Kathodenmechanismen in Hochdruckglimmentladungen

The cathode plasma in the high pressure glows used in XeCl lasers develops unwanted localized instabilities (Hot Spots), triggering the formation of current filaments similar to sparcs. These stop the laser emission and enhance by the formation of arc spots the cathode erosion. Using 2D images having 5 ns exposure time the morphology of the evolution of the cathode plasma and the Hot Spot formation in this initially laterial homogeneous layers is investigated. It is found that the Spots form when the electron emission by ions impinging on the cathode starts. Later on no new spots are formed. The filament formation starts with short current channels (stems) from the spots. The stems widen and form a cup when entering the bulk. The velocity of the growth of the stems is higher when the current density in the bulk and the HCl contents are large. Fully developed filaments are formed, after the stems have contacted the anode. Consequences of these observations for the design of laser discharges are discussed. (orig.)Im Kathodenplasma von Hochdruckglimmentladungen, die in XeCl-Lasern benutzt werden, entstehen unerwuenschte lokalisierte Instabilitaeten (Hot Spots), die zur Ausbildung funkenaehnlicher Stromfilamente fuehren. Dadurch wird die Lasertaetigkeit beendet und durch Brennfleckbildung die Elektrodenerosion erhoeht. In Experimenten mit Parametern, die den Lasern entsprechen, wird die Morphologie der Ausbildung des Kathodenplasmas durch 2D-Aufnahmen hoher Zeitaufloesung und die Spotentwicklung in diesen anfangs lateral homogenen Schichten untersucht. Es ergibt sich, dass die Spotbildung erfolgt, wenn die Elektronenemission durch Ionenbeschuss einsetzt. Im spaeteren Verlauf bilden sich keine neuen Spots. Die Entwicklung der Filamente beginnt mit duennen kurzen, von den Spots ausgehenden Stromkanaelen (Stielen), die sich zum Volumen hier aufweiten (Kelche). Die Geschwindigkeit, mit der die Laenge der Stiele waechst, nimmt bei hoeherer Stromdichte im Volumen und hoeherem HCl-Gehalt zu. Voll ausgebildete Filamente entstehen erst, wenn die Stiele die Anode erreicht haben. Die Konsequenzen der Experimente fuer die Auslegung von Laserentladungen werden diskutiert. (orig.)Available from TIB Hannover: F94B0698+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEBundesministerium fuer Forschung und Technologie (BMFT), Bonn (Germany)DEGerman