专利名称：气体放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的气体放电灯以及带有这种气体放 电灯的光源，该气体放电灯优选用作汞光谱灯。
背景技术：
由US 5，013，966公知一种具有外部电极的、依据分类的气体放电灯。在这种气体 放电灯中，电极构成为环形电极并且包括气体放电管的各一个圆柱形段。环形电极在此方 面相对大面积地按照卡圈(khelle)的类型地构成。所有公知的气体放电灯的共同之处在 于有限的使用寿命，该使用寿命尤其通过气体放电管的内侧的变黑而得出。这一点尤其适 用于汞灯，因为可能是Hg离子进入到气体放电管的石英玻璃表面内并在那里反应成氧化 汞。离子击入表面的速度越高，这一过程越有效。该速度取决于垂直于表面的电场。
发明内容
从这种现有技术出发，本发明的目的在于，提供一种具有外部电极的、得到改进的 气体放电灯，该气体放电灯具有较长的使用寿命。该目的通过具有权利要求1所述特征的气体放电灯得以实现。依据本发明的气体放电灯包括带有圆柱形放电区的气体放电管和布置在气体放 电管外侧上的两个电极，其中，每个电极都具有平面的、片状的保持段，该平面的、片状的保 持段包含各一个孔，并且其中，圆柱形放电区形状锁合地(formschlilssig)容纳在孔内，其 中，圆柱形放电区的圆柱轴线垂直于平面的保持段。已表明，如果电极以依据本发明的方式构成并且电极的仅一个狭窄区，即孔边缘 的内侧，贴靠在气体放电管上，那么在气体放电管内侧上出现明显更少的变黑。由此还明显 提高使用寿命。在利用汞光谱灯的实验中采用相同的气体放电管但不同的电极形状进行比 较测量，即一次按照现有技术公知的、其中电极卡圈式地环绕着圆柱形的气体放电管而一 次以依据本发明的构造形式，上述实验已表明使用寿命可以提高多于6倍因子。对于长使 用寿命的解释，可能部分估计是在平面的保持段之间利用这种特殊的几何结构，即彼此平 行布置的、扁平的薄片，形成的电磁场和气体放电管的垂直于这些薄片的布置有助于出现 较少的变黑。在一种实施方式中，事实证明保持段的材料厚度约为0. 15mm并且保持段的间距 约为3mm特别具有优点。尤其是在将气体放电灯作为汞光谱灯使用时，经常需要光谱线的塞曼(Zeeman) 分量，从而本发明也包括具有依据本发明的气体放电灯的光源，其中，设置有磁铁，在这些 磁铁之间可以产生尽可能均勻的磁场。为了使所产生的磁场特别均勻，在依据本发明的光源一种实施方式中设置一个 磁铁的北极布置在气体放电管的一侧上而第二磁铁的南极布置在对置的侧上，并且无论是 北极还是南极均由两个分磁铁形成，这些分磁铁的同名的极对置并形成北极或南极，其中，分别在对置的两个北极或对置的南极之间形成间隙，这些间隙向气体放电管去地变宽。可 以实现进一步提高均勻性的是，间隙各自采用铁芯加以填塞，其中，优选的是，铁芯的朝向 气体放电管的末端的形状凹面地构成。在光源的另一种实施方式中，磁铁布置在气体放电管的对置的侧上并且构成为环 形磁铁，这些环形磁铁的一个极处于内缘上而另一个极处于外缘上。这种环形磁铁可以买 到并以结构简单的方式放置在光源内，从而该光源与前面所称的实施方式相比能够以相对 简单的方式构成。在将依据本发明的气体放电管作为汞光谱灯使用的情况下，优选的是，气体放电 管由石英玻璃组成。这种汞光谱灯优选用于测量气体的汞浓度。
下面结合实施例参考附图对本发明进行详细说明。其中图1示出用于采用依据本发明的光源来测量气体内的物质浓度的装置的示意图；图2示出图1中依据本发明的光源的示意性的和更为详细的图示；图3示出依据本发明的气体放电灯的透视图；图4以横截面示出具有气体放电灯的光源的另一详图；图5示出具有气体放电灯的光源的另一种实施方式；图6示出光源的汞光谱灯。
具体实施例方式如图1中示意性所示，用于测量气体中汞含量的装置10具有依据本发明的光源 12，用于沿光轴14发射汞光谱线。在图2中更为详细地但仍是示意性示出的、依据本发明的光源12构成为无电极的 气体放电灯并且包括放电管12-1，在该放电管内点着气体放电。图2中以如下方式示出光 源，即，使光轴14垂直于附图平面。正如特别是从图3可以看到的那样，气体放电管12-1具有圆柱形的放电区12-4 和球形段12-5。处于球形段12-5内的是汞储备处，从而在气体放电中产生汞光谱线。汞 优选是具有自然同位素分布(Isotopenverteilung)的汞。使气体放电点火并且通过两个 电极12-2和12-3得以维持，这两个电极在放电管12-1的外面布置在圆柱形的放电区12_4 上。