Berlin 2014 – wissenschaftliches Programm

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P: Fachverband Plasmaphysik

P 29: Plasma Technology III

P 29.2: Vortrag

Freitag, 21. März 2014, 14:30–14:45, SPA HS201

Untersuchung des Flickerns thorierter Wolframkathoden in HID-Lampen — •Thomas Hoebing, Patrick Hermanns, Andre Bergner, Cornelia Ruhrmann, Stephan Holtrup, Juergen Mentel und Peter Awakowicz — Ruhr-Universität, Universitätsstr. 150, 44801 Bochum

Eine Thoriumoxid Dotierung von Wolframkathoden für den Einsatz in Gleichstrom Hochdruck-Gasentladungslampen (HID-Lampen) erzeugt während des Betriebs eine Monolage mit Dipolcharakter aus Th Atomen auf der Elektrodenoberfläche. Durch diesen sog. Emitter-Effekt werden Austrittsarbeit und Betriebstemperatur der Elektrode gegenüber einer undotierten Kathode reduziert und damit deren Lebensdauer erhöht. Die thermische Desorption der Dipolschicht von der Elektrodenoberfläche wird sowohl durch einen rückführenden Th Ionenstrom aus dem Plasma, als auch durch Diffusionsprozesse in und auf der Elektrode kompensiert. Aufgrund des Temperaturgradienten in der Elektrode entstehen auf der Oberfläche der Kathode ringförmige Th Ablagerungen. Auf diese springt der Lichtbogen, wenn die Desorption an der Elektrodenspitze nicht durch Ionenstrom und Diffusion kompensiert und dadurch die Austrittsarbeit der Kathode kurzzeitig erhöht wird. Die Ursachen der Instabilität des Bogenansatzes (Flickern) und die vorübergehende Erhöhung der Austrittsarbeit werden anhand von pyrometrischen Messungen und photographischen Aufnahmen, verbunden mit materialtechnischen Untersuchungen, analysiert. Die Autoren danken der "Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft mbH (FFG)" und PLANSEE SE für finanzielle Unterstützung.