Газоразрядная лампа для люминесцентного анализа

 

Использование: изобретение относится к области электротехнической промышленности и может быть использовано для газоразрядных ламп (ГРЛ) для люминесцентного анализа. Сущность изобретения: в ГРЛ на колбу, пропускающую УФ и видимое излучение, нанесено покрытие, состоящее из связующего и пигмента в виде порошкового стекла, в состав которого входит окись никеля и/или кобальта и которое имеет заданный гранулометрический состав. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при производстве газоразрядных ламп для люминесцентного анализа.

Лампы для люминесцентного анализа находят широкое применение при выполнении физических и химических исследований, в химической и пищевой промышленности, в криминалистике и т.д.

К спектральному составу излучения данных ламп предъявляются следующие требования: максимальная интенсивность излучения в длинноволновой ультрафиолетовой (УФ) области спектра; минимальная интенсивность (либо полное отсутствие) излучения в видимой и коротковолновой УФ области спектра.

Известно использование для люминесцентного анализа обычной ртутной лампы. Светильник с этой лампой должен быть укомплектован светофильтром, пропускающим только длинноволновое УФ излучение (Л-1).

Недостаток усложнение конструкции светильника.

Наиболее близкой является ртутная лампа для люминесцентного анализа, имеющая внешнюю колбу, изготовленную из стекла, содержащего окись никеля. Это стекло пропускает УФ излучение с длиной волны от 300 до 400 нм и практически не пропускает коротковолновое УФ и видимой излучение (Л-1).

Однако введение в состав стекла окиси никеля и других добавок, поглощающих видимое излучение, резко ухудшает технологичность стекла. Стекло становится чрезмерно "коротким", т.е. уменьшается температурный интервал пластического состояния, что практически исключает использование высокопроизводительного механизированного оборудования для вытяжки трубок, изготовления колбы и заварки ламп и увеличивает брак на данных операциях. Указанные операции выполняются на ручном малопроизводительном оборудовании с низком выходом годной продукции (15-20%) и большими трудовыми затратами. Себестоимость ламп из такого стекла в 5-6 раз превышает себестоимость аналогичных ламп из обычного стекла.

Целью изобретения является снижение себестоимости ламп и обеспечение возможности их изготовления на высокопроизводительном оборудовании.

Поставленная цель достигается тем, что в газоразрядной лампе для люминесцентного анализа, включающей стеклянную колбу с электродами, содержащую инертный газ и излучающие добавки, на колбу лампы, изготовленную из стекла, пропускающего как УФ, так и видимое излучение, нанесено покрытие, состоящие по меньшей мере из связующего вещества и пигмента с достаточно высоким коэффициентом пропускания в заданном диапазоне УФ области спектра и низким коэффициентом пропускания в видимой области спектра.

Для покрытия могут быть использованы различные пигменты, в большей или меньшей степени удовлетворяющие вышеуказанным требованиям, например ультрамарин, кобальт фиолетовый и др. Хорошие результаты дает использование в качестве пигмента порошкового стекла, в состав которого входит окись кобальта и/или никеля (снижающие коэффициент пропускания стекла в видимой области спектра), например стекла следующего состава,вес.

SiO₂ 60-70 B₂O₅ 2-4 Na₂O 10-15 K₂O 2,5-5,5 BaO 5,0-9,0 NiO 6,0-9,5 Sb₂O₃ 0,4-0,7 CeO₂ 0,05-0,15
Fe₂O₃ 0,05-0,15
При использовании порошкового стекла крайне важен его гранулометрический состав, определяющий как оптические свойства покрытия, так и технологичность суспензии для нанесения покрытия. Гранулометрический состав порошкового стекла должен удовлетворять следующим условиям:
отсутствие частиц размером более 300 мкм;
частицы размером более 200 мкм должны составлять не более 15 вес.

частицы размером менее 60 мкм должны составлять не более 10 вес.

Наличие частиц размером более 300 мкм и чрезмерное количество (более 15% ) частиц размером более 200 мкм ухудшает технологичность суспензии, кроме того, покрытие получается шероховатым и легко загрязняется.

Чрезмерное количество (более 10 вес.) частиц размером менее 60 мкм увеличивает рассеивание излучения и снижает коэффициент пропускания покрытия в УФ области спектра.

К связующим веществам предъявляются следующие требования:
достаточный коэффициент пропускания в заданном диапазоне УФ области спектра;
достаточная термостойкость и механическая прочность.

Для ламп, имеющих относительно низкую рабочую температуру, колбы целесообразно использовать связующее вещество на основе органических полимеров, например эфиров целлюлозы, полиакрилатов. Последние предпочтительнее, т.к. обладают большей светостойкостью и термостойкостью. Наилучшие результаты получены нами при использовании связующего вещества на основе полиметилметакрилата, имеющего наибольший коэффициент пропускания в длинноволновой УФ области спектра.

