Импульсная газоразрядная лампа

 

@СЕ.ЖY „цд Б1 - - - 1 4 1: -т А Й

5к > 079

О П Я Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соввтских

Социалистических

Реслублик (ii 786693

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 04.0779 (21) 2794999/24-07 (51)М. Кл. с присоединением заявки йо

Н 01 J 61/80

Н 01 .! 61/90

Н 01 S 3/092! осударствеииый комитет

СССР

IIo делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано р7р981. Бюллетень Мо 33 (53) УДК 621. 327 (088.8) Дата опубликован и я описания С 70 Я81 (72) Автор изобретения

К.К. Трусов (71) Заявитель

Ордена Ленина физический институт им. П.Н. Лебедева (54) ИМЛУЛЬСНАЯ ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ЛАМПА

Изобретение относится к импульсным источникам ультрафиолетового, видимого и инфракрасного излучения, в частности к импульсным газоразрядным лам5 пам высокой мощности и короткой длительности вспышки. Изобретение может быть использовано в лазерах в качестве источника оптической накачки твердых, жидких нли газообразных сред, в устройствах,использующих процессы фотолиза и фотосинтеза веществ, в аппаратах флуоресцентного анализа веществ и других приборах, где необходимы источники излучения высокой мощности и короткой длительности вспышки.

Известна газоразрядная система бегущей волны, в которой электрический разряд осуществляется s направлении, перпендикулярном продольной оси камеры между двумя протяжвнныеи электродами, располокениыье параллельно оси камеры, которые снабжены игольчатыми выступами и присоединены к обкладкам высоковольтной линии передачи D1.

Электрический разряд, локализованный в каждый момент времени в малой области электродов, со временем перемещается вдоль разрядной камеры. Кювв- о та с активной средой лазера расположена сбоку от разрядной камеры.

Недостатки укаэанной разрядной системы следующие: во-первых, кювета с активной средой освещается лишь с одной стороны, т.е. существенно неоднородно, Во вторых, из-за наличия игольчатых выступов на электродах разряд концентрируется главным образом в виде шнуров между игольчатыми выступами, что приводит к неоднородному и слабому освещению кюветы, в-третьих, значительная зрозия материала игольчатых выступов во время разряда приводит к загрязнению газа в разрядном промежутке и сокращает долговечность электродов.

Наиболее близкой к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому эффекту является импульсная коаксиальная лампа, содержащая корпус в виде цилиндрической трубки из прочнОго электрОИЗОЛяЦИОНного материала. Внутри корпуса и соосяо с ним размещена цилиндрическая кювета в виде трубки иэ оптически прозрачного материала, закрытой торцовыми окнами. Кювета предназначена для заполнения активной средой лазе ра или другим веществом, подвергав786693 щимся воздействию излучения лампы, Диаметры корпуса и кюветы подобраны так, что между ними существует узкий кольцевой зазор. Торцы кольцевого зазора закрыты металлическими электродами в виде колец, которые с внеш.ней стороны соединены с первой и второй токоподводящими пластинами, плотно лрилегающими к корпусу с целью уменьшения индуктивности, Кольцевой зазор заполнен рабочим газом и в нем 1О осуществляется электрический разряд между электродами в направлейии,параллельном продольной оси лампы.Разряд равномерно заполняет кольцевой зазор и образует цилиндрическую излучающую оболочку вокруг кюветы f2/ .

Однако недостатком прототипа является то, что увеличение электрической энергии разряда вызывает увеличение его.длительности. Действительно, при заданных геометрических размерах лам- 26 пы существует предельная электрическая энергия, при превышении которой лампа разрушается. Поэтому дальнейшее увеличение энергии разряда лампы возможно лишь путем увеличения ее геометрических размеров, и в первую очередь, ее длины.

Цель изобретения - увеличение энергии электрического разряда при сохранении короткой длительности све- gO тового импульса коаксиальных газоразрядных.ламп.

Поставленная цель достигается тем, что в известной импульсной коаксиальной лампе, содержащей корпус, коаксиально расположенную внутри него кювету, кольцевой зазор между которыми заполнен рабочим газом, электроды, размещенные в кольцевом зазоре, и соединенные с ними токоподводящие пластины, которые прилегают к корпусу, электроды выполнены в виде протяженных пластин и расположены вдоль оси лампы с диаметрально противоположных сторон.

Другим отличием является крепление электродов к корпусу с помощью металлических выводных штырей, пропущенных через отверстия в корпусе и снабженных герметизирующим.уплотнением. 50

Кроме того, лампа отличается тем, что снабжена приспособлением для напуска рабочего газа в кольцевой зазор через отверстия в выводных штырях,. установленных на токоподводящей пластине.

Также отличительной чертой изобретения является выполнение электродов .секционированными но длине из набОра унифицированных элементов.

На фиг. 1 показана конструкция бо .лампы с двумя электродами, снабженными выводными штырями, на фиг. 2 » то же, поперечнье сечение (показано соединение токоподводящих пластин -и приспособление для напуска рабочего газа); на фиг. 3 - вариант унифицированного элемента секцмонирования по длине электродов. устройство содержит трубчатый корпус 1 из механически прочного электроизоляциониого материала (кварца, керамики и. т.д.), внутри которого соосно с иим расположена кювета

2 в виде трубки 3 из оптически прозрачного материала, торцы которой закрыты торцовыми окнами 4. Кольцевой зазор 5 между корпусом и кюветой заполнен рабочим газом. В случае применения лампы для возбуждения частиц в твердом теле кювета 2 может быть заменена стержнем иэ твердого тела.

