Газоразрядная безэлектродная высокочастотная лампа

 

ГАЗОРАЗРЯДНАЯ БЕЗЭЛЕКТРОДНАЯ ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ЛАМПА, содержащая заполненный буферным газом и парами рабочего вещества баллон из оптически прозрачного материала и два внешних электрода, вьшолненных в виде нанесенных на часть наружной поверхности баллона токопроводящих покры№й и подключаемых к источнику высокочастотного напряжения, о т л и ч а Kvщ а я с я тем, что, с целью повышения ее долговечности и стабильности излучения при одновременном снижении рабочего напряжения и упрощения технологии изготовления , баллон вьшолнен с двумя диаметрально противоположными углублениями , в которых установлены теплопроводные стержни, контактирующие с внешi ними электродами, а токопроводшдее покрытие нанесено на наружную поверх (Л ность углублений.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

И9) (11) А

3151) Н 01 Л 65/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССР пО ДЕ 1А ИЗОБРЕТЕНИЙ V ОТНРЫТИЙ (2 1) 348023 1/24-07 (22) 06,08.82 (46) 23.11.83, Бюл. % 43 (72) А. Г. Симакин, В. Д. Цветков, А. И. Безлепкин, М. А. Хузмиев и Б. Х. Хузмиева (53) 621.327 (088.8) (56) 1. Патент ФРГ % 2636449, . кл. Н 01 3 65/00, 1977. и парами рабочего вешества баллон из оптически прозрачного материала и два

I внешних электрода, выполненных в виде нанесенных на часть наружной поверхности баллона токопроводящих покры-.

1 ий. и подключаемых к источнику высокочастотного напряжения, о т л и ч а къщ а я с я тем, что, с целью повышения ее долговечности и стабильности излучения при одновременном снижении рабочего напряжения и упрошения технологии ие готовления, баллон выполнен с двумя диаметрально противоположными углублениями, в которых установлены теплопроводные стержни, контактирующие с внеш» ними электродами, а токопроводящее покрытие нанесено на наружную поверх ность углублений.

2. Патент США % 4119889, кл. 315-248, 1978.

3 . Авторское свидетельство СССР

М 904038, кл. Н 01 Л 65/04, 1980, (54) (57) ГАЗОРАЗРЯДНАЯ БЕЗЭЛЕКТРОДНАЯ ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ЛАМПА, содержащая заполненный . буферным газом

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ."::- ::,,-,-."::::::-::-::-- /

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ -=. " "- - :е -. -.- ... " ©.

1 1056

Изобретение относится.к элементам конструкции газораэрядных осветитель ных ламп без электродов внутри баллона, излучающих спектральные линии ! химических элементов и используемых в спектрофотометрах, интерферометрах, магнитометрах и др.

Известны газоразрядные безэлект родные .высокочастотные лампы, содержащие баллон иэ оптически прозрачного щ материала, заполненный инертным газом и паром металла. Баллон снабжен цилиндрическим углублением, предназначенным для размещения высокочастотного (ВЧ) индуктора (1) и I 2j

Однако габариты таких ламп значительны, объем светящегося тела велик, так как возбуждаемый ВЧ разряд занимает кольцевой объем баллона вокруг углубления с ВЧ индуктором, диаметр которого не может быть существенно уменьшен из-за ухудшения при этом . условий передачи ВЧ энергии в разряд и, соответственно, затрудненного зажии поддержания разряда. 25

Каиболев близкой к изобретению по технической сущности является гаэоразрядная безэлектродная высокочастотная лампа, содержащая заполненный буферным инертным газом и парами рабочего

30 вещества шарообразный баллон из оптически прозрачного материала, и.два внешних электрода, выполненных в виде нанесенных на часть наружной поверхности баллона токопроводяших покрытий и подключаемых к источнику ВЧ напряжения (3) Однако напряжение зажигания и питания известной лампы велико, что вынуждает усложнять аппаратуру, в которой лампа используется. Если снижать рабочее напряжение уменьшением зазора между электродами, возрастает вероятность поверхностного ВЧ разряда, поэтому надежность лампы снижается.