Для ламп с высокой рабочей температурой в качестве связующего вещества можно использовать порошковое легкоплавкое стекло, температура размягчения которого не менее, чем на 50^oC ниже температуры размягчения стекла колбы. Дополнительное требование к связующему веществу связано с его показателем преломления, величина которого должна быть как можно ближе к величине показателя преломления пигмента. В противном случае увеличивается рассеяние излучения и снижается коэффициент пропускания покрытия в УФ области спектра.

Во избежании чрезмерного снижения коэффициента пропускания покрытия должно выполняться следующее соотношение:
п_c=0,7-1,3n_п
где п_c показатель преломления связующего вещества;
п_п показатель преломления пигмента.

Конструкция лампы поясняется на примере газоразрядной лампы низкого давления мощностью 68т, схематично изображенной на фиг. 1.

Она имеет трубчатую колбу 1; рабочий электрод 2; цоколи 3. Лампа заполнена инертным газом и ртутью. Колба лампы изготовлена из стекла СЛ 97-3, пропускающего видимое и УФ излучение, начиная с длины волны 260 нм. Стекло СЛ-97-3 достаточно технологично и позволяет изготавливать стеклянную трубку и лампу на высокопроизводительном оборудовании.

На внутреннюю поверхность колбы нанесено люминофорное покрытие 4, для которого использован люминофор Л-33. На внешнюю поверхность колбы нанесено покрытие 5, включающее пигмент и связующее вещество. В качестве пигмента использовано порошковое стекло, в состав которого входит 8% окиси никеля.

Гранулометрический состав частиц стекла,весследующий:
Менее 60 мкм 9
60-200 мкм 81
200-280 мкм 10
Показатель преломления стекла 1,52. В качестве связующего вещества использован полиметилметакрилат с показателем преломления 1,49.

Длина лампы 225 мм, диаметр 16 мм.

Лампа работает следующим образом. При подаче на лампу напряжения между рабочими электродами 2 зажигается дуговой разряд. Основная доля излучения разряда приходится на две спектральные линии ртути с длиной волны 253,7 и 184,9 нм. Излучаемые разрядом линии ртути 404,7; 435,8; 546,1; 578 нм расположены в видимой области спектра. Проходя через слой люминофора Л-33, излучение с длинами волн 253,7 и 184,9 нм преобразуется в излучение в интервале длин волн 310-420 нм с максимумом при 350 нм. Колба из стекла СЛ 97-3 не изменяет спектральный состав излучения, а внешнее покрытия, пропуская не менее 45% излучения на длинах волн 350-360 нм, практически полностью поглощает УФ излучение с длинами волн менее 315 нм и видимое излучение с длинами волн менее 315 нм и видимое излучение с длинами волн 410 нм.

Спектральное распределение излучения лампы приведено на фиг. 2.

В связи с тем, что в состав покрытия не входят дорогостоящие компоненты и процесс его нанесения поддается механизации, себестоимость ламп согласно изобретению не более чем на 10-15% превышает себестоимость обычных люминесцентных ламп соответствующей мощности и в несколько раз ниже себестоимости ламп с колбой, изготовленной из "черного" стекла, содержащего окись никеля или кобальта.

Формула изобретения

1. Газоразрядная лампа для люминесцентного анализа, включающая стеклянную колбу с электродами, наполненную инертным газом и излучающими добавками, отличающаяся тем, что стекло колбы выбрано пропускающим УФ- и видимое излучение, колба содержит покрытие из легкоплавкого стекла, порошковая основа которого содержит пигмент, включающий окись никеля и/или кобальта, толщина покрытия и концентрация пигмента выбраны из условий пропускания излучения в диапазоне 300 400 нм, при этом гранулометрический состав порошковой основы удовлетворяет условию отсутствия частиц размером более 300 мкм и непревышения количеством частиц размером более 200 мкм 15 мас. и размером менее 60 мкм 10 мас.

2. Лампа по п.1, отличающаяся тем, что в качестве пигмента использовано порошковое стекло следующего состава, мас.

SiO₂ 60 70
B₂O₅ 2 4
Na₂O 10 15
K₂O 2,5 5,5
BaO 5,0 9,0
NiO 6,0 9,5
Sb₂O₅ 0,4 0,7
CeO 0,05 0,15
Fe₂O₃ 0,05 0,15
3. Лампа по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве основы связующего вещества использован органический полимер.

4. Лампа по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве основы связующего вещества использованы полиакрилаты.

5. Лампа по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве основы связующего вещества использован полиметилметакрилат.

6. Лампа по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве основы связующего вещества использовано порошковое легкоплавкое стекло.

7. Лампа по пп.1 6, отличающаяся тем, что показатель преломления связующего вещества составляет 0,7 1,3 показателя преломления пигмента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2