Цилиндрическая форма корпуса и кюветы в принципе не обязательна, они могут иметь, например, эллиптическую или любую другую форму, однако обязательно наличие узкого зазора между ними>

В кольцевом зазоре 5 расположены протяженные металлические электроды б, которые прикреплены к корпусу 1 первой 7 и второй 8 токоподводящими пластинами, например, посредством ряда металлических выводных штырей 9, пропущенных через отверстия в корпусе. ЭЛЕктроды б не обязательно должны быть монолитными, могут быть секционированными по длине, т.е. состоять из набора унифицироваиных элементов (фиг. 3), которые плотно примыкают друг к другу. Конструкция допускает не только два, но и любое четное количество электродов в кольцевом зазоре.

Торцы кольцевого зазора закрыты кольцевыми прокладками 10, которые удерживают кювету 2 и герметизируют зазор 5. Герметизация может быть обеспечена либо .с помощью пластичных материалов (резина, полиэтилен, фторопласт и т.д.) либо путем пайки, сварки или склеивания деталей. Первая

7 и вторая 8 токоподводжщие пластины разделены электроизоляционным слоем

11 и с целью уменьшения индуктивности прилегают к корпусу и друг другу.

Для удобства присоединения лампы к двухполюсному источнику питания на некотором расстоянии от лампы симметричные по, овины пластины 8 соединены друг с другом рядом металлических перемычек 12, изолированных от первой пластины 7. Для заполнения кольцевого зазора 5 рабочкм газом ламПа снабжена либо патрубком, прикрепленным непосредственно к корпусу, либо приспособлением, включающим первый

Фланец 13 (фиг. 2), прикрепленный ко второй пластине 8, и второй фла" нец 14, соединенный с патрубкам 15.

Оба фланца соедИнены герметизирувщей прокладкой 16.

Устройство работает следующим образом.

786693

При подаче на токоподводящие пластины 7 и 8 высокого напряжения от источника питания (конденсатора) через коммутирующий разрядник между электродами б возникает разность потенциалов, происходит электрический пробой рабочего газа и формируется электрический разряд, .плазма которого равномерно заполняет кольцевой зазор 5.:Электрический ток протекает

oz одного электрода к другому ио нолукольцевым зазорам в направлении, перпендикулярном продольной оси лампы.. Излучение плазмы проникает в кювету и освещает среду, находящуюся внутри иее, со всех сторон. Следует отметить, что s процессе электрического разряда в газе происходит частичная эрозия материала электродов.

Однако в предлагаежэ устройстве площадь электродов значительно больше, чем у прототипа, при одинаковых 2(} геОметрических размерах обоих,поэтому в предлагаемом устройстве плотность тока через поверхность электродов, а следовательно, и эрозия электродов меннае. При работе лампы в иМпульсно-периодическом режиме рабочий газ постепенно загрязняется продуктами эрозии электродов. и взаимодействия плазмы .разряда с поверхностью корпуса и кюветы. Поэтому в этом ре- З жиме работы целесообразно оборудовать лампу двумя патрубками или прнспособяйниями для смены рабочего газа.

Использование изобретения позволит увеличить мощность и энергию разряда существующих ламп с короткой длительностью вспышки. По данному техническому предложению в Ордена Ле-. нина физическом институте им.П.Н.Лебедева изготовлен макет лампы с дву- 40 мя. электродами. Макет с длиной коль.цевого зазора 10 см и его диаметром

16 мм испытан при электрической энергии до 110 Дж. Длительность импульса ультрафиолетового излучения но полу- gg высоте составила 125 Н с, длительность. переднего фронта импульса ао уровню от 0,1 до 0,9 максимальной ийтенсивности 53 Н с. Как видно нэ сравнения с даиньвжн прототипа длиной

12 см, приведенными вьае, у испытанного макета энергня электрического разряда в 1,2 раза и мощность разряда в -2,9 раза больше, а длительность иьзчульса в 2>4 раза н длительность переднего фронта в 1,8 раз меньше.

Энергии электрического разряда испытанного макета в пять раз превысила энергию прототипа длиной 3,5 см, а длительность переднего фронта близка к аналогичной величине ярототиаа (45 Н c) .

Формула и зобретення

i. Импульсная гаэоразрядная лампа, содержащая цилиндрический корпус, коаксиально расположенную внутри него кювету, кольцевой зазор между которыми заполнен рабочим газом, электроды, размещенные в кольцевом зазоре, и соединенные с ними токоподводящие пластины,. примыкающие к корпусу и один к другому через тонкий электроизоляционный слой,о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью увеличения энергии электрического разряда,электроды выполнены в виде протяженных пластин, установленных диаметрально противоположно вдоль оси лампы.

2. Лампа по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что она снабжена герметично установленными в корпусе выводнЫми штырями, через которые электроды соединены с токоподводящими пластинами.

3. Лампа по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что штыри выполнены с отверстиями для напуска рабочего газа.

4. Лампа по н..1, о т л н ч а ющ а я с я- тем, что электроды выполнены секционированнымн по длине из набора унифицированных элементов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент. Q6A 9 3864643, кл 331-94 5, 1975.

2. Патент CUBA 9 3659225, кл. 332-7.51> 1974.