專利名稱：氣體放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分所述的氣體放電燈以及帶有這種氣體放 電燈的光源，該氣體放電燈優(yōu)選用作汞光譜燈。
背景技術(shù)：
由US 5，013，966公知一種具有外部電極的、依據(jù)分類的氣體放電燈。在這種氣體 放電燈中，電極構(gòu)成為環(huán)形電極并且包括氣體放電管的各一個圓柱形段。環(huán)形電極在此方 面相對大面積地按照卡圈(khelle)的類型地構(gòu)成。所有公知的氣體放電燈的共同之處在 于有限的使用壽命，該使用壽命尤其通過氣體放電管的內(nèi)側(cè)的變黑而得出。這一點尤其適 用于汞燈，因為可能是Hg離子進入到氣體放電管的石英玻璃表面內(nèi)并在那里反應(yīng)成氧化 汞。離子擊入表面的速度越高，這一過程越有效。該速度取決于垂直于表面的電場。

發(fā)明內(nèi)容
從這種現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的在于，提供一種具有外部電極的、得到改進的 氣體放電燈，該氣體放電燈具有較長的使用壽命。該目的通過具有權(quán)利要求1所述特征的氣體放電燈得以實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明的氣體放電燈包括帶有圓柱形放電區(qū)的氣體放電管和布置在氣體放 電管外側(cè)上的兩個電極，其中，每個電極都具有平面的、片狀的保持段，該平面的、片狀的保 持段包含各一個孔，并且其中，圓柱形放電區(qū)形狀鎖合地(formschlilssig)容納在孔內(nèi)，其 中，圓柱形放電區(qū)的圓柱軸線垂直于平面的保持段。已表明，如果電極以依據(jù)本發(fā)明的方式構(gòu)成并且電極的僅一個狹窄區(qū)，即孔邊緣 的內(nèi)側(cè)，貼靠在氣體放電管上，那么在氣體放電管內(nèi)側(cè)上出現(xiàn)明顯更少的變黑。由此還明顯 提高使用壽命。在利用汞光譜燈的實驗中采用相同的氣體放電管但不同的電極形狀進行比 較測量，即一次按照現(xiàn)有技術(shù)公知的、其中電極卡圈式地環(huán)繞著圓柱形的氣體放電管而一 次以依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造形式，上述實驗已表明使用壽命可以提高多于6倍因子。對于長使 用壽命的解釋，可能部分估計是在平面的保持段之間利用這種特殊的幾何結(jié)構(gòu)，即彼此平 行布置的、扁平的薄片，形成的電磁場和氣體放電管的垂直于這些薄片的布置有助于出現(xiàn) 較少的變黑。在一種實施方式中，事實證明保持段的材料厚度約為0. 15mm并且保持段的間距 約為3mm特別具有優(yōu)點。尤其是在將氣體放電燈作為汞光譜燈使用時，經(jīng)常需要光譜線的塞曼(Zeeman) 分量，從而本發(fā)明也包括具有依據(jù)本發(fā)明的氣體放電燈的光源，其中，設(shè)置有磁鐵，在這些 磁鐵之間可以產(chǎn)生盡可能均勻的磁場。為了使所產(chǎn)生的磁場特別均勻，在依據(jù)本發(fā)明的光源一種實施方式中設(shè)置一個 磁鐵的北極布置在氣體放電管的一側(cè)上而第二磁鐵的南極布置在對置的側(cè)上，并且無論是 北極還是南極均由兩個分磁鐵形成，這些分磁鐵的同名的極對置并形成北極或南極，其中，分別在對置的兩個北極或?qū)χ玫哪蠘O之間形成間隙，這些間隙向氣體放電管去地變寬。可 以實現(xiàn)進一步提高均勻性的是，間隙各自采用鐵芯加以填塞，其中，優(yōu)選的是，鐵芯的朝向 氣體放電管的末端的形狀凹面地構(gòu)成。在光源的另一種實施方式中，磁鐵布置在氣體放電管的對置的側(cè)上并且構(gòu)成為環(huán) 形磁鐵，這些環(huán)形磁鐵的一個極處于內(nèi)緣上而另一個極處于外緣上。這種環(huán)形磁鐵可以買 到并以結(jié)構(gòu)簡單的方式放置在光源內(nèi)，從而該光源與前面所稱的實施方式相比能夠以相對 簡單的方式構(gòu)成。在將依據(jù)本發(fā)明的氣體放電管作為汞光譜燈使用的情況下，優(yōu)選的是，氣體放電 管由石英玻璃組成。這種汞光譜燈優(yōu)選用于測量氣體的汞濃度。