Электроды экранируют значительную часть излучения, уменьшая КПД лампы, а выполнение электродов светопропускаюшими значительно усложняет технологию изготовления лампы, особенно если лампа излучает в коротковолновой области спектра. При электродах в виде шаровых сегментов ВЧ разряд заполняет весь объем колбы, но соприкосновение излучающего бблака возбужденных паров с 55 поверхностью баллона вынуждает выполнять баллон иэ специальных стекол, устойчивых к возбужденной рабочей среде с высокой физико-химической активностью, например, в случае щелочных металлов, в противном случае прозрачность стенки баллона быстро уменьшается, соответсч венно снижается интенсивность излучения, что ограничивает долговечность лампы. Однако такие стекла малопрозрачны в коротковолновой области спектра, поэтому приходится стенки баллона выпогьнять как можно более тонкими, что также усложняет технологию изготовления лампы и снижает ее механическую прочность. Избыток рабочего металла приводит к появлению на поверхности баллона непрозрачной пленки, постоянно мигрирующей по укаэанной поверхности, в результате чего плошадь излучающей поверхности все время меняется и стабильность излучения лампы недостаточна.

Если уменьшить количество вводимого в баллон рабочего вещества, из-за малого его запаса долговечность лампы мала, а снабжение лампы теплоотводяшим отростком и термостатирование окружающего ее объема значительно усложняет конструкцию лампы и ее эксплуатацию.

Белью изобретения является повышение долговечности и стабильности излучвI ния лампы при одновременном упрошении технологии ее изготовления и снижении рабочего напряжения.

Эта цель достигается тем, что в гаэоразрядной безэлектродной высокочасточ ной лампе, содержащей заполненный бу— ферным газом и парами рабочего вешвст ва баллон из оптически прозрачного материала и два внешних электрода, выполненных в .виде нанесенных на часть наружной поверхности баллона токопроводищих покрытий и подключаемых к источнику высокочастотного напряжения, баллон выполнен с двумя диаметрально про тивоположными углублениями, в которых установлены твплопроводныв стержни, контактирующие с внешними электродами, а токопроводящее покрытие нанесено на наружную поверхность углублений.

На чертеже изображена предложенная лампа.

Лампа представляет собой кварцевый или стеклянный баллон 1 сферический, эллиптический, цилиндрический и т.п.

Стенка 2 служит для выхода излучения и прозрачна в области 0,2 - 2 мкм, противоположная стенка 3 имеет запаянный штенгель 4, предназначенный для откачки лампы и введения в нее буферного инертного газа (например, аргона) нод давлением 1 — 5 мм рт. ст и ра56313 4

3 lO бочего вещества (щелочные, щелочно земельные металлы и т.д.) в подобранном опытным путем количестве. Багьлон 1 имеет диаметрально противоположные (в данном варианте) соосные углуб-: ления. 5 и 6, служащие для размещения в них медных, алюминиевых и т.п. стержней 7 и 8. Внутренние торцы yr лублений 5 и 6 образуют внутриламповый разрядный промежуток 9. Токоподводяшие теплопроводные стержни 7 и 8 соединяются с ВЧ .генератором 10Ä а внутри углублений 5 и 6 они контактируют с внешними электродами 11 и 12 в виде металлического покрытия наружной поверхности углублений. Плотный тепловой контакт стержней 7 и 8 с поверхностью углублений 5 и 6 обеспечивается при помощи теплопроводного компаунда или легкоплавкого припоя.

Огенка 3 снаружи может быть покрыта непроводяшим диффуэно отражаюшим слоем.

