Газоразрядная спектральная лампа и способ ее изготовления

 

1. Газоразрядная спектральная лг1мпа, содержащая заполненную рабочим газом колбу с плоским окном для вывода излучения, герметично установленные внутри нее катод, анод, расположенную между ними диафрагму с отверстием для формирования канала разряда и расположенный между окном и анодом металлический диск с отверстием , соосным отверстию диафрагмы, отличающаяся тем, что, с целью повышения ее долговечности и стабильности ультрафиолетового излучения , указанный диск электрически соединен с катодом и установлен на расстоянии от внутренней поверхности окна, равном О,5-1,О наибольшего поперечного размера внутренней поверхности окна, а окно по внешнему периметру снабжено буртом, выполненным из СП диэлектрического материала с высотой по отношению к наружной поверхности окна, равной 0,1-0,3 его наибольшего поперечного размера. 00 С71 00 4:iik

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

° ЭЛМ

РЕСПУБЛИК (19) ® (11) 8(Я) Н 01 1 61/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3598746/24-07 (22) 26.05.83 (46) 15.08.84. Бюл. Р 30 (72) Б.Х.Хузмиева, В.Д.Цветков, М.A.Õóçìèåâ. и A.É.Öåáoåâ (53) 621.327(088.8) (56) 1. Патент СНА У 3956655, кл. 313-112, 1976.

2. Патент ФРГ Р 2410329, кл. Н 01 Т 61/12, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

В 917239, кл. Н 01 J 61/10, 1980.

4. Денисов В.П. Производство электрических источников света. М., "Энергия", 1975, с. 410-449.

5. Авторское свидетельство СССР

9 855785, кл. Н 01 J 9/02, 1979. (54) ГАЗОРАЗРЯДНАЯ СПЕКТРАЛЬНАЯ ЛАМIIA И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ. (57) 1. Газоразрядная спектральная лампа, содержащая заполненную рабочим газом колбу с плоским окном для вывода излучения, герметично установленные внутри нее катод, анод, расположенную между ними диафрагму с отверстием для формирования канала разряда и расположенный между окном и анодом металлический диск с отверстием, соосным отверстию диафрагмы, отличающаяся тем, что, с целью повышения ее долговечности и стабильности ультрафиолетового излучения, указанный диск электрически соединен с катодом и установлен на расстоянии от внутренней поверхности окна, равном О, 5-1, 0 наибольшего поперечного размера внутренней поверхности окна, а окно по внешнему пери- I метру снабжено буртом, выполненным из диэлектрического материала с высотой по отношению к наружной поверхности окна, равной 0,1-0,3 его наибольшего поперечного размера.

1108534

2. Лампа по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что бурт выполнен съемньм.

3. Способ изготовления гаэоразрядной спектральной лампы, включающий сборку катода, анода, диафрагмы и диска на ножке, заварку ее в колбу, откачку и обезгаживание колбы, наполнение рабочим газом, герметизацию лампы и ее тренировку постоянным током, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения долговечности лампы и стабильности ее ультрафиолетового излучения, окно по его внешнему периметру снабжают буртом из диэлектрического материала, тренировку

Изобретение относится к гаэоразрядным осветительным лампам, в частности к спектральным дейтериевым лампам низкого давления, применяемым в качестве ультрафиолетовых излучателей 5 в спектройотометрической аппаратуре.

Известны газоразрядные спектраль-, ные лампы, содержащие заполненную дейтерием колбу с окном для вывода излучения, в которой герметично уста- )р новлены анод, катод и разделяющая их диафрагма с отверстием для формирования канала разряда (13.

Долговечность таких ламп ограничивается снижением прозрачности окна для УФ-излучения.

Для снижения скорости уменьшения пропускания выходным окном лампы

УФ-излучения к наполняющему подобную лампу дейтерию добавляют инертные газы (2 7.

Однако долговечность ламп остается недостаточной.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является гаэоразрядная спектральная лампа, содержащая заполненную рабочим газом колбу с плоским окном для вывода излучения, герметично установленные внутри колбы катод, анод и расположенную между ними диафрагму с отверстием, а между анодом и окном расположен металлический диск с отверстием, соосным отверстию диафрагмы (3J.

