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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Gasentladungsröhre und
insbesondere eine Gasentladungsröhre
zur Verwendung als eine Lichtquelle für ein Spektroskop, eine Chromatographie
oder dergleichen.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Als
Techniken auf solch einem Gebiet waren traditionellerweise jene
bekannt, die in den japanischen Patentanmeldungsauslegeschriften
Nr. HEI 7-326324, HE 8-77979 und HEI 8-222185 offenbart werden.
Bei den Gasentladungsröhren,
welche in diesen Schriften beschrieben werden, wird ein abgeschlossener
Kolben durch eine Seitenröhre,
die aus Glas hergestellt ist, und einem Fuß, der aus Glas hergestellt
ist, gebildet. In den Fuß sind
Fußstifte
gesteckt, welche die Anoden- beziehungsweise die Kathodensektion
sichern. Der abgeschlossene Kolben ist zum Beispiel mit etwa mehreren
Torr Deuteriumgas gefüllt.
Solch eine Gasentladungsröhre
wird Deuteriumlampe genannt und als eine beständige UV-Lichtquelle verwendet.
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Die
europäische
Patentanmeldung
EP 0727810 offenbart
eine Gasentladungsröhre
mit einem abgeschlossenen Kolben.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Um
eine Punktemission durchzuführen,
ist solch eine Deuteriumlampe derart konfiguriert, dass eine Fokussierungselektrodenplatte
mit einem kleinen Loch in ihrer Mitte an der Vorderseite der Anodensektion,
d.h. auf der Kathodensektionsseite, positioniert ist, um die Thermione,
die in der Kathodensektion erzeugt werden, zusammenlaufen zu lassen. Der
Abstand zwischen der Fokussierungselektrodenplatte und der Anodensektion
ist der maßgeblichste Parameter
für die
Punktemissionseigenschaften, und es wurden verschiedene Techniken
zur Verbesserung und Aufrechterhaltung seiner Genauigkeit entwickelt.
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Obwohl
die bislang entwickelten Techniken die Genauigkeit erzielen können, ist
Geschicklichkeit zum Verarbeiten und Montieren erforderlich, und
die Materialien selbst werden teuer, wodurch es hinsichtlich der
Einfachheit und Stabilität
des Verarbeitens/Montierens, der Kosten und so weiter problematisch
war.
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Angesichts
dieser Probleme ist es eine Aufgabe der Gasentladungsröhre gemäß vorliegender Erfindung,
eine Gasentladungsröhre
bereitzustellen, die leicht zu verarbeiten/montieren ist, stabil
gemacht werden kann und die Kosten reduzieren kann.
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Zur Überwindung
der zuvor erwähnten
Probleme ist die Gasentladungsröhre
gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Gasentladungsröhre
mit einem abgeschlossenen Kolben, von dem wenigstens ein Teil Licht
durchlässt,
wobei der abgeschlossene Kolben mit einem Gas gefüllt ist
und mit Anoden- und Kathodensektionen,
welche darin angeordnet sind, versehen ist und die elektrische Entladung
zwischen den Anoden- und Kathodensektionen derart erzeugt wird,
dass der lichtdurchlässige
Teil des abgeschlossenen Kolbens vorbestimmtes Licht nach außen ausstrahlt.
Die Gasentladungsröhre
umfasst ein isolierendes Anodenstützelement, welches die Anodensektion
befestigt, ein isolierendes Fokussierungselektrodenstützelement,
welches auf einer Fläche
des Anodenstützelements
befestigt ist, die Anodensektion umgibt und eine Öffnung über der
Anodensektion aufweist, und eine Fokussierungselektrode, welche an
einer Vorderseite der Öffnung
des Fokussierungselektrodenstützelements
sicher angeordnet ist und eine Fokussierungsöffnung aufweist, welche zur
Anodensektion vorsteht. Die Kathodensektion ist auf dem Anodenstützelement
oder dem Fokussierungselektrodenstützelement derart angeordnet,
dass sie von der Fokussierungsöffnung
beabstandet ist, und die Röhre
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anodensektion Anschlussabschnitte
aufweist, welche sich davon erstrecken, wobei jeder Anschlussabschnitt
an einem Ende eines jeweiligen Fußstifts befestigt ist, und
wenigstens das Anodenstützelement oder
das Fokussierungselektrodenstützelement
einen Abschnitt mit einer Form aufweist, welche mit seitlichen Kanten
der Anschlussabschnitte der Anodensektion zusammenpasst, um die
Anodensektion in einer festen Position zu sichern.
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Als
eine Folge einer derartigen Konfiguration können dann, wenn die Anodensektion
und das Fokussierungselektrodenstützelement auf dem Anodenstützelement
befestigt sind und die Fokussierungselektrode an der Vorderseite
des Fokussierungselektrodenstützelements
angeordnet ist, während
die Kathodensektion von der Fokussierungselektrode beabstandet ist,
die jeweiligen Elektroden bei einer äußerst genauen Lagebeziehung
in einem einfachen Vorgang montiert werden. Obwohl die Genauigkeit
ihrer Lagebeziehung von der Präzision
des Anodenstützelements
und des Fokussierungselektrodenstützelements abhängt, werden
die jeweiligen Stützelemente
voneinander getrennt, wodurch die Präzision im Sicherungsabschnitt
jeder Elektrode leicht verbessert werden kann und die Herstellungskosten
reduziert werden können.
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Vorzugsweise
weist das Anodenstützelement
einen Hohlraumabschnitt zum Befestigen der Anodensektion auf. Als
eine Folge wird es ziemlich einfach, die Anodensektion zu sichern
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Die
Anodensektion kann gesichert werden, indem sie zwischen dem Anodenstützelement
und dem Fokussierungselektrodenstützelement gehalten wird. Als
eine Folge kann nicht nur die Genauigkeit beim Sichern der Anodensektion,
sondern auch die Genauigkeit des Abstands zwischen der Anoden sektion
und der Fokussierungselektrode weiter verbessert werden.