При включении генератора 10 на электроды 11 и 12 подается ВЧ напряжение (с частотой 100 кГц - 10 МГц), и в зазоре 9 возбуждается, ВЧ разряд в буферном газе, а по мере термического испарения рабочего вещества (например, щелочного металла} его атомные пары также возбуждаются в B× разряде. Благодаря тому, что иэлучаюшее облако .возбужденных паров сосредоточено мериду выступами 5 и 6 и удалено от световыводящей стенки 2, последняя сохра няет прозрачность и при изготовлении баллона 1 из кварцевого или другого нестойкого к воздействию возбужденных паров активных веществ стекла, помуч нение же стенок углублений 5 и 6, между которыми горит разряд, дпя работы лампы не имеет никакого значения.

30 ной конструкции электроды ll и 12 не экранируют излучение лампы, и нет необходимости выполнять их светопропускаюшими. Токоподводяшие стержни 7 и 8, имеющие большую теплопроводность, обеспечивают температуру части вну 1 ренней поверхности углублений 5 и 6 у их оснований более низкую, чем оотапьной поверхности баллона 1, поэтому образуются центры конденсации рабочего вещества. Это обеспечивает фиксацию избытка рабочего металла в этих заведОмых областях, поэтому ликвидиру ются условия для миграции избытка рабочего металла по внутренней поверхности стенки 2, следовательно, сохраняется постоянство интенсивности светового потока лампы при обеспечении уоловий для повышенной долговечности за счет достаточного запаса рабочего вещества.

Тепловой режим лампы нетрудно регулировать изменением отвода тепла по -;стержням 7 и 8 к теплоотводу с учетом

1мошности разряда и рабочего давления в баллоне 1. Как и в известной лампе, между электродами 11 и 12 при горении лампы существует поперечный ВЧ разряд и.используется излучение, возникшее в приэлектродных частях раэря-.

1да, в которых интенсивность излучения ,спектральных линий более чем на порядок превосходит интенсивность излучения удаленных от электродов 11 и 12 областей разряда, что обусловлено влиянием на процессы возбуждения пучка быстрых электронов, эмитированных электродом. КПД лампы дополнительно повышается, если на наружную поверх ность стенки 3 нанесено непроводяшее отражающее покрытие, направляющее излучение в сторону стенки 2.

При выборе соответствующего стекла толщина стенок баллона 1 может быть увеличена при сохранении прозрачности 45 в широкой области спектра, в том числе и коротковолновой, поэтому технология изготовления лампы упрощается, а ее механическая прочность возрастает. Зазор 9 может быть выбран малым по 50 сравнению с габаритами баллона 1, при этом напряжение зажигания лампы сни жается по сравнению с известной при тех же габаритах баллона 1. Расположение электродов ll и 12 в, углублениях 5 55 и 6 исключает возможность поверхностных ВЧ пробоев, что повышает надежность лампы. Кроме того, в предложе ьПредложенная конструкция газоразрядной безэлектродной лампы позволяет уменьшить напряжение зажигания и горения разряда по сравнению с известной, так как при тех же габаритах расстояние между внешними электродами у предложенной лампы меньше, чем у известной. Однако это достигается без уменьшения надежности лампы, так как расположение электродов в углублениях исключает поверхностные пробои. Конструкция лампы просто обеспечивает заведа мые области конденсации избытка рабочего вещества, поэтому и при избытке рабочего вещества устраняется миграция непрозрачной пленки рабочего ве-

Ф 105633.3 4 щества по излучающей поверхности бал- му скорость уменьшения прозрачности лона, что в известной лампе является етой поверхности значительно снижается. причиной нестабильности излучения. В Отсутствие жестких требований к снижето же время достаточный запас рабочего, нию толщины стенок баллона позволяет вещества создает условия для повышения р упростить технологию изготовления ламдолговечности лампы. Долговечность пы и повысить ее механическую надежпредложенной лампы повышается и пото- ность. В результате scего этого испол .му, что снабжение баллона углублениями зование предложенной лампы улучшает позволяет отделить область разряда от, технико-эксплуатационные характеристики излучающей поверхности баллона, поэто- спектрофотометрической аппаратуры. !

Составитель Д. Ющков

Редактор Н. Бобкова Техред А.Бабннец Корректор Г.Решетннк

Заказ 9319/484 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4