Известны способы изготовления газо разрядных ламп, согласно которым 35 собранную и заваренную лампу подвергают вакуумной обработке, включающей обеэгаживание деталей и активировку катода, затем наполняют лампу рабочим газом, герметизируют и тренируют 4р в эксплуатационном режиме (4 ).

Известные способы не предусматривают мер по повышению прозрачности лампи осуществляют током, на 20-50% превышающим наибольший эксплуатационный, после указанной тренировки устанавливают лампу окном в горизонтальной плоскости, вводят в объем, образованный буртом, электропроводящую жидкость, нейтральную по отношению к материалу окна, между этой жидкостью и металлическим диском прикла дывают высокочастотное напряжение, величину которого выбирают достаточной для возбуждения в рабочем газе в промежутке между диском и окном разряда, дополнительно тренируют лампу этим разрядом, после указанной тренировки удаляют жидкость. для УФ-излучения, выводящего излучение участка колбы лампы.

Наиболее близким по технической сущйости к предлагаемому является способ изготовления гаэоразрядных ламп, содержащий сборку катода, анода,диафрагмы и диска на ножке, заварку ее в колбу, откачку и обезгаживание, наполнение рабочим газом, тренировку постоянным током (5).

Однако известная лампа и известный способ ее изготовления не обеспечивают достаточную долговечность и стабильность параметров, так как основная часть. продуктов распыления в газовом разряде материалов внутриламповых деталей неизбежно попадает на внутреннюю поверхность выходного окна и взаимодействует с ее материалом, при этом свойства окна меняются таким образом, что оставаясь высокопрозрачным в видимой области спектра, окно начинает задерживать излучение в УФ-области спектра.

Целью изобретения является повышение долговечности лампы и стабильности ее ультрафиолетового излучения.

Цель достигается тем, что в газораэрядной спектральной лампе, содержащей заполненную рабочим газом колбу с плоским окном для вывода излучения, герметично установленные внутри нее катод, анод, расположенную между ними диафрагму с отверстием для формирования канала разряда и расположенный между окном и анодом металлический диск с отверстием, соосным отверстию диафрагмы., указанный диск электрически соединен с катодом и установлен на расстоянии от внутренней поверхности окна, равном

0,5-1,0 наибольшего поперечного размера внутренней поверхности окна, а

1108534 окно по внешнему периметру снабжено буртом, выполненным по отношению к наружной поверхности окна, равной

0,1-0, 3 его наибольшего поперечного размера.

Указанный бурт может быть съемным. 5

Цель достигается тем, что согласно способу изготовления газоразрядной спектральной лампи, включающему сборку катода, анода, диафрагмы и диска на ножке, заварку ее в колбу, откачку и обезгаживание колбы, наполнение рабочим газом, герметизацию и тренировку постоянным током, окно по его внешнему периметру снабжают .буртом из диэлектрического матерка- 15 ла, тренировку лампы осуществляют током, на 20-50% превышающим наибольший эксплуатационный, после тренировки устанавливают лампу окном в гОризОнтальнОй плоскостир ВВОдят В 20 объем, образованный буртом, электропроводящую жидкость, нейтральную по отношению к материалу окна, между этой жидкостью и металлическим диском прикладывают высокочастотное нап 25 ряжение, величину которого выбирают достаточной для зажигания в промежутке между диском и окном разряда, дополнительно тренируют лампу этим разрядом, .после дополнительной высокочастотной тренировки удаляют жидкость

Высокочастотная тренировка может быть повторена в процессе эксплуатации лампы.

На фиг. 1 изображена предлагаемая лампа; на фиг.2 — схема дополнительной тренировки,. на фиг. 3 — кривые изменения силы света ламп в процессе эксплуатации.

Лампа состоит из герметичной кол- 40 бы 1, наполненной смесью дейтерия с инертными газами под давлением 1015 мм рт.ст. В колбе 1 установлены катод 2, в данном варианте прямонакальний анОД 3 с Отверстием ДлЯ Dpo 45 хождения излучения и разделяющая их диафрагма 4 с отверстием для формирования канала разряда (элементы жесткого крепления электродов не показаны). Катод 2 электрически соединен с окружающим перечисленные электроды металлическим экраном 5, перед отверстием которого установлен металлический диск б с отверстием для прохождения излучения. Таким образом, диск

6 электрически соединен с катодом 2.