典型的是，在电极12-2和12-3上存在频率为约200至250MHz并且幅度为4至8V的 高频电压。依据本发明，每个电极12-2和12-3具有平面的片状保持段12_6和12_7，这些保 持段具有各一个孔12-8和12-9。气体放电管12-1的圆柱形放电区12_4形状锁合地保持 在孔12-8和12-9内。保持段12-6和12_7彼此平行地取向，并且圆柱形放电区12_4以其 圆柱轴线垂直于保持段12-6和12-7。在该实施例中，保持段12-6和12-7具有约为0. 15mm的材料厚度并且彼此相距开 约3mm。它们优选由作为良好电导体的铜组成。光源12的气体放电管12-1处于尽可能均勻的磁场内，该磁场由磁铁15产生并且 在产生光的位置上垂直于光轴地取向。由此，基于塞曼效应(Zeeman-Effekt)产生光谱线的σ+、σ-和Ji偏振塞曼分量。为了使光谱线的分裂足够大并且光谱线保持清晰，也就是光谱线在灯内的每个位 置上以相同的量进行光谱移动，必须产生足够强的和均勻的磁场。为此，磁铁15以特别的 方式构成，如图4所示。产生均勻磁场的磁铁15总计由四个单个磁铁15-1至15-4构成， 从而北极布置在气体放电管12-1的一侧上(图4中在气体放电管的上面)而南极布置在 对置的侧上(图4中在气体放电管的下面)。于是，磁铁15的北极通过两个分磁铁15-1和 15-2形成，其北极彼此对置。以相应的方式，磁铁15的南极通过分磁铁15-3和15-4的两 个南极形成。在分磁铁15-1和15-2的对置的两个北极之间以及在分磁铁15-3和15_4的 对置的南极之间形成各一个间隙，该间隙朝向气体放电管12-1地变宽。两个间隙优选各自 采用铁芯15-5和15-6加以填塞，其中，铁芯朝向气体放电管12-1的末端的形状在所示的 横截面内凹面地构成。通过磁铁15带有其分磁铁和铁芯的这种实施方式，在气体放电的通 过虚线15-7示出的位置上可以产生特别均勻的磁场。磁铁15-1至15-4从外部通过优选由铁构成的支架15_8和15_9保持，以便以适 当的方式引导分磁铁15-1和15-4或15-2和15_3之间的磁场。支架15_9具有孔15-10， 通过该孔，气体放电管12-1内产生的光可以向外发出并且沿光轴14进入装置10中。图6示出由气体放电灯12产生的汞光谱。加粗的光谱线相应于π分量，其中， JI分量的单个光谱线相应于不同同位素的不同跃迁。单个线通过同位素的相应质量数来 标注。往较高频率去，是σ +分量的光谱线，而往较低频率去，是ο-分量的光谱线。磁场 在气体放电的位置上是如此之强，以致于ο+和ο-分量的光谱分布与η分量的分布不相 交。典型地，磁场为此约为1至1.5特斯拉。这意味着，例如σ-分量的199Hg的采用附图 符号16标注的并且与π分量的具有最高能量的采用附图符号18标注的光谱线相应的光 谱线在很大程度上向较低的频率移动，以致于其与η分量的如下光谱线明显分开，该光谱 线采用附图符号20标注并且与π分量的具有最低能量的光谱线相应，也就是与204Hg的 光谱线相应。正如下面继续介绍的那样，足够的分开之所以重要，是因为π分量最终提供测量 值，因为不移动的η分量被吸收了而移动了的ο分量形成基准值，因为移动了的光谱分量 不被吸收，这一点正如原则上已从现有技术(US 3，914，054)公知的那样。最后，图5还示出依据本发明的光源12的另一种实施方式，用于产生Hg光谱线。 气体放电管12-1以及电极12-2和12-3如在前面的实施例中那样构成。当然，磁铁现在构 成为环形磁铁150-1和150-2并且布置在气体放电管12-1的对置的侧上。环形磁铁150-2 的北极处于环的外缘上而相应的南极处于内缘上并且在另一个磁铁150-1中相反。按照 这种方式，利用两个简单的环形磁铁在气体放电的位置上形成相对均勻的磁场。图5未示 出按正确比例的图示，而应该仅示意性地示出结构。特别是，两个环形磁铁150-1和150-2 彼此的间距未按正确比例示出。为了全面理解，下面详细介绍依据本发明的气体放电灯在用于确定气体汞含量的 装置10中的使用。在光源12内产生的光相应于图6地含有汞光谱线的塞曼分量，正如已经介绍的那 样。于是，光穿过在这里构成为光弹性调制器M的光学分离装置22，在该调制器内，
