Газоразрядная спектральная лампа

 

1ГАЗОРАЗРЯДНАЯ СПЕКТРАЛЬНАЯ ЛАМПА, содержащая цилиндрическую колбу из кварцевого стекла с окном для вывода излучения, вдоль оси которой последовательно установлены электродыкатоц, диафрагма и анод, по меньшей мере диафрагма и анод имеют осевые отверстия и установлены на дисках из тугоплавкого листового металла с утончен ными краями, впаянными.в стенки колбы, а диафрагма выполнена в виде металлического цилиндра, установленного на диске со стороны анода, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и увеличения яркости и ста бильности излучения, к торцу цилиндра со стороны анода прикреплен соосный ему вспомогательный металлический диск с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра копбы, имеюший осевое отверстие, диаМетф которого больше диаметра отверстия цилиндра, причем в диске, на котором установлена -диафрагма , выполнено по меньшей мере одно дополнительное отверстие, не выходящее за пределы окружности, с диаметром, равным 0,75 наружного диаметра вспомос а гательного диска, а зазор между вспомогательным диском и диском, на котором (Л установлена диафрагма, ранен 0,5-2,0 величины диаметра отверстия диафрагмы. 2. Лампа по п. 1, о тл ичающаяс я тем, что вспомогательный диск выполнен из черненого тугоплавкого металла . ас О5 4;

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.,SU„„Ä ЩЩ82

3(5I) Н 01 J 61/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

):-

ЙЦд, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (2.1) 35 11984/24-07 (22) 17. 1 1. 82 (46) 15,04, 84, Бюл. No 14 (72) М.А.Хузмиев, Л.В. Пухаева, 3.Г.Цхурбаева и b.X.Хузмиева (53) 621.327. (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

No 498663, кл. H 01 3 6 1/ 10, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

No 991532, кл. I.I 01 J 61/10, 1981. (54) (57)1.ГАЗОРАЗРЯДНАЯ СПЕКТРАЛЬНАЯ ЛЛМПА, содержащая цилиндричес» кую колбу из кварцевого стекла с окном для вывода излучениями Вдоль оси которой последовательно установлены электродыкатод, диафрагма и анод, по меньшей мере дйафрагма и анод имеют осевые отверстия и установлены на дисках из тугоплавкого листового металла с утонченными краями, впаянными.в стенки. колбы, а диафрагма выполнена в виде металлического цилиндра, установленного на диске со стороны анода, о т л и ч а ю— ш а я с я тем, что, с целью повышения надежности и увелнченпя яркости и ста бильности излучения, к торцу цилиндра со стороны анода прикреплен соосный ему вспомогательный металлический диск с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра колбы, имеюший осевое отверстие, диаметр которого больше диаметра отверстия цилиндра, причем в диске, на котором установлена . диафрагма, выполнено по меньшей мере одно дополнительное отверстие, не выходящее за пределы окружности, с диаметром, рав« ным 0,75 наружного диаметра вспомогательного диска, а зазор между вспомогательным диском и диском, на котором установлена диафрагма, равен 0,5-2,0 величины диаметра отверстия диафрагмы.

2. Лампа по п.l, о т л и ч а ю ш а яс я тем, что вспомогательный диск выпслнен из черненого тугоплавкого металла.

Изобретение относится к конструкции газоразрядных ламп низкого давления. с дуговым разрядом, возникающим в дейтврии или его смеси с инертными газами, применяемым в качестве источника ультрафиолетового излучения в спектрофотометрии, биологии и т.д.

Известна газораэрядная спектральная лампа, содержащая наполненную рабочим газом колбу с окном для вывода иэ- Е0 лучения, герметично установренные в кол бе анод, катод и разделякццую их диафрагму.с отверстием для формирования разряда, причем анод и диафрагма закреплены между состыкованными частямн кол-!5 бы при помощи клея $1). Однако надежность такой конструкции недостаточна, так квк герметичность лампы зависит от качества клеевых соединений большой протяженности. 20

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является гвзорвзрядная спектральная лампа,. содержащая цилиндрическую колбу из кварцевого стекле с окном для вывода излучения, Л (1 вдоль Осн которой последовательно чстеновпены электроды -кетод, диафрагма н анод. по меньцтей. мере диафрагме и дт//ЭД;:, „(ЕЩ ОСЕВЫЕ ОТВСРСТПЯ и У(".РВ IOB-» ле(",: нв;а:сках из,туго1лавого листового металле, с утон//О-.-тнь;мн крея(щ, Внаянн:= ihIEI B cTcнки колбьl а диа(t:" с3г

Л(В ВРИ ПОЛН .: НВ i? / Ч/ С 1"/«ТЧЛЛИЧЕСКОГО ЦИ"" ,Г (НЦРЕ I/-ТЕНО::ЛЕННОГ .: HQ ДИСКЕ СО СТО -ОНЬ> В=",о// (55 .(ака(констругтия Обладает повышен.*-:-,.й теп. -:::стойк((стью и механической на дел(ностыо и целес(робрвзнв для лемп, у которых выходное окно устеновлсцо на торце трубчатой колбы. 40