Диск б установлен своей плоскостью параллельно плоскости выходного окна 7 лампы, являясь ближайшим к окну 7 электродом, на расстоянии от внутренней поверхности окна 7,рав- 60 ном 0,5-1, 0 наибольшего диаметра внут-ренней поверхности окна 7.На выступающей части колбы 1,к которой приварено окно 7, укреплен диэлектрический цилиндрический бурт 8, край которого 65 выступает над внешней поверхностью окна 7 на 0,1-0,3 наибольшего внешнего диаметра окна 7. Диафрагма 4, анод 3, диск 6, как н отверстия в них, соосны окну 7. В случае вьтполнения колбы 1 из кварцевого стекла, окно 7 выполнено из кварцевой пластины и герметично приварено к колбе 1.

Бурт 8 также может быть выполнен из кварцевого стекла, в этом случае он представляет собой неотъемлемую часть колбы 1. В другом варианте бурт 8 выполнен из фторопласта, в этом случае он может быть съемным.

При изготовлении лампы, собранные на ножке внутренние детали, перечислейные выше, завариваются в кварцевую колбу 1 с выходным окном 7, при этом,в случае выполнения бурта 8 из кварца, он приваривается к колбе 1 при ее изготовлении, а в случае выполнения бурта 8 из фторопласта, он устанавливается на колбе 1 после термической обработки колбы 1 при вакуумной обработке. Затем лампы от качиваются до давления не выше

5 10 мм рт.ст. внутренние детали обезгаживаются нагревом токами высокой частоты, а колба 1 — нагревом пламенем горелки. Затем следует термическая обработка катода 2, в колбу 1 впускается инертный газ,катод 2 активируется постоянным разрядным током, инертный газ откачивают, лампа наполняется рабочим газом под рабочим давлением и герметизируется запайкой штенгеля. После укаэанных операций лампы разделяются на две группы: первую группу тренируют по известному способу в режиме, соответстветствующем эксплуатационному, постоянный разрядный ток между катодом

2 и анодом 3 0,3 A в течение 1 ч, вторую группу ламп тренируют согласно предлагаемому способу, для чего лампы тренируют постоянным разрядным током, на 20-50% превышающим. наибольший эксплуатационный (0,35-0,455) в течение также 1 ч, после этого помещают лампу окном 7 в горизонтальной плоскости, наливают в объем, образованный выступающей частью цилиндра 8, электропроводящую жидкость (например 20%-ный раствор хлористого натрия в воде или металлическую ртуть ), соединяют эту жидкость 9 с выводом 10 высокочастотного генератора 11, другой вывод 12 которого соединяют с выводом лампы, соединенным с экраном

5 (который соединен внутри лампы с катодом 2 и диском 6 ). Электропрово ящая жидкость 9 обеспечивает плотный электрический контакт со всей наружной поверхностью окна 7, а введение ее в объем бурта 8, удаление после дополнительной тренировки и промывка окна 7 от остатков жидкости 9 представляют собой простые one1108534 лишь запасом рабочего rasa и истощенирации, поэтому способ существенно упрощается. Если выступающая над внешней поверхностью окна 7 часть бурта 8 менее 0,1 наружного диаметра окна 7, дополнительная тренировка усложняется из-за необходимости выдерживать . 5 окно 7 строго горизонтально, иначе часть окна 7 контактирует а жидкостью

9 неустойчиво, в таком случае положи" тельный эффект не достигается. Увеличение указанной высоты более 0,3

Между внутренней поверхностью окна 7 и поверхностью диска 6 возникает высокочастотный разряд, которым лампа тренируется 1 ч. Электрическое соединение диска 6 с катодом 2 обеспечивает сохранение после дополнительной тренировки эмиссионных свойств катода 2 (если диск 6 соединяется с анодом 3, емкостной высокочастотный ток между катодом 2 и остальными деталями приводит к распылению активного слоя катода 2, и его эмиссионные характеристики резко ухудшаются }.