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Vorzugsweise
werden das Anodenstützelement
und das Fokussierungselektrodenstützelement aus Keramikwerkstoffen
hergestellt. Dies macht es leichter, die Verarbeitung und die Präzision zu
verbessern und kann auch die Herstellungskosten reduzieren.
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Vorzugsweise
weisen das Anodenstützelement
oder das Fokussierungselektrodenstützelement Stiftlöcher auf,
durch welche Fußstifte,
welche die Anodensektion, die Kathodensektion beziehungsweise die
Fokussierungselektrode am abgeschlossenen Kolben sichern, eindringen.
Als eine Folge kann jede Elektrode zuverlässiger befestigt werden, und
die Genauigkeit der Lagebeziehung verbessert sich.
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Vorzugsweise
ist das Anodenstützelement
in Kontakt mit einem Fuß angeordnet,
der eine Bodenseite des abgeschlossenen Kolbens bildet. Als eine Folge
wird die Wärme,
die in der Anode und der Fokussierungselektrode erzeugt wird, durch
das Fokussierungselektrodenstützelement
und das Anodenstützelement
schnell zum Fuß durchgelassen,
wodurch das Auftreten von Schwankungen in der gegenseitigen Lagebeziehung
zwischen der Anode und der Fokussierungselektrode, welche infolge
ihrer thermischen Verformungen vorkommen können, verhindert werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung wird durch die ausführliche Beschreibung, die im
Anschluss erfolgt, und die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.
Sie dienen lediglich der Veranschaulichung und sollten nicht als
die vorliegende Erfindung einschränkend ausgelegt werden.
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Der
weitere Anwendbarkeitsrahmen der vorliegenden Erfindung ist aus
der ausführlichen
Beschreibung, die im Anschluss erfolgt, ersichtlich. Es versteht
sich jedoch von selbst, dass die ausführliche Beschreibung und die
spezifischen Beispiele, obwohl sie bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung anzeigen, lediglich zur Veranschaulichung dienen und für die Fachleute
aus der ausführlichen
Beschreibung verschiedene Änderungen
und Modifikationen innerhalb des Rahmens der Erfindung zu erkennen sind.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Schnittansicht, welche eine erste Ausführungsform der Gasentladungsröhre gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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2 ist
eine Vorderansicht der in 1 dargestellten
Gasentladungsröhre,
wobei sie einen Zustand darstellt, bevor ihr. Fuß und ihre Seitenröhre zusammengeschweißt werden;
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3 ist
eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht der in 1 dargestellten
Gasentladungsröhre;
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4 ist
eine Draufsicht des Fußes
in 1, während 5 eine
Schnittansicht davon entlang der Linie V-V ist;
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6 ist
eine Draufsicht der Anodenstützplatte
in 1, 7 ist eine Schnittansicht davon entlang
der Linie VII-VII,
und 8 ist eine Unteransicht davon;
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9 ist
eine Draufsicht der Anodensektion in 1, während 10 eine
vergrößerte Schnittansicht
davon entlang der Linie X-X ist;
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11 ist
eine Draufsicht der Fokussierungselektrodenstützplatte in 1, 12 ist
eine Unteransicht davon, und 13 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie XIII-XIII;
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14 ist
eine Draufsicht der Fokussierungselektrodenplatte in 1,
während 15 eine Schnittansicht
davon entlang der Linie XIV-XIV ist;
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16 ist
eine Draufsicht, welche die Öffnungsplatte
in 1 darstellt, während 17 eine Schnittansicht
davon entlang der Linie XVII-XVII ist;
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18 ist
eine Vorderansicht, welche den Kathodenumgebungsabschnitt in 1 darstellt, 19 ist
eine Schnittansicht davon entlang der Linie XIX-XIX, und 20 ist
eine Draufsicht davon;
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21A bis 21F, 22A bis 22F, 23A bis 23F und 24A bis 24F sind Schnittansichten,
welche andere Ausführungsformen der
Lichtemissionsteileinheit der Gasentladungsröhre gemäß der vorliegenden Erfindung
darstellen.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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Im
Folgenden werden einige bevorzugte Ausführungsformen der Gasentladungsröhre gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlich erklärt. Zum
besseren Verständnis
der Erklärung
bezeichnen dieselben Bezugszeichen, soweit möglich, alle Zeichnungen hindurch
dieselben Teile und wird eine wiederholte Erklärung unterlassen.
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1 ist
eine Schnittansicht, welche die Gasentladungsröhre einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt. Die Gasentladungsröhre 1, die in dieser
Zeichnung dargestellt ist, ist eine frontale Deuteriumlampe und weist
einen abgeschlossenen Kolben 2 auf, der mit etwa mehreren
Torr Deuteriumgas gefüllt
ist, um Ultraviolettstrahlen zu erzeugen, während eine Lichtemissionsteileinheit 3 in
dem abgeschlossenen Kolben 2 enthalten ist. Die Lichtemissionsteileinheit 3 weist
eine elektrisch isolierende Anodenstützplatte 5 auf, welche
aus Keramikwerkstoffen hergestellt und auf einem Fuß 4 angeordnet
ist, um damit in Kontakt zu sein. Eine ebene Anodensektion 6 wird
derart auf der Anodenstützplatte 5 gehalten,
dass sie vom Fuß 4 beabstandet
ist. Die obere Fläche
der Anodenstützplatte 5 ist
mit einem Hohlraumabschnitt 5a versehen, der eine Form
aufweist, die mit der der Anodensektion 6 im Wesentlichen
identisch ist, und die Anodensektion 6 wird innerhalb des
Hohlraumabschnitts 5a aufgenommen.