Однако в известной лампе электрод с наименьшим осевым Отверстием, 6 именно диафрагма, разделяет объ";л// трубчатой колбы на изолированные анодьуро и катодную камеры, сообщающиеся;. «»(ду собой только через отверстие дивфрег мы. Но диаметр указанного отверстия не может быть достаточно большим,тек: как это отверстие служит для принудительного сужения канала разряда„при этом в области отверстия обеспечивается высокая плотность светового излучения, обусловленная увеличением плотности тока разряда в этой области и наличием двойного электрического слоя. Исхс-55 дя из этого, для увеличения яркости ультра(риолетового излучения лампы, отверстие диафрагмы следует выполнять с с как можно меньшим диаметром. Однако практически диаметр отверстия диафрагмы в известной лампе не ygaeYOB обеспечить меньшим 1-3 мм, в зависимости от рабочего тока лампы. Это связано с тем, что при малом отверстии диафрагмы (при его диаметре менее l мм), на работу лампы начинает оказывать сильное влияние откачное действие этоro отверстия при прохождении через него разрядного тока, выражающееся в том, что вследствие интенсивного потока ионов рабочего газа к катоду, давление газа,(в внодной камере падает, е в катодной - возрастает, при этом- вдоль канала отверстия диафрагмы Образуется неустойчивый перепад давлений, Величина которого зависит от силы разрядного тока лампы и периодически уменьшается из-за обратных пульсирующих потоков газа. В этих условиях дуговой разряд становится,весьма нестабильным, соответственно низка стабильность излучения лампы, в при превышении разрядным током сравнительно "небольшого предела., зависящего от конкретной конструкции, рв.=(ряд гаснет, т.е, работе лвмпы В таких условиях ненадежна. Влияние откачного действия h<.àëol.о отверстия диафрагмы мсжно улреньшить повышением давления рабочего газе,, однако это прив(.дит к лед/ению интенсивнО . p у3/ьтрефиО//етОВОГО из-. луче((ия (дпя упь/пефиолетовых ламп Оп-гимвльньц,(дев.,-./«нием дейта;/ия, в т, ч. пврциельным, явпяются 4-5 мм рт.ст.). .. ОПЫТКН ВЫПОЛНЕНИЯ В ДИСКЕ„НВ КОТОРОМ установлена див("„ регмв, канала для дополнительного сооб .;ения енодной и квтодной

КВМЕР„ЧТО .:р(-,ОЦ(Е ВСЕ/-О ДОСТИГВЕТСЯ УВЕ;(ИЧЕНИЕМ СЕЧЫГ;.-. ЩЕЛЕВОГО ОТВЕРСТИЯ В

МЕСТЕ ПРОХОХ(ДОНИ- --/ СКВОЗЬ ДИСК ИЗОЛИP0B8 liEIOP A //Н(-Д1(ОГО Ь,-, В ОД В, Н HGM(«EIE. 0 приводили к тому„ что разряд, начинал го— реть ll через этОт кв/1вл, пр/и этом лвмВ . ХОДЦДВ Pl " СТООЯ,.

/«слыО изобрет(.ния/ Явпяетсп повышение р(вдежнос»и и у/;<:.личение я/Окости и ствбильнос ",и излучеБия ле///р!/«к

Пять достигветс тем, что в гвзорез». рядной спектральной лампе, содержащей цилиндрическую колбу из кварцевого стекЛВ С Онном ДЛЯ BEIBOgB ЧЗЛУЧЕНИЯ, ВДОЛЬ

Оси которой последоввтепьно установлены

=-:I(åE(òpoäû - катод„диафрагма и анод, ПО МЕКЬШЕй МЕР ДнафРЕГМВ И ВНОД ИМЕют осевые" / отверстия и уствновчеll/I нв

ДИСКЕХ ИЗ ТУГОПЦЕВКОГО ЛИ;;ТОВОГО МЕТВЛла с утонченны/,/и к реял(и Впвянными

10864

3 в стенки колбы, а диафрагма выполнена в виде, металлического цилиндра, установленного в диске со стороны анода,к торцу цилиндра со стороны анода при.креплен соосный ему вспомогательный металлический диск с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра колбы,, имеющий осевое отверстие, диаметр которого бодьше диаметра отверстия цилиндра, причем в диске, на котором ус- 10 тановлена диафрагма, выполнено по меньшей мере одно допалиитедьное отверстие, не выходящее: за пределы окружности, с диаметром, равным 0,75 наружного диа метра вспомогательного диска, а зазор между вспомогательным диском и диском, на котором устаиоьлена диафрагма, равен 0,5-2,0 величины диаметра отвер-. стия диафрагмы. Вспомогательный диск, целесообразно выполнить из чернеиого 2О ! тугоплавкого металла.

На чертеже изображен вариант конструкции предложенной лампы, осевой разрез.

