Heidelberg 1999 – wissenschaftliches Programm
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P: Plasmaphysik
P 24: Entladungen (Poster)
P 24.16: Poster
Dienstag, 16. März 1999, 16:30–19:00, PY
Kathodenfallmessungen am Argon Lichtbogen mit Langmuir-Sonden — •J. Luhmann, D. Nandelstädt, A. Barzik und J. Mentel — Arbeitsgruppe für Grundlagen der Elektrotechnik, Ruhr-Universität Bochum, D-44780 Bochum
Zur Charakterisierung thermionischer Kathoden für Gasentladungslampen wurde ein Verfahren entwickelt, das die direkte Bestimmung des Kathodenfalls aus Sondenmessungen erlaubt. Die Untersuchungen wurden an einer Argon Modell-Lampe durchgeführt, die mit Gleichstrom bis 10A bei einem Druck von ein bis sechs bar betrieben wurde.
In einer Hochdruckentladung wird die Kathodengrenzschicht so dünn, daß die Spannung x mm vor der Kathode in guter Näherung der Gleichung U(x)=Uc+E× x gehorcht. Ist das Plasmapotential an verschiedenen Punkten x in der Bogensäule bekannt, kann der Kathodenfall Uc durch eine Extrapolation auf x=0 ermittelt werden. Um das Potential U(x) im Lichtbogen zu bestimmen, wird eine Sonde seitlich in die Entladung eingebracht und der Lichtbogen schrittweise relativ zur Sonde verschoben. Das Potential der Sonde wird mittels einer Spannungsrampe durchgefahren. Ein Oszilloskop zeichnet den Verlauf des Sondenstroms auf. Die Auswertung der sich ergebenden I-U-Charakteristik führt zum gesuchten Plasmapotential.
Es wurden Fallspannungen an zylindrischen Wolframkathoden gemessen. Dabei wurde der Einfluß der Parameter Strom, Druck, Kathodengeometrie und -material auf den Kathodenfall untersucht. Die Messungen lassen einen deutlichen Abfall des Kathodenfalls mit steigendem Strom erkennen. Typische Werte für eine reine Wolframkathode liegen zwischen 15 und 40 Volt. Das Vorhaben wird vom BMBF gefördert (Förderkennz. 13N6895).