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Da
die Anodensektion 6 eine Konfiguration einsetzt, in der
sie mit der Anodenstützplatte 5,
die dazwischen eingeschoben ist, auf dem Fuß 4 aufliegt, kann
die Anodensektion 6 auf dem Fuß 4 genau angeordnet
werden, wenn sie am Letzteren befestigt wird. Außerdem baut ein einfacher Vorgang
des bloßen
Befestigens der Anodenstützplatte 5 auf
dem Fuß 4 die
Anodensektion 6 in den abgeschlossenen Kolben 2 ein,
wodurch die Bearbeitbarkeit verbessert wird. Überdies wird als ein Ergebnis
des Einsetzens einer Konfiguration, in welcher die Anodenstützplatte 5 gegen
die Oberseite 4a des Fußes 4 stößt, die
große
Hitze, die von der Anodensektion 6 zum Zeitpunkt der Verwendung
der Gasentladungsröhre 1 erzeugt wird,
mittels der Anodenstützplatte 5 zum
Fuß 4 übertragen
und dann mittels des Fußes 4 nach
außen
abgegeben. Als eine Folge kann es die Kühlleistung der Anodensektion 6 verbessern
und dadurch zur Verbesserung beim Stabilisieren von Betriebseigenschaften
beitragen.
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Ein
Fußstift 10a ist
derart befestigt, dass er durch den Fuß 4 durch die Anodenstützplatte 5 durchdringt,
während
die Anodensektion 6 am oberen Ende des Fußstifts 10a durch
Schweißen
befestigt ist. Außerdem
ist eine Fokussierungselektrodenstützplatte 7, die aus
Keramikwerkstoffen hergestellt ist, auf der Anodenstützplatte 5 derart
angeordnet, dass sie damit in Kontakt ist. Eine Fokussierungselektrode 8,
welche am oberen Ende des Fußstifts 10c befestigt
ist, ist auf der Fokussierungselektrodenstützplatte 7 angeordnet,
während
eine Fokussierungsöffnung 8a,
die in der Fokussierungselektrodenplatte 8 ausgebildet
ist, koaxial mit der Öffnung 7a der
Fokussierungselektrodenstützplatte 7a derart angeordnet
ist, dass sie darin hineinführt,
wodurch die Fokussierungselektrodenplatte 8 und die Anodensektion 6 einander
gegenüberliegen.
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Zur
Montage solch einer Lichtemissionsteileinheit 3 genügt es, wenn
die Anodenstützplatte 5, die
Anodensektion 6, die Fokussierungselektrodenstützplatte 7 und
die Fokussierungselektrodenplatte 8 nacheinander auf dem
Fuß 4 gestapelt
werden. Als eine Folge wird bei der Herstellung der Gasentladungsröhre 1 eine
stabile Massenproduktion ermöglicht.
Da die Lichtemissionsteileinheit 3 außerdem keine schwebende Struktur
aufweist, ist sie innerhalb des abgeschlossenen Kolbens 2 gesichert,
wodurch ihre Lagebeziehung mit einer hohen Genauigkeit beibehalten
werden kann.
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Ferner
ist in der Lichtemissionsteileinheit 3 eine Kathodensektion 9 neben
der Fokussierungsöffnung 8a derart
vorgesehen, dass sie von der Fokussierungselektrodenplatte 8 beabstandet
ist. Die Kathodensektion 9 ist auf der Oberseite von der
Fokussierungselektrodenstützplatte 7 positioniert,
während sie
ans obere Ende eines Fußstifts 10b,
der am Fuß 4befestigt
ist, geschweißt
und daran befestigt ist, und erzeugt Thermione, wenn eine Spannung
daran angelegt wird. Zwischen der Kathodensektion 9 und
der Fokussierungsöffnung 8a ist
eine Entladungsgleichrichtungsplatte 11 in einer Position
angeordnet, die vom optischen Weg (in der Richtung direkt nach oben von
der Fokussierungsöffnung 8a in
der Zeichnung, d.h. der Richtung des Pfeils A) abweicht. Die Entladungsgleichrichtungsplatte 11 ist
mit einem Elektronenabgabefenster 11a versehen, das als
eine rechteckige Öffnung
zum Durchlassen dadurch von Thermionen, die in der Kathodensektion 9 erzeugt
werden, ausgebildet ist. Außerdem
ist die Entladungsgleichrichtungsplatte 11 an die obere
Fläche
der Fokussierungselektrodenplatte 8 geschweißt und daran befestigt
und mit einer Abdeckplatte 12 versehen, welche einen L-förmigen Querschnitt
aufweist, um die Oberseite der Kathodensektion 9 und die
Hinterseite davon gegenüber
dem Elektronenabgabefenster 11a zu umgeben. Die Abdeckplatte 12 hält die Zerstäubungsmaterialien
oder die verdampften Materialien, die von der Kathodensektion 9 abgegeben werden,
davon ab, sich am Lichtprojektionsfenster 14a, das am oberen
Teil des abgeschlossenen Kolbens 2 angeordnet ist, anzulegen.
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Während die
auf diese Weise konfigurierte Lichtemissionsteileinheit 3 innerhalb
des abgeschlossenen Kolbens 2 angeordnet ist, ist ein Abzugsrohr 13 am
Fuß 4 befestigt,
da es notwendig ist, dass der abgeschossene Kolben 2 mit
mehreren Torr Deuteriumgas gefüllt
wird. Unter Verwendung dieses Abzugsrohrs 13 kann der abgeschlossene
Kolben 2 in geeigneter Weise mit einem vorbestimmten Druck von
Deuteriumgas gefüllt
werden, sobald die Luft daraus abgeführt ist. Nach dem Füllen wird
das Abzugsrohr 13 geschlossen, wodurch der abgeschlossene Kolben 2 abgeschottet
ist.
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Hierbei
wird der abgeschlossene Kolben 2 hermetisch gemacht, wenn
die Verbindungsstelle zwischen der Seitenröhre 14, die aus Kieselglas
oder UV-durchlässigem
Glas hergestellt ist, und dem Fuß 4 abgedichtet wird.
