Газоразрядная безэлектродная высокочастотная лампа

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к газоразрядным осветительным лампам без электродов внутри баллона, излучающим спектры химических элементов и предназначенным для использования в атомно-абсорбционной и атомнофлюоресцентной аппаратуре. Целью изобретения является повышение надежности зажигания ламп, стабильности излучения и отношения интенсивности излучения спектральных линий к фоновому излучению. Лампа содержит колбу 1, заполненную инертным газом и веществом-излучателем, установленную в оболочке 4, имеющей окно 5 для выхода излучения. Оболочка 4 имеет конусное расширение 6. На оболочке 4 расположены катушки 7 возбуждения и дополнительная катушка 8, Катушки отделены зазором, равным 0,2-0,5 диаметра колбы. При появлении ВЧ-напряжения на катушках 7 и 8 в случае наличия газа в оболочке 4 ВЧ-разряд зажигается сначала в объеме оболочки 4 в зоне зокруг колбы 1, а затем скачком перемещается в зону конического расширения 6, после чего ВЧ-разряд зажигается в колбе 1. Наличие конического расширения увеличивает надежность зажигания в течение всего срока службы. 1 ил. у «S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э Н 01 J б5/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ .

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

8 f3 1 4 11 19

6 12 10 Я 7 3 2

1. (2 1) 4839100/07 .(22) 14.06,90 (46) 07.02.92. Бюл. М 5 (71) Особое конструкторское бюро при Орджоникидзевском заводе газоразрядных приборов (72) М.А.Хуэмиев, B.B.Øàøåíîê и Б,Х.Хуэмиева (53) 621.327 (088,8) (56) Патент США М 3924058, кл. 313-44, 1976, Патент Великобритании М 2030762, кл. Н 01 3 65/04, 1980.

Авторское свидетельство СССР

t4 1612861, кл. Н 01 J 65/04, 1989. (54) ГАЗОРАЗРЯДНАЯ БЕЗЗЛЕКТРОДНАЯ

ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ЛАМПА (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к газоразрядным осветительным лампам без электродов внутри баллона, излучающим спектры химических элементов и предназначенным для исполь1

„„. Ж„„1711264 А1 эования в атомно-абсорбционной и атомнофлюоресцентной аппаратуре, Целью изобретения является повышение надежности зажигания ламп, стабильности излучения и отношения интенсивности излучения спект- . ральных линий к фоновому излучению. Лампа содержит колбу 1, заполненную инертным газом и веществом-излучателем, установленную в оболочке 4, имеющей окно

5 для выхода излучения. Оболочка 4 имеет конусное расширение 6. На оболочке 4 расположены катушки 7 возбуждения и дополнительная.катушка 8, Катушки отделены зазором, равным 0,2 — 0,5 диаметра колбы.

При появлении ВЧ-напряжения на катушках

7 и 8 в случае наличия газа в оболочке 4

ВЧ-разряд зажигается сначала в объеме оболочки 4 в зоне вокруг колбы 1, а затем скачком перемещается в зону конического расширения б, после чего ВЧ-разряд зажигается в колбе 1. Наличие конического расширения увеличивает надежность зажигания втечение всего срока службы. ил.

17.11264 катушки, между указанными катушками 35 имеется зазор, не превышающий 0,5 диа50

Изобретение относится к электротехнике, а именно к газоразрядным осветительным лампам без электродов внутри баллона, излучающим спектры химических элементов и предназначенным для использования в атомно-абсорбционной и атомнофлюоресцентной аппаратуре.

Известны высокочастотные безэлектродные лампы с дополнительной ВЧ-катушкой, обеспечивающей концентрацию

ВЧ-поля в зоне колбы, за счет чего ухудшаются электрические и оптические параметры лампы.