下面結(jié)合實施例參考附圖對本發(fā)明進行詳細說明。其中圖1示出用于采用依據(jù)本發(fā)明的光源來測量氣體內(nèi)的物質(zhì)濃度的裝置的示意圖；圖2示出圖1中依據(jù)本發(fā)明的光源的示意性的和更為詳細的圖示；圖3示出依據(jù)本發(fā)明的氣體放電燈的透視圖；圖4以橫截面示出具有氣體放電燈的光源的另一詳圖；圖5示出具有氣體放電燈的光源的另一種實施方式；圖6示出光源的汞光譜燈。
具體實施例方式如圖1中示意性所示，用于測量氣體中汞含量的裝置10具有依據(jù)本發(fā)明的光源 12，用于沿光軸14發(fā)射汞光譜線。在圖2中更為詳細地但仍是示意性示出的、依據(jù)本發(fā)明的光源12構(gòu)成為無電極的 氣體放電燈并且包括放電管12-1，在該放電管內(nèi)點著氣體放電。圖2中以如下方式示出光 源，即，使光軸14垂直于附圖平面。正如特別是從圖3可以看到的那樣，氣體放電管12-1具有圓柱形的放電區(qū)12-4 和球形段12-5。處于球形段12-5內(nèi)的是汞儲備處，從而在氣體放電中產(chǎn)生汞光譜線。汞 優(yōu)選是具有自然同位素分布(Isotopenverteilung)的汞。使氣體放電點火并且通過兩個 電極12-2和12-3得以維持，這兩個電極在放電管12-1的外面布置在圓柱形的放電區(qū)12_4 上。典型的是，在電極12-2和12-3上存在頻率為約200至250MHz并且幅度為4至8V的 高頻電壓。依據(jù)本發(fā)明，每個電極12-2和12-3具有平面的片狀保持段12_6和12_7，這些保 持段具有各一個孔12-8和12-9。氣體放電管12-1的圓柱形放電區(qū)12_4形狀鎖合地保持 在孔12-8和12-9內(nèi)。保持段12-6和12_7彼此平行地取向，并且圓柱形放電區(qū)12_4以其 圓柱軸線垂直于保持段12-6和12-7。在該實施例中，保持段12-6和12-7具有約為0. 15mm的材料厚度并且彼此相距開 約3mm。它們優(yōu)選由作為良好電導(dǎo)體的銅組成。光源12的氣體放電管12-1處于盡可能均勻的磁場內(nèi)，該磁場由磁鐵15產(chǎn)生并且 在產(chǎn)生光的位置上垂直于光軸地取向。由此，基于塞曼效應(yīng)(Zeeman-Effekt)產(chǎn)生光譜線的σ+、σ-和Ji偏振塞曼分量。為了使光譜線的分裂足夠大并且光譜線保持清晰，也就是光譜線在燈內(nèi)的每個位 置上以相同的量進行光譜移動，必須產(chǎn)生足夠強的和均勻的磁場。為此，磁鐵15以特別的 方式構(gòu)成，如圖4所示。產(chǎn)生均勻磁場的磁鐵15總計由四個單個磁鐵15-1至15-4構(gòu)成， 從而北極布置在氣體放電管12-1的一側(cè)上(圖4中在氣體放電管的上面)而南極布置在 對置的側(cè)上(圖4中在氣體放電管的下面)。于是，磁鐵15的北極通過兩個分磁鐵15-1和 15-2形成，其北極彼此對置。以相應(yīng)的方式，磁鐵15的南極通過分磁鐵15-3和15-4的兩 個南極形成。在分磁鐵15-1和15-2的對置的兩個北極之間以及在分磁鐵15-3和15_4的 對置的南極之間形成各一個間隙，該間隙朝向氣體放電管12-1地變寬。兩個間隙優(yōu)選各自 采用鐵芯15-5和15-6加以填塞，其中，鐵芯朝向氣體放電管12-1的末端的形狀在所示的 橫截面內(nèi)凹面地構(gòu)成。通過磁鐵15帶有其分磁鐵和鐵芯的這種實施方式，在氣體放電的通 過虛線15-7示出的位置上可以產(chǎn)生特別均勻的磁場。