Diese Seitenröhre 14 ist
wie ein Zylinder ausgebildet, dessen eine Seite offen ist, während sein
oberer Teil als das kreisförmige
Lichtprojektionsfenster 14a verwendet wird. Der Fuß 4 ist wie
eine zylindrische Säule
ausgebildet, deren Umfangsabschnitt mit einem ersten Verbindungselement 16 versehen
ist, das aus Metall hergestellt ist (z.B. aus einem Kovar-Metall
hergestellt). Das erste Verbindungselement 15 umfasst einen
zylindrischen Körperabschnitt 15a und
einen ersten Flanschabschnitt 15b, der sich wie eine Krempe
radial vom unteren Ende des Körperabschnitts 15a erstreckt.
Der Körperabschnitt 15a des
ersten Verbindungselements 15 ist an der Außenwandseite
des Fußes 4 durch
Schmelzen oder Binden befestigt.
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Andererseits
ist die offene Endseite der Seitenröhre 14 mit einem zweiten
Verbindungselement 16 versehen, das aus einem Metall hergestellt
ist (z.B. aus einem Kovar-Metall hergestellt) und einen zylindrischen
Körperabschnitt 16a und
einen zweiten Flanschabschnitt 16b umfasst, der sich wie
eine Krempe radial vom unteren Ende des Körperabschnitts 16a erstreckt.
Hierbei ist der Körperabschnitt 16a des
zweiten Verbindungselements 16 an der Innenwandseite der
Seitenröhre 14 durch
Schmelzen oder Binden befestigt, und seine Positionierung wird durch
einen einfachen Vorgang des Befestigens des offenen Endteils der
Seitenröhre 14 am
Flanschabschnitt 16b bewirkt.
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Infolgedessen
werden, wie in 2 dargestellt, während der
Fuß 4 in
einem Zustand, in dem die Lichtemissionsteileinheit 3 auf
dem Fuß 4 befestigt
ist, in die Seitenröhre 14 eingeführt wird,
der Metallflanschabschnitt 15b des Fußes 4 und der Metallflanschabschnitt 16 der
Seitenröhre 14 miteinander in
engen Kontakt gebracht, und bei Beibehalten dieses Zustands wird
der verbundene Teil einem Schweißvorgang, wie beispielsweise
Elektroschweißen.
Laserschweißen
oder dergleichen, unterzogen, um die hermetische Abdichtung des
abgeschlossnen Kolbens 2 zu bewirken. Nach diesem Schweißvorgang
wird die Luft in dem abgeschlossenen Kolben 2 durch das
Abzugsrohr 13 abgeführt,
anschließend der
abgeschlossene Kolben 2 mit etwa mehreren Torr Deuteriumgas
gefüllt
und danach das Abzugsrohr 13 geschlossen, wodurch der Montagevorgang
vollendet ist. Hierbei wird der erste Flanschabschnitt 15b als
eine Referenzposition in Bezug auf das Lichtemissionsteil der Gasentladungsröhre 1 (das
Teil, wo Lichtbogenkugeln vor der Fokussierungsöffnung 8a erzeugt
werden) verwendet. Wenn nämlich
die Lagebeziehung zwischen dem ersten Flanschabschnitt 15b und
dem Lichtemissionsteil beim Montieren der Entladungsröhre 1 konstant
gehalten wird, wird das Positionieren des Lichtemissionsteils leichter,
wodurch erwartet wird, dass die Montagebearbeitbarkeit und die Positioniergenauigkeit
der Gasentladungsröhre 1 in
Bezug auf eine Vorrichtung zum Antreiben der Gasentladungsröhre (nicht
dargestellt) verbessert werden.
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Einzelne
Komponenten der Lichtemissionsteileinheit 3, welche im
abgeschlossenen Kolben 2 angeordnet ist, und des Fußes 4 werden
nun ausführlich
erklärt.
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Wie
in 3 bis 5 dargestellt, weist der Fuß 4 in
seiner Mitte eine zylindrische Basis 20 auf, die aus Kovar-Glas
hergestellt ist, während
sieben Fußstifte 10 derart
an der Basis 20 befestigt sind, dass sie durch sie durchdringen,
und ringförmig
angeordnet sind. Die Fußstift 10 werden
gebildet durch zwei Anodensektionsfußstifte 10a, deren
obere Enden an der Anodensektion 6 befestigt werden, um elektrisch
kontinuierlich damit zu sein, zwei Kathodensektionsfußstifte 10b,
deren obere Enden an der Kathodensektion 9 befestigt werden,
um elektrisch kontinuierlich damit zu sein, und drei Fokussierungselektrodenplattenfußstifte 10c,
deren obere Enden an der Fokussierungselektrodenplatte 8 befestigt werden,
um elektrisch kontinuierlich damit zu sein. Die einzelnen Fußstifte 10 sind
derart eingestellt, dass sie verschiedene Länge aufweisen, so dass die Oberflächenpositionen
der Anodensektion 6, der Fokussierungselektrodenplatte 8 und
der Kathodensektion 9, welche innerhalb des abgeschlossenen
Kolbens 2 angeordnet sind, in dieser Reihenfolge nacheinander
ansteigen. Unter den Fußstiften 10 nimmt nämlich das
Ausmaß ihres
Emporragens von der Oberseite 4a der Basis 20 in
der Reihenfolge der Fußstifte 10a, 10b und 10c nacheinander
zu.
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Das
erste Verbindungselement 15, das aus Metall hergestellt
ist (z.B. aus einem Kovar-Metall oder einem rostfreien Stahl hergestellt),
wird an einem Umfangsteil der Basis 20 des Fußes 4 befestigt, während das
erste Verbindungselement 15 durch den zylindrischen Körperabschnitt 15a und
den ersten Flanschabschnitt 1b, der sich wie eine Krempe radial
vom unteren Ende des Körperabschnitts 15a erstreckt,
gebildet wird. Hierbei wird der Körperabschnitt 15a des
ersten Verbindungselements 15 an der Außenwandseite des Fußes 4 durch
Schmelzen oder Binden befestigt. Das Abzugsrohr 13 wird
in der Nähe
des Außenumfangs
der Basis 20 derart befestigt, dass eine Entlüftungsöffnung 13a des
Abzugsrohrs 13 zwischen die beiden Kathodensektionsfußstiften 10b führt. Die
Entlüftungsöffnung 13a des
Abzugsrohrs 13 ist daher nicht in der Mitte der Basis 20 angeordnet,
sondern zu einem Ende davon versetzt, und befindet sich im Wesentlichen
direkt unter der Kathodensektion 9, um ihr zu entsprechen,
um die Gase schnell abzusaugen, die beim Aktivieren der Kathodensektion 9 durch
die Speisung während
der Montageschritts der Gasentladungsröhre 1 freigesetzt
werden.