Однако конструкции ламп эффективны лишь в СВЧ-диапазоне, т.е. требуют сложного оборудования для работы.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является газоразрядная безэлектродная ВЧ-лампа, содержащая герметичную колбу из оптически прозрачного материала, заполненную инертным газом и рабочим веществом, соосно установленную внутри цилиндрического вакуумированного баллона из диэлектрического материала с окном для выхода излучения, при этом на баллоне установлены ВЧ-катушка возбуждения, окружающая колбу, и дополнительная катушка со стороны выхода излучения лампы, один конец которой соединен с ближайшим концом катушки возбуждения, другой конец которой подключен к ВЧ-генератору, причем катушка возбуждения соединена с противоположным от нее концом дополнительной метра колбы, а вершина купола колбы со стороны выхода излучения расположена в плоскости торца дополнительной катушки, образованного витком со свободным концом.

Недостатком известной лампы является то, что у части образцов ламп оказываются низкими отношение сигнал — фон, надежность зажигания разряда в колбе и стабильность излучения этого разряда, причем этот недостаток чаще появляется уже после начала эксплуатации лампы, так что предварительный отбор ламп по параметрам оказывается неэффективным. Анализ показал, что причиной указанного является возникновение паразитного разряда в объеме вакуумной рубашки, что в условиях известной лампы с дополнительной ВЧ-катушкой наблюдается гораздо чаще, чем в других известных лампах с вакуумной рубашкой из-за резкого возрастания неоднородности

ВЧ-поля.

Целью изобретения является повышение интенсивности излучения спектраль5

30 ных линий к фоновому излучению, надежности зажигания и стабильности излучения.

На чертеже изображена конструкция лампы.

Газоразрядная безэлектродная ВЧлампа содержит герметичную колбу 1, заполненную инертным газом и рабочим веществом-излучателем, соосно установленную при помощи отростка 2 и трубки 3 внутри герметичной вакуумированной оболочки 4, имеющей на торце со стороны выхода излучения окно 5, прозрачное для выхода излучения. Оболочка 4 имеет конусное расширение 6, к торцу которого приварено окно 5. На поверхности оболочки 4 установлены две ВЧ-катушки; катушка 7 возбуждения и дополнительная катушка 8.

Катушка 7 окружает колбу 1, ее конец 9 со стороны выхода излучения подключен к общему проводнику 10 печатной платы, а другой конец 11 подсоединен к ВЧ-генератору.

Конец 12 катушки 8 со стороны окна также присоединен .к общему проводнику 10, а другой конец 13 катушки 8 свободен (не подключен) и отделен от катушки 7 зазором, равным 0,2 — 0,5 диаметра колбы 1, причем купол последней, выводящий излучение, расположен в плоскости витка катушки 8, образованного свободным концом 13. Все указанные детали и узлы размещены в металлическом корпусе 14, служащем также

ВЧ-экраном и теплорассеивающим радиатором, В конкретных образцах колба 1 с отростком 2, трубка 3, оболочка 4, с конусным расширением 6 и выходным окном 5 выполнены из кварцевого стекла, прозрачного для ультрафиолетового излучения (аналитические спектральные линии большинства рабочих веществ находятся в УФ-области спектра). Диаметр колбы 1 10 мм, диаметр оболочки 4 в ее цилиндрической части 13 — 16 мм, катушки 7 и 8 намотаны на оболочке 4 медной проволокой диаметром 0,8 мм, катушка 7 имеет 4 — 6 витков, катушка 8 — 7 — 12 витков, емкость конденсатора 14 3 — 6 пФ, транзистор 13 типа КТ-934 Б, В этих условиях рабочая частота лампы находится в пределах 90 — 130 МГц.

