Лампа газоразрядная ультрафиолетовая – Газоразрядная ультрафиолетовая лампа

Газоразрядная ультрафиолетовая лампа

 

Использование: в аппаратуре, использующей эффект фотоионизации и фотолюминесценции. Сущность изобретения: газоразрядная УФ-лампа содержит колбу с окном, прозрачным в вакуумной УФ-области, наполненную газом, излучающим в этом спектральном диапазоне. В колбе размещены по оси лампы анод и катод в изоляторе, выполненные в виде сквозных цилиндров и образующие один разрядный ствол, Анод-цилиндр плотно одет на цилиндр-изолятор, внутри которого установлен катод. Изолятор может заканчиваться капилляром, заходящим в полость анода. Излучение разрядного ствола складывается из отрицательного свечения в полости катода и излучение плазмы в капилляре изолятора /при его наличии/. Дополнительно газоразрядная УФ лампа содержит несколько стволов, установленных параллельно и/или под углом к оси колбы. Для дополнительной экранировки колбы от взаимодействия с плазмой и установки стволов в нужном положении имеются общие экранный цилиндр и фиксатор с установочными отверстиями. Катоды каждого ствола имеют собственные выводы, а аноды соединены с фиксатором, к которому крепится анодный токоввод. Экранный цилиндр электрически нейтрален, или имеет свой вывод, или соединен с фиксатором и анодами всех стволов. Предлагаемое техническое решение позволяет провести миниатюризацию ламп при увеличении стабильности и интенсивности излучения и снижении их себестоимости. 4 з.п.ф-лы, 5 ил. 1 табл.

Изобретение относится к газоразрядным лампам, излучающим преимущественно в коротковолновой вакуумной УФ-области спектра. Высокая энергия квантов излучения ламп (до 11 эВ), малая потребляемая мощность позволяют разрабатывать на базе этих ламп портативные приборы, работающие на эффекте фотоионизации, фотолюминесценции и оптическом поглощении: это газовые анализаторы, оптические гигрометры, приборы для астрофизики и т.д.