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Wie
in 3 und 6 bis 8 dargestellt, ist
die aus Keramikwerkstoff gefertigte Anodenstützplatte 6, welche
aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist, wie
eine Scheibe ausgebildet, deren Oberseite mit einem Hohlraumabschnitt 5a versehen
ist, welcher eine Form aufweist, die mit der Anodensektion 6 zusammenpasst,
während
der Umfangsabschnitt der unteren Seite der Anodenstützplatte 5 mit
einem ringförmigen
Sockel 5b zum Stoßen
gegen die Oberseite der Basis 20 versehen ist. Die Mitte
der Anodenstützplatte 5 ist
mit einem kreisförmigen
Durchgangsloch 5c versehen. Außerdem ist die Anodenstützplatte 5 mit
sieben Stiftlöchern 21 versehen,
durch welche die Fußstifte 10 durchdringen,
während
die Stiftlöcher 21 ringförmig angeordnet
sind. Die Stiftlöcher 21 werden
gebildet durch zwei Stiftlöcher 21a,
durch welche die Anodensektionsfußstifte 10a durchdringen,
zwei Stiftlöcher 21b, durch
welche die Kathodensektionsfußstifte 10b durchdringen,
und drei Stiftlöcher 21c,
durch welche die Fokussierungselektrodenplattenfußstifte 10c durchdringen,
während
die einzelnen Stiftlöcher 21a bis 21c derart
angeordnet sind, dass sie den jeweiligen Positionen der Fußstifte 10a bis 10c entsprechen.
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Jedes
der Stiftlöcher 21b weist
einen Durchmesser auf, der größer als
der der anderen Stiftlöcher 21a, 21c ist,
damit ein aus Keramikwerkstoffen gefertigtes, elektrisch isolierendes
Rohr 22 (siehe 3) darin eingeführt wird.
Wenn der Fußstift 10b in
das Rohr 22 eingeführt
wird, wird der frei liegende Teil des Fußstifts 10b im abgeschlossenen
Kolben 2 kleiner, wodurch zuverlässig verhindert wird, dass eine
anomale elektrische Entladung im Fußstift 10b eintritt
(siehe 1). Hierbei ist ein Entlüftungsloch 23, in
welches die Entlüftungsöffnung 13a des
Abzugsrohrs 13 führt,
zwischen den beiden Stiftlöchern 21b angeordnet.
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Wie
in 3, 9 und 10 dargestellt, umfasst
die aus Metall gefertigte Anodensektion 6 eine Basisplatte 6A mit
Anschlussabschnitten 6a, welche sich auf beiden Seiten
erstrecken, und eine Anodenplatte 6B, welche im Wesentlichen
wie ein Halbmond geformt und durch Schweißen an der Basisplatte 6A befestigt
ist. Das freie Ende jedes Anschlussabschnitts 6a ist mit
einer Erhöhung 6b versehen,
die durch Biegen gebildet wird. Da die Anschlussabschnitte 6a mit
den jeweiligen Erhöhungen 6b versehen
sind, wird es einfacher, die oberen Enden der Fußstifte 10a durch
Schweißen
an der Anodensektion 6 zu befestigen. Da die ebene Anodensektion 6,
welche aus der Basisplatte 6A und der Anodenplatte 6B besteht,
im Hohlraumabschnitt 5a der Anodenstützplatte 5, der eine äußere Form
aufweist, die im Wesentlichen identisch damit ist, aufgenommen wird,
kann die Anodensektion 6 innerhalb der Anodenstützplatte 5 stabil
aufliegen, wobei eine Wandseite, welche den Hohl raumabschnitt 5a bildet, die
Anodensektion 6 umgeben kann, wodurch ein elektrischer
Schirmeffekt erwartet werden kann.
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Wie
in 3 und 11 bis 13 dargestellt,
weist die aus Keramikwerkstoffen gefertigte Fokussierungselektrodenstützplatte 7,
die im Wesentlichen wie ein Halbmond geformt ist, die Öffnung 7b derart
auf, dass sie im Wesentlichen mit der Form der Anodenplatte 6B zusammenpasst,
wobei die Umgebung der Öffnung 7a mit
drei Stiftlöchern 24 versehen
ist, durch welche die jeweiligen oberen Enden der Fußstifte 10c durchdringen,
und ein vertiefter Freigabeabschnitt 15 auf der Hinterseite
der Fokussierungselektrodenstützplatte 7 an
einer Position angeordnet ist, welche jedem Anschlussabschnitt 6a der
Anodensektion 9 entspricht (siehe 12). Wenn
solche Freigabeabschnitte 25 bereitgestellt sind, dann
werden die Erhöhungen 6b der
Anodensektion 6 sicher vom Stoßen gegen die Fokussierungselektrodenstützplatte 7 abgehalten.
Ferner ist der Umfang der Fokussierungselektrodenstützplatte 7 mit
halbmondförmigen
Ausschnitten 26 zur Aufnahme der jeweiligen, aus Keramikwerkstoffen
gefertigten Rohre 22 versehen.