В кварцевую колбу 1 с выходным ок- >5 ном 2 впаяны диски 3-5. По краям эти диски, выполненные из молибденовой фодь- ги толщиной О, 1 мм, утончены путем. травления до 0,02-0,03 мм, поэтому обеспечивается их прочный спай с квар- 30 цевым стеклом колбы. К диску 3 приварен анод 6, к диску 4 — диафрагма 7, а иа диске 5 укреплен полый, катод 8 при помощи полосок, обеспечивающих минимальную теллопередачу к диску 5. Вы- з ! вод анода 6 изолирован диэлектрической трубкой 9, проходяще и че рез отверстия в дисках 4 и 5 (в отверстии диска 4 трубка 0 установлсиа с минимальным зазором, поэтому воэможность разряда че- 4g рез шмель исключается). Торец диафрагмы 7 выступает над дцском 4, и к этому торцу. приварен соосио и параллельно диску 4 вспомогательный диск 10 из чериеной молибденовой, титановой и т.п. 4 фольги тол цииой О,"-0,3 мм. В диске 4 выпсслие»ы по окружности дополнительные отверстия 11, количество которых может быть 1-6. Наружный диаметр диска 10 меньше внутреннего диаметра колбы 1 . иа 1-2 мм. Трубка 9 проходит через диск 10 сквозь вырез в последнем., Сборка конструкции аналогична сборке известиоя лампы.

При подаче на электрсды лампы pa6o- >> чих иапряжсний возкикает дуговой разряд в рабочем газе между анодом 6 и катодом 8. В области отверстия диаф82 ф рагмы 7 интенсивность излучения резко возрастает и излучение выходит через отверстие анода 6 и сквозь окно 2 наружу лампы. Диаметр отверстия диафрагмы 7 в опытных образцах ламп был уменьшен до 0,3 мм, дальнейшее. умень шенне ограничивалось лишь тепловой перегрузкой стенок, канала диафрагмы 7, откачное же действие отверстия на рабо- те лампы не сказывалось, так как полно стью компенсировалось обратным потокам рабочего газа через отверстия 1 1.

Возникповение разряда через отверстия

1 1 исключается, так как в пространство

° Ю между электрически соединенными дискамн 4 и 10, в центральной зоне на расстоянии от оси, не превышающем 0,75 радиуса диска 10, поле анода, согласно результатам исследований, не обнаруживается,т.е. напряженность поля в этой зоне близка к .нулю. Поэтому, если отверстия 11 не выходят за пределы окружности с диаметром, равным 0,75 диаметра диска 10, условия для возникновения разряда через них отсут;ствуют. Согласноакспериментам, разряд через отверстия 11 исключается даже при инициирования зажигания лампы импульсом повышенного напряжения (что является одним из способов зажигания лампы при малом отверстии в диафрагме 7), если зазор между дисками .4 и 10 при указанных выше условиях не превышает двух величин диаметра отверстия диафрагмы 7. Выполнение указанного зазора слишком малым (менее 0,5 диаметра отверстия диафрагмы 7) приводит к снижению стабильности излучения лампы, так как ухудшаются условия для выравнивания давлений в анодной и катодной камерах.

Отверстия 11 упрощают и откачку лампы, Диск 10 значительно облегчает установку теплового режима диафрагмы

7, особенно если выполнен из черненого металла, так как является теплорассенвающим радиатором, в результате в предложенной конструкции разрядный ток может быть увеличен. Чем больше диаметр колбы 1, тем легче выполнить отверстие ll С большим диаметром, в таком случае достаточно одного отвер-. стия 11. В малогабаритной лампе из- за ограниченности места диаметр отверстий 11 мал, и для стабильной работы

4 лампы достаточное иК офцее сечение обеспечивается увеличением количества отверстий до 4-6. Диаметр осевого отверстия диска 10 не должен быть меньf1

ВНИИПИ Заказ 2259/48 Тираж 683 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4

S 10 ше величины диаметра отверстия диафрагмы 7, так как в противном случае кромка диска 10 может оказаться в зоне

paapsg& и распыляться, с напылением на окно 2.

В предложенной лампе, при незначительном усложнении узла диафрагмы значительно повышается стабильность излучения, так как исключаются условия для возникновения пульсируккцих потоков газа через отверстие диафрагмы.

Конструкция узла, диафрагмы в предложенной лампе механически проста, прочна и термостойка. При таком выполнении минимальный диаметр отверстия диафрагмы лимитируется только перегревом стенок отверстия, пжтому указанный диаметр может быть уменьшен по сравнению с известной лампой в 3-5 раз, а это вызывает повышение яркости излучения в 1,5-3 раза при обеспечении высокой стабильности излучения. Благодаря повышению теплорассеяния узла диафрагмы плотность разрядного тока по сравнению с известной лампой по 0 вышается на 10-15%, соответственно повышается эффективность лампы. Г!ричины дня погасания разряда при малом отверстии диафрагмы устраняются, поэтому надежность предложенноя лам15 пы по сравнению с известной повышает ся.