Известна маломощная УФ-лампа [1] которая содержит колбу с окном прозрачным в вакуумном УФ, наполненную каким либо инертным газом и/или водородом, содержащая анод и катод в виде впаянных в корпус колбы металлических шайб, и стеклянный капилляр для прохождения разряда, встроенный в перегородку, разделяющую анодную и катодную камеры. Недостатком лампы является то, что при малом давлении рабочего газа (доли мм рт. ст.), при котором достигается максимальный вклад энергии в резонансные линии, газ в лампе быстро исчезает из-за «жесчения» его ионов стеклом колбы, что ведет к малому сроку службы лампы. Поэтому такие лампы для увеличения срока службы наполняются газом до нескольких мм рт. ст. что однозначно приводит к нежелательному повышению напряжения зажигания на лампе до 1500 В. Кроме того, для ослабления эффекта «жесчения» диаметр колбы такой лампы с наиболее активным газом водородом обычно увеличивают до 25 мм, что ограничивает ее применение в современной портативной аппаратуре. Известна также конструкция УФ-водородной лампы [2] которая состоит из колбы с окном, прозрачным в вакуумном УФ, катода с полостью для концентрации отрицательного катодного свечения, изолятора, в который заключен катод, и анода, выполненного в виде остеклованного штырька и установленного параллельно катоду, и своим свободным концом, доходящим до выходного отверстия полого катода. В отличие от классических ламп с полым катодом, излучающих атомарные линии испаряющегося металла катода, в этой лампе для авторов интерес представляло свечение самого газа наполнителя-водорода, давление которого в лампе составляло 3 мм рт.ст. Несмотря на такое давление, напряжение зажигания и падение напряжения на лампе такой конструкции не превышает 600 и 400 В соответственно. Однако к серьезным недостаткам рассматриваемой лампы со штырьковым анодом следует отнести нестабильность излучения из-за анизотропии электрического поля в промежутке анод-катод, «жесчения» газа вследствие интенсивного налетообразования на колбе вблизи разряда, что также не позволяет приблизить окно колбы к разряду и уменьшить ее диаметр, то-есть уменьшить габариты лампы. Наиболее близкой к предлагаемому решению является конструкция лампы с кольцевым анодом и полым катодом с глухим отверстием [3] В этой лампе кольцевой анод для устранения диафрагмирования света выполнен в виде ступенчатого полого цилиндра с основанием во внутренней полости, имеющим сквозное осевое отверстие, в которое вставлен центрирующий изолятор, установленный на основании полого катода с глухим отверстием. Форма анода создает в пространстве между анодом и катодом собирающую электронную линзу, повышающую плотность электронов и число излучательных переходов над катодной зоной. При размерах: диаметре 36 мм и длине 140 мм анод в лампе удален от окна на расстояние 70 мм. При таких габаритах лампа рассчитана в среднем на 20 мА разрядного тока и 6 Вт потребляемой мощности при сроке службы до 500 ч. Недостатком такой конструкции является открытый анод и замкнутые объемы внутри полости катода и изолятора. Такая конструкция непригодна для малогабаритных ламп с малым содержанием излучающего рабочего газа, т.к. при сокращении расстояния между анодом и окном до нескольких мм и уменьшения габаритов лампы наблюдения резкое потемнение окна от распыления полости катода и быстрое исчезновение рабочего газа. Целью данного изобретения является миниатюризация газоразрядной УФ-лампы при увеличении стабильности и интенсивности ее излучения. Указанная цель достигается тем, что в газоразрядной УФ-лампе, содержащей колбу, наполненную газом, излучающим преимущественно в вакуумном ультрафиолете, окно прозрачное в этой области, анод и сквозной полый катод в изоляторе, создающие один разрядный ствол, анод, катод и изолятор в соответствии с изобретением выполнены в виде сквозных цилиндров, имеющих общую ось, анод на одном конце, обращенном к окну, имеет крышку со смотровым отверстием и другим концом плотно насажан на конец изолятора, внутри которого заподлицо с ним установлен катод, а длины анода и изолятора по крайней мере в два раза превосходят диаметр и длину катода соответственно. Другим отличием предлагаемой лампы является то, что сквозной цилиндрический изолятор оканчивается капилляром, заходящим в полость анода, свободный конец которого по крайней мере в два раза превосходит диаметр капилляра, а полый катод установлен внутри изолятора перед капилляром. Еще одним отличием является установка в лампе нескольких разрядных стволов, выполненных в соответствии с предлагаемым изобретением, параллельных и/или расположенных под определенным углом к оси колбы, с общими электрически нейтральным экранным цилиндром и фиксатором, охватывающими все разрядные стволы, причем крышка и донышко экранного цилиндра и фиксатор имеют отверстия по числу разрядных стволов, а аноды имеют форму открытых цилиндров и скреплены с фиксатором. Дополнительным отличием является также то, что общий экранный цилиндр имеет отдельный вывод. Дополнительным отличием является также то, что общий экранный цилиндр соединен с анодами всех разрядных стволов. На фиг.1 представлена газоразрядная УФ-лампа, в которой анод, полый катод и изолятор выполнены в виде сквозных цилиндров; на фиг.2 газоразрядная УФ-лампа, в которой цилиндрический изолятор оканчивается капилляром, заходящим в полость анода; на фиг.3 газоразрядная УФ-лампа, содержащая несколько разрядных стволов с общим электрическим нейтральным экранным цилиндром и фиксатором, охватывающими все разрядные стволы, причем аноды скреплены с фиксатором; на фиг. 4 многоствольная газоразрядная УФ-лампа, у