Размещение диска 6 к внутренней поверхности окна 7 ближе, чем на 0,5 внутреннего диаметра окна 7, не обеспечивает равномерное распределение высокочастотного разряда по всей внут ренней поверхности окна, и положи- 35 тельный эффект не достигается; если это расстояние больше 1,0 указанного диаметра, качество обработки окна 7 далее не повышается, однако увеличивается необходимое для дополнитель- 40 ной тренировки высокочастотное напряжение, что усложняет способ. Иосле дополнительной тренировки прозрачность окна 7 для УФ-излучения резко повышается. такое изменение свойств 45 окна 7 можно объяснить распылением под воздействием бомбардировки ионами рабочего газа, имеющими большую энергию, тонкого поверхностного слоя окна 7, в который внедрены распыляемые при токовой тренировке материалы внутриламповых деталей. Обе группы ламп испытываются на долговечность в рабочем режиме, причем периодически измеряется сила света в

УФ-области спектра (в услов. ед.1. .На фиг. 3 кривая 13 соответствует изменению силы света ламп (среднее значение изготовленных известным способом 1, кривая 14 — то же, изготовленных по предлагаемому способу пря--60 мая 15 соответствует минимально допустимому уровню силы света. Как видно из кривых, после тренировки .в режиме постоянного тока сила света уменьшается, причем при интенсифика- 65 ии режима более значительно. Это ожно объяснить сильным начальным распылением покрытия катода, различных налетов, острых краев металла и т.п., причем продукты распыления, достигая окна 7, изменяют его свойства в сторону уменьшения прозрачности для УФ-излучения. Сила света ламп, изготовленных по предлагаемому способу, после дополнительной тренировки резко возрастает, что можно объяснить повышением прозрачности окна 7 под воздействием бомбардировки ионами рабочего газа с большой энергией (из-за высокого напряжения тренировки, что обязательно для зажигания разряда между наружным и внутриламповым электродами ). Так как эти лампы тренируются в более интенсивном режиме, распыление в лампе происходит более ускоренно, соответственно сила света уменьшается более значительно, однако после дополнительной тренировки сила света ламп второй группы значительно выше, чем у лами первой группы, не прошедших дополнительную тренировку. Также и в течение первых 50 ч эксплуатации, сила авета ламп второй группы уменьшается меньше, а в дальнейшем. также стабилизируется (кривая 14 ), но с большим превышением относительно минимально допустимого уровня (прямая

151. Это позволяет делать вывод о большом ресурсе работы ламп, изготовленных по предлагаемому способу. Как выявлено экспериментально, при интенсификации токовой тренировки увеличением постоянного тока разряда на

50%, достигается снижение интенсивности УФ-излучения до уровня, при нормальном режиме тренировки достигаемого после 15-20 ч; но так как после дополнительной тренировки прозрачность окна 7 восстанавливается, в итоге интенсификации токовой тренировки начальная стабильность излучения лампы значительно возрастает при существенном уменьшении общего времени изготовления лампы. Прн повышении тока тренировки до 60-80% от наибальшего эксплуатационного значения, наблюдаются случаи снижения эмиссионных свойств катода 2, а увеличение указанного тока лишь до 10-15% от эксплуатационного увеличивает эффек" тивность способа незначительно,поэтому выбраны указанные пределы. Дополнительная тренировка может повторяться во время эксплуатации лампы, при снижении силы света в УФ-области спектра до минимально допустимого уровня, при этом общая долговечность предлагаемой лампы ограничивается ем эмиссионных свойств катода@2.

Для ламп с ограниченными габаритами цилиндр 8 может быть съемным, в этом

1108534

1 2 ао

4ам.5

700,Д, мс

Составитель В.Горчакова

Редактор M.Òoâòèí Техред Л.Коцюбняк Корректор О.Вилак

Заказ 5876/39 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 случае способ несколько усложняется, но габариты лампы могут быть уменьшены.

Предлагаемая лампа и способ ее изготовления обеспечивают с самого начала эксплуатации лампы низкую скорость падения силы света в УФ-области, т.е. повышенную стабильность излучения лампы, но в то же время начальная сила света лампы значительно выше, чем для известных ламп, изготовленных известным способом. Повышение начального значения силы света в сочетании с низкой скоростью падения света, позволяет увеличить долговечность лампы, при этом тренировка для повышения прозрачности окна для

УФ-излучения может неоднократно повторяться во время эксплуатации ламп, что еше более увеличивает срок ее службы. Указанный положительный эффект достигается незначительным усложнением конструкции лампы и техно10 логии ее изготовления, поэтому изобретение нетрудно внедрить в производство