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Wie
in 3, 14 und 15 dargestellt, ist
die aus Metall gefertigte Fokussierungselektrodenplatte 8 im
Wesentlichen wie ein Halbmond ausgebildet, um im Wesentlichen mit
der Fokussierungselektrodenstützplatte 7 identisch
zu sein, und sie ist mit einer kreisförmigen Öffnung 27 an einer
Position gegenüber
der Anodensektion 6 ausgebildet, und die Umgebung der Öffnung 27 ist
mit drei Stiftlöchern 28 versehen,
durch welche die jeweiligen oberen Enden der Fußstifte 10c eingeführt werden.
Eine Erhöhung 29 ist
hergestellt durch Nasenhochstellformen beim Stanzen, das zum Zeitpunkt
des Bildens ihres entsprechenden Stiftlochs 28 durchgeführt wird.
Da jede Erhöhung 29 eingesetzt
wird, wird es leichter gemacht, das obere Ende jedes Fußstifts 10c durch Schweißen an der
Fokussierungselektrodenplatte 8 zu befestigen. Ferner ist
der Umfang der Fokussierungs elektrodenplatte 8 mit halbmondförmigen Ausschnitten 30 zur
Aufnahme der jeweiligen Rohre 22 versehen, während die
einzelnen Ausschnitte 30 den jeweiligen Ausschnitten 26 der
Fokussierungselektrodenstützplatte 7 entsprechen.
In der Fokussierungselektrodenplatte 8 ist durch Biegen
eine Zunge 31 zwischen den Ausschnitten 30 ausgebildet,
während
die Zunge 31 veranlasst wird, gegen den Endabschnitt der
Fokussierungselektrodenstützplatte 7 zu
stoßen
und dadurch zu bewirken, die Fokussierungselektrodenplatte 8 zu
positionieren und zu halten.
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Wie
in 3, 16 und 17 dargestellt, ist
eine aus Metall gefertigte Lochplatte 32 mit einer trichterförmigen Fokussierungsöffnung 8a an
die Oberseite der Fokussierungselektrodenplatte 8 geschweißt und daran
befestigt, wobei die Lochplatte 32 einen trichterförmigen Fokussierungsabschnitt 33 zum
Sichern der Fokussierungsöffnung 8a aufweist, und
der Fokussierungsabschnitt 33 liegt der Anodensektion 6 gegenüber, wenn
er in die Öffnung 27 der Fokussierungselektrodenplatte 8 eingeführt wird. Ferner
weist die Lochplatte 32 einen im Wesentlichen halbmondförmigen Flanschabschnitt 34 um
den Fokussierungsabschnitt 33 herum auf, und die Fokussierungselektrodenplatte 8 und
die Lochplatte 32 werden miteinander vereinigt, wenn der
Flanschabschnitt 34 an die Fokussierungselektrodenplatte 8 geschweißt wird.
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Wie
in 3 und 18 bis 20 dargestellt,
ist ein aus Metall gefertigter Kathodenumgebungsabschnitt 36,
der durch Biegen gebildet ist, an der Oberseite der Fokussierungselektrodenplatte 8 befestigt,
während
die Entladungsgleichsrichtungsplatte 11, die am Kathodenumgebungsabschnitt 36 angeordnet
ist, mittels eines Schweißstücks 35 mit der
Fokussierungselektrodenplatte 8 vereinigt ist. Die Entladungsgleichrichtungsplatte 11 erhebt
sich senkrecht von der Oberseite der Fokussierungselektrodenplatte 8 und
weist das Elektronenabgabefenster 11a als eine rechteckige Öffnung zum
Durchlassen der Thermione, die von der Kathodensektion 9 ausgestrahlt
werden, dadurch auf. Außerdem
ist die Entladungsgleichrichtungsplatte 11 mit der Abdeckplatte 12 versehen,
welche so gebogen ist, dass sie einen L-förmigen Querschnitt ergibt,
der die Oberseite der Kathodensektion 9 und die Hinterseite
davon gegenüber
des Elektronenabgabefensters 11a umgibt. Die Abdeckplatte 12 hält die Zerstäubungsmaterialien oder
die verdampften Materialien, die von der Kathodensektion 9 abgegeben
werden, vom Anlegen am Lichtprojektionsfenster 14a, das
am oberen Teil des abgeschlossenen Kolbens 2 angeordnet
ist, ab. Die Entladungsgleichrichtungsplatte 11 und die
Abdeckplatte 12 sind einstückig als der Kathodenumgebungsabschnitt 36 hergestellt,
welcher durch Schweißen
an der Oberseite der Fokussierungselektrodenplatte 8 befestigt
ist.
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Hier
wird nun ein Verfahren der Montage der Deuteriumlampe 1 unter
Bezugnahme auf die 1 und 3 kurz erklärt.
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Zuerst
wird der Fuß 4,
in welchem sieben Fußstifte 10 und
das Abzugsrohr 13 an der Basis 20 befestigt sind,
vorbereitet. Dann wird der Sockel 5b der Anodenstützplatte 5 veranlasst,
gegen die Oberseite 4a des Fußes 4 zu stoßen, so
dass die einzelnen Fußstifte 10 durch
ihre entsprechenden Stiftlöcher 21 durchdringen.
Als ein Ergebnis erreichen die Fußstifte 10 und die
Stiftlöcher 21 ein
sicheres Positionieren der Anodenstützplatte 5 auf dem
Fuß 4.
Danach wird die Anodensektion 6 im Hohlraumabschnitt 5a der
Anodenstützplatte 5 aufgenommen,
und die Erhöhungen 6b der
Anodensektion 6 und die jeweiligen Spitzen der Fußstifte 10a werden
aneinander geschweißt
(siehe 10).
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Anschließend werden
die Rohre 22, die aus Keramikwerkstoffen hergestellt sind,
in ihre entsprechenden Stiftlöcher 21b in
der Anodenstützplatte 5 eingeführt, so
dass die einzelnen Fußstifte 10 in
die jeweiligen Rohre 22 gesteckt werden. Danach wird die
Fokussierungselektroden stützplatte 7 veranlasst, auf
die Anodenstützplatte 5 zu
stoßen,
so das die einzelnen Fußstifte 10c in
ihre entsprechenden Stiftlöcher 24 der
Fokussierungselektrodenstützplatte 7 eingeführt werden
und die Anodensektion 6 zwischen der Anodenstützplatte 5 und
der Fokussierungselektrodenstützplatte 7 angeordnet
ist. Hierbei wird die halbmondförmige
Anodenplatte 6B der Anodensektion 6 derart angeordnet,
dass sie von der Öffnung 7a der
Fokussierungselektrodenstützplatte 7 zu sehen
ist.