磁鐵15-1至15-4從外部通過優(yōu)選由鐵構(gòu)成的支架15_8和15_9保持，以便以適 當(dāng)?shù)姆绞揭龑?dǎo)分磁鐵15-1和15-4或15-2和15_3之間的磁場。支架15_9具有孔15-10， 通過該孔，氣體放電管12-1內(nèi)產(chǎn)生的光可以向外發(fā)出并且沿光軸14進入裝置10中。圖6示出由氣體放電燈12產(chǎn)生的汞光譜。加粗的光譜線相應(yīng)于π分量，其中， JI分量的單個光譜線相應(yīng)于不同同位素的不同躍遷。單個線通過同位素的相應(yīng)質(zhì)量數(shù)來 標(biāo)注。往較高頻率去，是σ +分量的光譜線，而往較低頻率去，是ο-分量的光譜線。磁場 在氣體放電的位置上是如此之強，以致于ο+和ο-分量的光譜分布與η分量的分布不相 交。典型地，磁場為此約為1至1.5特斯拉。這意味著，例如σ-分量的199Hg的采用附圖 符號16標(biāo)注的并且與π分量的具有最高能量的采用附圖符號18標(biāo)注的光譜線相應(yīng)的光 譜線在很大程度上向較低的頻率移動，以致于其與η分量的如下光譜線明顯分開，該光譜 線采用附圖符號20標(biāo)注并且與π分量的具有最低能量的光譜線相應(yīng)，也就是與204Hg的 光譜線相應(yīng)。正如下面繼續(xù)介紹的那樣，足夠的分開之所以重要，是因為π分量最終提供測量 值，因為不移動的η分量被吸收了而移動了的ο分量形成基準(zhǔn)值，因為移動了的光譜分量 不被吸收，這一點正如原則上已從現(xiàn)有技術(shù)(US 3，914，054)公知的那樣。最后，圖5還示出依據(jù)本發(fā)明的光源12的另一種實施方式，用于產(chǎn)生Hg光譜線。 氣體放電管12-1以及電極12-2和12-3如在前面的實施例中那樣構(gòu)成。當(dāng)然，磁鐵現(xiàn)在構(gòu) 成為環(huán)形磁鐵150-1和150-2并且布置在氣體放電管12-1的對置的側(cè)上。環(huán)形磁鐵150-2 的北極處于環(huán)的外緣上而相應(yīng)的南極處于內(nèi)緣上并且在另一個磁鐵150-1中相反。按照 這種方式，利用兩個簡單的環(huán)形磁鐵在氣體放電的位置上形成相對均勻的磁場。圖5未示 出按正確比例的圖示，而應(yīng)該僅示意性地示出結(jié)構(gòu)。特別是，兩個環(huán)形磁鐵150-1和150-2 彼此的間距未按正確比例示出。為了全面理解，下面詳細介紹依據(jù)本發(fā)明的氣體放電燈在用于確定氣體汞含量的 裝置10中的使用。在光源12內(nèi)產(chǎn)生的光相應(yīng)于圖6地含有汞光譜線的塞曼分量，正如已經(jīng)介紹的那 樣。于是，光穿過在這里構(gòu)成為光彈性調(diào)制器M的光學(xué)分離裝置22，在該調(diào)制器內(nèi)，
5基于調(diào)制器M的雙折射特性，線性偏振的η分量受到不同于與該η分量垂直地偏振的 σ +和σ-分量的影響。這種不同的影響在加在壓電沈上的交流電壓的周期內(nèi)實現(xiàn)，該交 流電壓通過電源觀來提供。在光彈性調(diào)制器M與未詳細示出的偏振器的組合中，一方面 σ分量的偏振被旋轉(zhuǎn)，并且在確定的時間點上僅σ +和ο-分量透過而在其它確定的時間 點上僅η分量透過。因此，利用光彈性調(diào)制器M實現(xiàn)一方面η分量和另一方面σ +和 σ-分量在時間上的隔開。此后，光穿過測量腔30，其帶有其中所含有的、待測量的汞污染物。測量腔在需要 時具有加熱裝置32。π分量的不移動的光譜線在測量腔30內(nèi)被汞原子吸收，相反地，移動 了的σ +和ο-分量則由于能量遷移而不被吸收，從而這些線的光可以充當(dāng)基準(zhǔn)光。最后，光在光接收器34上被接收并輸送給鎖相(Lock-In)放大器38，該鎖相放大 器利用輸送給光彈性調(diào)制器M的交流電壓來觸發(fā)。結(jié)果是，信號于是通過鎖相放大器得以 保存，這一點正如定性地在圖1中利用附圖符號40所示的那樣。光接收器34因此交替地 接收基準(zhǔn)光和帶有調(diào)制器控制電壓頻率的測量光的未被吸收的部分，從而在此的差值，即 曲線40的幅度，是針對測量腔30內(nèi)的吸收的度量并因此是針對汞濃度的度量，從而從該信 號中可以確定待檢驗的氣體中的汞濃度。附圖標(biāo)記列表
