß mit der Maßnahme nach der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik auch eine Gaseinsparung verbunden ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die Figur stellt einen Längsschnitt durch das Gehäuse ί einer erfindun^sgemäß 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 Entlass dungsraum 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 Hohlelektrode gestaltet, welche die Kathode bildet. Die Wand 3 des Entladungsraumes 2 wird von einem Gehäusedeckel 8 gebildet, durch den die Entladungskapillare, gehaltert in einem Keramikrohr 9, herausgeführt ist.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist seitlich am Gehäusedeckel 8 ein Anschlußstutzen 11 mit einem Flansch 12 angeschlossen. Innerhalb des Deckels 8 ist eine mit dem Anschlußstutzen in Verbindung stehende Gaskammer 13 vorgesehen, in die von außen eine weite-

re Kapillare 14 mündet. Die Kapillaren 14 und 5 liegen parallel zueinander und sind an ihren freien Enden mittels eines U-förmig gebogenen Leitungsstückes 15 verbunden. Die Enden 16 und 17 dieses Leitungsstückes 15 weisen jeweils erweiterte Abschnitte auf. in dem erweiterten Abschnitt 16 endet die Kapillare 14. Im erweiterten Abschnitt 17 ist eine metallische Düse 18 gehaitert, die außerdem noch in das Keramikrohr 9 hineinreicht. Die Düse 18 weisf eine Spitze 19 auf, in der der Gaskanal 21 der Düse 18 mündet. Mit dieser Spitze ragt die Düse 18 in den Gaskanal 22 der Entladungskapillaren 5 hinein. Voraussetzung dafür ist, daß der Gaskanal 21 der Düse 18 zumindest im Bereich der Düsenspitze 19 einen kleineren Durchmesser (vorzugsweise halb so groß) als der Gaskanai 22 der Entladungskapillaren hat. Die Gaszufuhr zum Entladungsraum 2 srfolgt beim beschriebenen Ausführungsbeispiel über den Anschlußstutzen 11, die Gaskammer 13, den Gaskanal 23 der Kapillaren 14, das Leitungsstück 15, die Gasdüse 18 und den Gaskanal 22 der Entlädungskapillaren 5. Die Düse 18 dient gleichzeitig als Anode für die Erzeugung des Entladungsfeldes. Sie ist deshalb — wie auch das Leitungsstüc'.· 15 — metallisch ausgebildet Um zu verhindern, daß auch in der Kapillaren 14 und möglicherweise noch im Gasraum

13 eine Entladung brennt, ist der Durchmesser des Gaskanals 23 dieser Kapillaren 14 wesentlich kleiner gewählt. Der Querschnitt des Gaskanals 23 der Kapillaren

14 sollte etwa halb so groß wie der Querschnitt des Gaskanals 22 der Entladungskapillaren 5 sein.

Zum Schütze des Benutzers gegen die Anodenspannung, die einige kV beträgt, ist die Schutzkappe 25 vorgesehen.

Im Bereich der dem Gehäusedeckel 8 abgewandten Seite des Gehäuses 1 ist ein Flansch 26 vorgesehen. Mit diesem Flansch wird die UV-Quelle an einem nicht dargestellten Vakuumrezipienten befestigt, in dem sich eine mit UV-Licht zu bestrahlende Probe — vorzugsweise zur Erzeugung von Fotoelektronen — befindet. Damit die UV-Quelle das Vakuum nicht verschlechtert, sind der Kapillaren 7- Druckstufen 27 und 28 zugeordnet. Im Bereich dieser Druckstufen ist die Kapillare 6 einseitig eingeschliffen, so daß ihr Innenraum über die Anschlußstutzen 29 und 30 am Gehäuse 1 an eine oder mehrere nicht dargestellte Vakuumpumpen angeschlossen werden kann. Die Anschlußstutzen 29 und 30 sind so angeordnet, daß άζτ außerhalb des Flansc'ies 26 liegende Teil des Gehäuses 1 möglichst kurz ist. Die Druckstufe 27, die bereits in dem in den Rezipienten hineinragenden Teil des Gehäuses 1 liegt, ist deshalb über die Bohrung 31 mit dem Anschlußstutzon 29 verbunden. Um diese Bohrung 3i überhaupt ausführen zu können, ist es erforderlich, das Gehäuse 1 aus zwei Teilen 32 und 33 herzustellen. Nach der Herstellung der Bohrung 31 wird der topfförmige Abschnitt 33 des Gehäuses 1 aufgesetzt und verschweißt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. UV-Strahlungsquelle mit einem Gehäuse und mit einem in dem Gehäuse angeordneten Entladungsraum, in den ein Gaseinlaß und zwei koaxial angeordnete, durch zwei einander gegenüberliegende Wandungen hindurchtretende Kapillaren münden, von denen die eine als Entladungskapillare und die andere dem Austritt des UV-Lichtes dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungskapillare (5) gleichzeitig den Gaseinlaß bildet

2. Quelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Gases zur Entladungskapilllaren (5) über eine metallische Düse (18) erfolgt die gleichzeitig eine der beiden Elektroden für die Erzeugung der Entladungsspannung ist

3. Quelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaskanal (21) der Düse (18) in einer Spitze (19) mündet und zumindest im Bereich dieser Spitze einen geringeren Querscnnitt hat als der Gaskanai (22; in der Kapillaren (5).

4. Quelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die Spitze (19) in den Gaskanal (22) der Kapillaren (5) hineinragt

5. Quelle nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszufuhr über einen am Gehäuse (1) der Quelle angeordneten Gasanschlußstutzen (11) erfolgt und daß eine zweite Kapillare (14) vorgesehen ist, die der Zuführung des Gases vom Gehäuse (1) zur Düse (18) dient.

6. Quel-" iiach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kapillaren (5) und (14) im wesentlichen parallel liegen und daß ihre Gaskanäle (22,23) über ein U-förmig gebogenes Leitungsstück (15) und über die Düse (18) miteinander verbunden sind.

7. Quelle nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasanschlußstutzen (11) und die beiden Kapillaren (5,14) an einem Gehäusedekkel (8) gehalten sind, der gleichzeitig eine Wandung (3) des Entladungsraumes (2) bildet.