Колба 1 наполнена ксеноном поддавлением 400-600 Па, в нее также введено рабочее вещество (химический элемент или его галогенил) в количестве около 1 мГ, а в случае щелочных металлов также алюминий или кремний в количестве около 0,5 мГ (конкретные количества зависят от конкретногорабочего вещества, а также от объема колбы

1). Оболочка 4 откачана до давления порядка 10 Па. Катушки 7 и 8 с натягом закреплены на печатной плате, на которой собрана

1711264

Составитель В; Гребеньков

Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор И, Муска

Редактор И.Шулла

Заказ 345 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб:, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101. и схема ВЧ-генератора, поэтому лампа компактна, а длина соединительных ВЧ-проводников минимальна, все это обеспечивает стабильность параметров лампы и минимальные потери ВЧ-энергии.

Диаметр конического расширения 6 и

его оптимальное удаление от колбы 1 определяются экспериментально, В образцах, где наибольший диаметр расширения 6 (т.е. его диаметр на торце оболочки 4) более 27 мм (т.е. более 2,7 диаметра колбы 1), наблюдаются случаи, когда после зажигания разряда в колбе 1 разряд в объеме оболочки 4 в зоне расширения 6 не погасает, т.е. цель не достигается. Однако в образцах, где диаметр расширения 6 в наиболее широкой части, т.е. на торце, менее 24 мм (т.е, менее

2,4 диаметра колбы 1), перемещение ВЧразряда в оболочке 4 в зону расширения 6 неустойчивое, т.е. надежность зажигания

ВЧ-разряда в колбе 1 недостаточная. Влияние на указанные процессы диаметра цилиндрической части оболочки 4 при его изменении в указанных пределах не обнаружено. Неустойчивость процесса переброса ВЧ-разряда в зону расширения 6, хотя его диаметр и в указанных оптимальных пределах, наблюдается также, если,расстояние от торца (т.е. внешней поверхности окна) расширения 6 до купола колбы 1 (или, что то же самое, до торца катушки 8 со свободным концом 13) более 40 мм, т.е. четыре диаметра колбы 1, в этом случае также не обеспечивается надежное зажигание

ВЧ-разряда в колбе.

Лампа работает следующим образом.

При подаче ВЧ на катушках 7 и 8 появляется ВЧ-напряжение, достаточное для зажигания ВЧ-разряда в наполняющем колбу

1 газе. Если в объеме оболочки 4 также оказывается газ, ВЧ-разряд возникает сперва в обьеме оболочки 4, в зоне вокруг колбы 1, что препятствует зажиганию разряда в кол5

40 бе 1. Однако ВЧ-разряд в оболочке 4 сразу после зажигания скачком перемещается в зону конического расширения 6, после чего

ВЧ-разряд зажигается в колбе 1, а в расширении 6 гаснет, и до следующего включения лампы в.оболочке 4 разряд отсутствует, т.е. его отрицательное влияние на параметры лампы исключается. По мере разогрева колбы l разряд зажигается и в парах рабочего вещества, излучаемые которым спектральные линии выходят из лампы через окно 5.

Лампа имеет повышенную надежность зажигания в течение всего срока службы.

Формула изобретения

Газоразрядная безэлектродная высокочастотная лампа, содержащая колбу из оптически прозрачного материала, заполненную инертным газом и рабочим веществом, соосно установленную внутри диэлектрической- цилиндрической вакуумированной оболочки с выходным окном, на которой установлены высокочастотная катушка возбуждения, окружающая колбу, и дополнительная высокочастотная катушка со стороны окна, конец которой со стороны окна соединен с ближайшим концом катушки возбуждения, а другой конец катушки возбуждения подключен к высокочастотному генератору, причем зазор между указанными катушками равен 0,2 — 0,5 диаметра колбы, а вершина купола колбы соатороны окна расположена в плоскости торца дополнительной катушки, образованного витком со свободным концом, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения интенсивности излучения спектральных линий к фоновому излучению, стабильности излучения и надежности зажигания, конец оболочки со стороны выхода излучения имеет коническое расширение, наибольший диаметр которого составляет 2,4 — 2,7 диаметра колбы, а расстояние от окна оболочки до купола колбы составляет 3-4 ее диаметра.