5基于调制器M的双折射特性，线性偏振的η分量受到不同于与该η分量垂直地偏振的 σ +和σ-分量的影响。这种不同的影响在加在压电沈上的交流电压的周期内实现，该交 流电压通过电源观来提供。在光弹性调制器M与未详细示出的偏振器的组合中，一方面 σ分量的偏振被旋转，并且在确定的时间点上仅σ +和ο-分量透过而在其它确定的时间 点上仅η分量透过。因此，利用光弹性调制器M实现一方面η分量和另一方面σ +和 σ-分量在时间上的隔开。此后，光穿过测量腔30，其带有其中所含有的、待测量的汞污染物。测量腔在需要 时具有加热装置32。π分量的不移动的光谱线在测量腔30内被汞原子吸收，相反地，移动 了的σ +和ο-分量则由于能量迁移而不被吸收，从而这些线的光可以充当基准光。最后，光在光接收器34上被接收并输送给锁相(Lock-In)放大器38，该锁相放大 器利用输送给光弹性调制器M的交流电压来触发。结果是，信号于是通过锁相放大器得以 保存，这一点正如定性地在图1中利用附图符号40所示的那样。光接收器34因此交替地 接收基准光和带有调制器控制电压频率的测量光的未被吸收的部分，从而在此的差值，即 曲线40的幅度，是针对测量腔30内的吸收的度量并因此是针对汞浓度的度量，从而从该信 号中可以确定待检验的气体中的汞浓度。附图标记列表
10装置
12光源，气体放_
12-1放电管
12-2 和 12-3电极
12-4圆柱形放电区
12-5球形段
12-6 和 12-7片状保持段
12-8 和 12-9孔
14光轴
15磁铁
15-1 至 15-4分磁铁
15-5 至 15-6铁芯
15-7磁场线
15-8 和 15-9支架
15-10孔
16、18、20光谱线
22光学分离装置
24调制器
26压电
28电源
30测量腔
32加热装置
34光接收器
38锁相放大器40信号150-1 和 150-2环形磁铁 c
权利要求
1.气体放电灯，具有带圆柱形放电区(12-4)的气体放电管(12-1)、布置在所述气 体放电管(12-1)外侧上的两个电极(12-2、12-3)，其特征在于，每个电极(12_2、12_3)都 具有平面的、片状的保持段(12-6、12-7)，所述保持段分别包含孔(12-8、12-9)，并且所述 圆柱形放电区(12-4)形状锁合地容纳在所述孔(12-8、12-9)内，其中，所述圆柱形放电区 (12-4)的圆柱轴线垂直于平面的所述保持段(12-6、12-7)。
2.按前述权利要求之一所述的气体放电灯，其特征在于，所述保持段(12-6、12-7)具 有约为0. 15mm的材料厚度，并且所述两个电极(12_2、12_3)的所述保持段(12_6、12_7)相 距开约3mm。
3.光源，具有按前述权利要求之一所述的气体放电灯(12)，其特征在于，设置有磁铁 (15、15-1至15-4、150)，在所述磁铁之间能够产生尽可能均勻的磁场(15_7)。
4.按权利要求4所述的光源，其特征在于，一磁铁的北极布置在气体放电管的一侧上 而第二磁铁的南极布置在对置的侧上，并且无论是所述北极还是所述南极均由两个分磁铁 (15-1和15-2或15-3和15_4)形成，所述分磁铁的同名的极对置并形成所述北极或所述南 极，其中，分别在两个对置的北极或对置的南极之间形成间隙，所述间隙朝向所述气体放电 管(12-1)地变宽。
5.按权利要求5所述的光源，其特征在于，所述间隙分别采用铁芯(15-5、15-6)填塞， 其中，优选地，所述铁芯朝向所述气体放电管(12-1)的末端的形状凹面地构成。
6.按权利要求4所述的光源，其特征在于，所述磁铁布置在所述气体放电管(12-1)的 对置的侧上并且构成为环形磁铁(150-1和150-2)，所述环形磁铁的一个极处于内缘上而 另一个极处于外缘上。
7.汞光谱灯，具有按前述权利要求4至6之一所述的光源，其特征在于，所述气体放电 管(12-1)由石英玻璃组成并含有汞。
全文摘要
本发明涉及一种气体放电灯，具有带圆柱形放电区的气体放电管和布置在气体放电管外侧上的两个电极。为了提供一种具有外部电极的、具有较长使用寿命的、得到改进的气体放电灯，而设置每个电极具有平面的、片状的保持段，该平面的、片状的保持段包含各一个孔，并且圆柱形放电区形状锁合地容纳在孔内，其中，圆柱形放电区的圆柱轴线垂直于平面的保持段。
文档编号H01J65/04GK102122603SQ201010598110
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月16日 优先权日2009年12月18日
发明者罗尔夫·迪施, 马尔钦·克拉伊卡 申请人:西克麦哈克有限公司