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Danach
werden die jeweiligen Spitzen der Fußstifte 10b an die
einzelnen Anschlüsse 9a,
die auf beiden Seiten der Kathodensektion 9 vorgesehen sind,
geschweißt
und daran befestigt. Dann werden die Fußstifte 10c in ihre
entsprechenden Stiftlöcher 28 der
Fokussierungselektrodenplatte 8 eingeführt, so dass die Abdeckplatte 12 der
Fokussierungselektrodenplatte 8 die Kathodensektion 9 abdeckt,
und die Fußstifte 10c werden
in einem Zustand, in dem die Fokussierungselektrodenplatte 8 gegen
die Fokussierungselektrodenstützplatte 7 stößt, an ihre entsprechenden
Erhöhungen 29 der
Fokussierungselektrodenplatte 8 geschweißt. Hierbei
ist die Kathodensektion 9 gegenüber dem Elektronenabgabefenster 11a der
Entladungsgleichrichtungsplatte 11, während die Anodenplatte 6B gegenüber der
Fokussierungsöffnung 8a der
Fokussierungselektrodenplatte 8 ist.
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Nachdem
die Lichtemissionsteileinheit 3 auf diese Weise auf den
Fuß 4 montiert
wurde, wird sie mit der Seitenröhre 14 von
oberhalb abgedeckt, und der aus Metall gefertigte Flanschabschnitt 15b des Fußes 4 und
der aus Metall gefertigte Flanschabschnitt 16b der Seitenröhre 14 werden
in engen Kontakt miteinander gebracht. Während dieser Zustand aufrechterhalten
wird, wird ihr Verbindungsteil einem Schweißvorgang, wie beispielsweise
Elektroschweißen,
Laserschweißen
oder dergleichen, unterzogen, wodurch der abgeschlossene Kolben 2 hermetisch abgedichtet
wird. Nach dem Schweißvorgang
erfolgt die Speisung zur Aktivierung der Kathodensektion 9. Nachdem
die Gase innerhalb des abgeschlossenen Kolbens 2 durch
das Abzugsrohr 13 abgeführt
wurden, wird der abgeschlossene Kolben 2 mit etwa mehreren
Torr Deuteriumgas gefüllt,
und dann wird das Abzugsrohr 13 geschlossen, so dass der
abgeschlossene Kolben 2 hermetisch abgedichtet ist, wodurch
der Vorgang der Montage der Deuteriumlampe 1 vollendet
ist.
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Die
Funktionsweise der auf diese Weise konfigurierten Gasentladungsröhre 1 wird
nun kurz beschrieben. Zuerst wird der Kathodensektion 9 etwa 20
Sekunden lang elektrische Leistung von etwa 10 W von einer externen
Spannungsquelle zugeführt, um
die Kathodensektion 9 vorzuheizen. Danach wird eine Abfallspannung
von etwa 150 V über
die Kathodensektion 9 und die Anodensektion 6 angelegt,
um eine Lichtbogenentladung vorzubereiten.
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In
dem Zustand, in dem die Vorbereitung im Gange ist, wird eine Steuerspannung
von etwa 350 V bis 500 V über
die Kathodensektion 9 und die Anodensektion 6 angelegt.
Hierbei laufen die von der Kathodensektion 9 abgegeben
Thermionen, während sie
durch die Entladungsgleichrichtungsplatte 11 gleichgerichtet
werden, an der Fokussierungsöffnung 8a der
Fokussierungselektrodenplatte 9 zusammen und erreichen
die Anodenplatte 6B der Anodensektion 9. Dann
erfolgt eine Lichtbogenentladung vor der Fokussierungsöffnung 8a und
Ultraviolettstrahlen, die aus den Lichtbogenkugeln genommen werden, die
bei dieser Lichtbogenentladung entstehen, werden durch das Lichtprojektionsfenster 14a der
Seitenröhre 14 durchgelassen
und nach außen
abgegeben.
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Ohne
auf die zuvor erwähnte
Ausführungsform
beschränkt
zu sein, kann die vorliegende Erfindung auf verschiedene Arten und
Weisen modifiziert werden. 21A bis 21F, 22A bis 22F, 23A bis 23F und 24A bis 24F sind Schnittansichten, welche andere Ausführungsformen
der Lichtemissionsteilein heit der Gasentladungsröhre gemäß der vorliegenden Erfindung
darstellen.
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Die
in 21A dargestellte Lichtemissionsteileinheit 3 weist
eine Konfiguration auf, die grundsätzlich mit der der in 1 dargestellten
Lichtemissionsteileinheit 3 identisch ist. Die in 21B, 21C dargestellten
Lichtemissionsteileinheiten 3 unterscheiden sich von der
zuvor erwähnten
Konfiguration darin, dass die Fokussierungselektrodenstützplatte 7 mit
der Anodenstützplatte 5 an
einer Position in Kontakt ist, die von der Anodensektion 6 getrennt ist.
Die in 21D bis 21F dargestellten
Lichtemissionsteileinheiten 3 unterscheiden sich von denen
in 21A bis 21C dargestellten
Lichtemissionsteileinheiten 3 darin, dass das Durchgangsloch 5c der
Anodenstützplatte 5 entfernt
ist, so dass die Anodensektion 5 durch den ganzen Hohlraumabschnitt 5a getragen
wird. Die Hinterseite der Anodenstützfläche der Anodenstützplatte 5 kann
zu verschiedenen Formen, die zum Einbau der Anodenstützplatte 5 geeignet
ist, und dergleichen verarbeitet werden. Außerdem ist es nicht notwendig,
dass die jeweiligen Seitenflächen
der Anodenstützplatte 5 und der
Fokussierungselektrodenplatte 7 miteinander kontinuierlich
sind, wie in 21A bis 21F dargestellt.