10裝置
12光源，氣體放_
12-1放電管
12-2 和 12-3電極
12-4圓柱形放電區(qū)
12-5球形段
12-6 和 12-7片狀保持段
12-8 和 12-9孔
14光軸
15磁鐵
15-1 至 15-4分磁鐵
15-5 至 15-6鐵芯
15-7磁場線
15-8 和 15-9支架
15-10孔
16、18、20光譜線
22光學(xué)分離裝置
24調(diào)制器
26壓電
28電源
30測量腔
32加熱裝置
34光接收器
38鎖相放大器40信號150-1 和 150-2環(huán)形磁鐵 c
權(quán)利要求
1.氣體放電燈，具有帶圓柱形放電區(qū)(12-4)的氣體放電管(12-1)、布置在所述氣 體放電管(12-1)外側(cè)上的兩個電極(12-2、12-3)，其特征在于，每個電極(12_2、12_3)都 具有平面的、片狀的保持段(12-6、12-7)，所述保持段分別包含孔(12-8、12-9)，并且所述 圓柱形放電區(qū)(12-4)形狀鎖合地容納在所述孔(12-8、12-9)內(nèi)，其中，所述圓柱形放電區(qū) (12-4)的圓柱軸線垂直于平面的所述保持段(12-6、12-7)。
2.按前述權(quán)利要求之一所述的氣體放電燈，其特征在于，所述保持段(12-6、12-7)具 有約為0. 15mm的材料厚度，并且所述兩個電極(12_2、12_3)的所述保持段(12_6、12_7)相 距開約3mm。
3.光源，具有按前述權(quán)利要求之一所述的氣體放電燈(12)，其特征在于，設(shè)置有磁鐵 (15、15-1至15-4、150)，在所述磁鐵之間能夠產(chǎn)生盡可能均勻的磁場(15_7)。
4.按權(quán)利要求4所述的光源，其特征在于，一磁鐵的北極布置在氣體放電管的一側(cè)上 而第二磁鐵的南極布置在對置的側(cè)上，并且無論是所述北極還是所述南極均由兩個分磁鐵 (15-1和15-2或15-3和15_4)形成，所述分磁鐵的同名的極對置并形成所述北極或所述南 極，其中，分別在兩個對置的北極或?qū)χ玫哪蠘O之間形成間隙，所述間隙朝向所述氣體放電 管(12-1)地變寬。
5.按權(quán)利要求5所述的光源，其特征在于，所述間隙分別采用鐵芯(15-5、15-6)填塞， 其中，優(yōu)選地，所述鐵芯朝向所述氣體放電管(12-1)的末端的形狀凹面地構(gòu)成。
6.按權(quán)利要求4所述的光源，其特征在于，所述磁鐵布置在所述氣體放電管(12-1)的 對置的側(cè)上并且構(gòu)成為環(huán)形磁鐵(150-1和150-2)，所述環(huán)形磁鐵的一個極處于內(nèi)緣上而 另一個極處于外緣上。
7.汞光譜燈，具有按前述權(quán)利要求4至6之一所述的光源，其特征在于，所述氣體放電 管(12-1)由石英玻璃組成并含有汞。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣體放電燈，具有帶圓柱形放電區(qū)的氣體放電管和布置在氣體放電管外側(cè)上的兩個電極。為了提供一種具有外部電極的、具有較長使用壽命的、得到改進的氣體放電燈，而設(shè)置每個電極具有平面的、片狀的保持段，該平面的、片狀的保持段包含各一個孔，并且圓柱形放電區(qū)形狀鎖合地容納在孔內(nèi)，其中，圓柱形放電區(qū)的圓柱軸線垂直于平面的保持段。
文檔編號H01J65/04GK102122603SQ201010598110
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者羅爾夫·迪施, 馬爾欽·克拉伊卡 申請人:西克麥哈克有限公司