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Die
in 22A bis 22F dargestellten Lichtemissionsteileinheiten 3 sind
modifizierte Beispiele der in 21D bis 21F Lichtemissionsteileinheiten 3 und
unterscheiden sich davon in zwei Punkten, d.h. darin, dass ein Hohlraumabschnitt 7b in
der Vorderseite der Fokussierungselektrodenstützplatte 7 angeordnet
ist, um die Fokussierungselektrodenplatte 8 im Hohlraumabschnitt 7b anzuordnen und
zu befestigen, und dass die Anodensektion 6 und die Wandseite
des Hohlraumabschnitts 5a der Anodenstützplatte 5 voneinander
getrennt sind.
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Die
in 23A bis 23F dargestellten Lichtemissionsteileinheiten 3 sind
modifizierte Beispiele der in 21D bis 21F dargestellten Lichtemissionsteileinheiten 3 und
unterscheiden sich davon darin, dass der Durchmesser der Öffnung 7a der Fokussierungselektrodenstützplatte 7 axial
einheitlich ist. Die in 23E, 23F dargestellten Lichtemissionsteileinheiten 3 unterscheiden
sich ferner darin, dass die Anodenstützplatte 5 keinen
Hohlraumabschnitt 5a aufweist, so dass die Anodensektion 6 direkt
an der Oberseite davon befestigt ist.
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Die
in 24A bis 24D dargestellten Lichtemissionsteileinheiten 3 sind
modifizierte Beispiele der in 21A, 21B, 21D beziehungsweise 21E dargestellten Lichtemissionsteileinheiten 3 und
unterscheiden sich davon darin, dass die Formen des Hohlraumabschnitts 5a und
der Anodensektion 6 so ausgelegt sind, dass sie zueinander
passen. Außerdem
unterscheiden sich die in 24E, 24F dargestellten Lichtemissionsteileinheiten 3 von
den anderen Ausführungsformen
darin, dass die Anodensektion 6 dadurch befestigt ist, dass
sie zwischen der Anodenstützplatte 5 und
der Fokussierungselektrodenstützplatte 7 gehalten
wird.
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Obwohl
jedes der Anodenstützelemente
und der Fokussierungselektrodenstützelemente aus einem einzigen
ebenen Element in jedem der hierin erklärten Beispiele gebildet ist,
kann jedes oder ein Element zum Beispiel durch eine Mehrschichtplatte
oder eine Mehrzahl von sektorierten Elementen aufgebaut werden.
Wenn geteilt, verbessern die Stützelemente selbst
ihre Verarbeitbarkeit, und es wird leichter, die Genauigkeit der
Elektrodenanordnung durch die Stützelemente
zu verbessern.
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Obwohl
die einzelnen erklärten
Stützelemente
beispielhafterweise aus Keramikwerkstoffen hergestellt sind, können beide
Elemente andere Materialien einsetzen, solange sie isolierende Elemente sind.
Da beide Elemente bei der elektrischen Entladung großer Hitze
ausgesetzt sein können,
werden sie vorzugsweise aus hitzebeständigen Elementen hergestellt,
wobei zum Beispiel Glas oder dergleichen verwendbar ist.
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Beispiele
für das
Gas, das den abgeschlossenen Kolben 2 füllt, umfassen nicht nur Deuterium, sondern
auch Wasserstoff, Quecksilberdampf, Heliumgas, Neongas, Argongas
oder dergleichen, wobei diese Gase entsprechend der Verwendung ausgewählt werden
sollten. Die vorliegende Erfindung ist natürlich auch auf seitliche Entladungsröhren anwendbar.
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Obwohl
in den vorhergehenden Erklärungen Kovar-Glas
für die
Basis 20 des Fußes 4 verwendet wird,
können
ebenso gut Keramikwerkstoffe verwendet werden. Während der Fuß 4 durch
die Basis 20, durch welche die einzelnen Fußstifte
durchdringen, und den aus Metall gefertigten Flanschabschnitt 15b gebildet
wird, kann er außerdem
auch ein aus Metall gefertigter Fuß 4 sein, der einstückig mit
dem Flanschabschnitt 15b geformt ist. In diesem Fall kann
jeder Fußstift 10 durch
die Verwendung einer hermetischen Glasschmelze an dem aus Metall
gefertigten Fuß 4 befestigt
werden.
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Da
die Gasentladungsröhre
gemäß der vorliegenden
Erfindung derart konfiguriert ist, wie zuvor beschrieben, ist ihr
Lichtemissionsteil leicht zu montieren und kann ihre Präzision aufrechterhalten
werden. Außerdem
ist die Verarbeitung jedes Stützelements
einfach, und es trägt
auch zur Reduktion der Herstellungskosten bei.
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Aus
den vorhergehenden Erklärungen
der Erfindung ist ersichtlich, dass dieselbe auf vielerlei Arten
und Weisen abgeändert
werden kann. Solche Änderungen
sind nicht als eine Entfernung vom Rahmen der Erfindung zu betrachten,
und es ist vorgesehen, dass alle derartigen Modifikationen, die
für einen Fachmann
zu erkennen sind, im Rahmen der folgenden Patentansprüche enthalten
sind.
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Gewerbliche
Verwertbarkeit
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Die
vorliegende Erfindung ist geeigneterweise auf eine Gasentladungsröhre anwendbar,
wie beispielsweise eine Gasentladungsröhre insbesondere zur Verwendung
als eine Lichtquelle für
ein Spektroskop, eine Chromatographie oder dergleichen; und sie
ist zum Beispiel als eine Deuteriumlampe, Quecksilberlampe, Heliumgaslampe,
Neongaslampe, Argongaslampe oder dergleichen einsetzbar.