которой общий экранный цилиндр имеет отдельный вывод; на фиг.5 многоствольная газоразрядная УФ-лампа с общим экранным цилиндром, соединенным с анодами всех разрядных стволов, а сами стволы установлены под углом к оси колбы. Газоразрядная лампа, показанная на фиг.1, состоит из стеклянной колбы 11 с припаянным окном 2 из материала, прозрачного в вакуумной УФ-области, сквозных катода 3, изолятор 4 и анода 5, выполненных в виде цилиндров. Катод 3, изолятор 4 и анод 5 расположены на одной оси и образуют разрядный ствол лампы. Анод 5 на конце, обращенном к окну 2, имеет крышку 6 со смотровым отверстием 7, а другим своим концом анод 5 плотно насажан на конец изолятора 4, внутри которого заподлицо с ним установлен катод 3. Длины анода 5 и изолятора 4 по крайней мере в два раза превосходят диаметр и длину полого катода 3 соответственно. Эти размеры были установлены эмпирически и определены из условия отсутствия пробоя между катодом 3 и анодом 5 в момент зажигания через открытый конец изолятора, а также отсутствия налетов на окне 2 при максимальном приближении (до 3-5 мм) анода 5 к окну лампы. Изолятор 4 имеет утолщение 8 для его крепления с помощью металлического хомутика 9 к остеклованному анодному токовводу 10. Катод крепится к остеклованному катодному токовводу 11. Колба 1 наполнена газом, излучающим в вакуумной УФ-области спектра. Лампа работает следующим образом.
При подаче на электроды 3 и 5 лампы постоянного напряжения между ними возникает тлеющий разряд с концентрацией отрицательного катодного свечения в полости катода 3. Это свечение при малых разрядном токе (в несколько мА) и потребляемой мощности принадлежит возбужденному газу-наполнителю. Согласно физике плазмы, при протекании разрядного тока поток электронов устремляется к аноду, а поток ионов к катоду. Поэтому любой газоразрядной лампе, работающей на постоянном токе, устанавливается поток, переносящий массу ионизованного газа внутрь катодной камеры. Сквозная конструкция электродов 3 и 5 и изолятора 4 обеспечивает стабильную направленность этого потока от окна 2 в сторону открытого конца изолятора 4 и способствует уменьшению оседания частиц. Распыляющихся с катода 3 на окне и на стенках изолятора. Закрытый анод 5 в сочетании с сквозной цилиндрической конструкцией разрядного ствола создают условия минимального «жесчения» газа во время работы лампы. Высокая степень экранировки стенок колбы лампы предлагаемой конструкции от ионов газа в сочетании с продувкой ионного тока потоком газа через сквозной изолятор являются факторами, позволившими значительно уменьшить ее габариты за счет уменьшения диаметра колбы и расстояния от конца анода до окна до нескольких мм. Предлагаемая конструкция обеспечивает работу малогабаритной лампы до нескольких тысяч часов даже при давлении рабочего газа на уровне сотых долей мм рт.ст. при котором достигается минимальное самопоглощение резонансного излучения газов, излучающих в вакуумной УФ-области. Газоразрядная лампа, представленная на фиг.2 дополнительно к конструкции на фиг.1 имеет изолятор 4, оканчивающийся капилляром 12, размещенным внутри цилиндрического анода 5 таким образом, что его отверстие находится напротив смотрового отверстия 7 в анодной крышке 6, а расстояние между концом капилляра 12 и крышкой анода 6 по крайней мере в два раза превосходит внутренний диаметр капилляра 12. Предложенное расстояние подобрано эмпирически и оптимально с точки зрения предохранения окна 2 от налетов из зоны разряда в капилляре 12. Полый сквозной катод 3 установлен внутри цилиндрического сквозного изолятора 4 непосредственно перед капилляром 12. Устройство работает следующим образом. При подаче на токовводы 10 и 11 лампы постоянного напряжения между катодом 3 и анодом 5 возникает тлеющий разряд с концентрацией отрицательного катодного свечения в полости катода 3 и положительного плазменного столба в стеклянном капилляре 12. Благодаря дополнительному свечению плазмы в стеклянном капилляре 12 интенсивность излучения лампы выше, по сравнению представленной на фиг. 1. От длины и диаметра капилляра 12 зависят интенсивность излучения, напряжение зажигания и мощность лампы. Чем больше длина и меньше диаметр капилляра 12, тем выше яркость, напряжение зажигания и мощность, потребляемой лампой. Одновременно имеет место повышение стабильности излучения лампы. Так в такой лампе отсутствует пульсация излучения, так как в предлагаемой конструкции не возникает условий для установления тока газа, встречного по отношению к ионному току. В лампах же с глухой конструкцией катода и изолятора такие условия создаются (особенно в импульсном режиме) из-за небольшого перепада давлений, возникающего по мере протекания разрядного тока между анодной и катодной камерами, разделенными капилляром, и накоплением газа в катодной камере. На фиг. 3 показана конструкция многоствольной газоразрядной лампы, у которой в колбу 1 заключено несколько разрядных стволов, содержащих все элементы одного разрядного ствола лампы на фиг.1. Дополнительным отличием конструкции является наличие одного общего электрически нейтрального экранного цилиндра 13, охватывающего все стволы, и фиксатора 14, скрепленного через остеклованные изоляторы 17 со всеми анодами 5, выполненными в виде открытых цилиндров. Фиксатор 14 присоединен в одному общему токовводу 10. Крышка 15 и донышко 16 экранного цилиндра 13, а также фиксатор 14 имеют отверстия по числу разрядных стволов в лампе. Экранный цилиндр 13 вместе с крышкой 15 и донышком 16 защищает стенки колбы и окно от соприкосновения с плазмой. Кроме того с помощью отверстий в фиксаторе 14 и донышке 16, а также утолщения 8 фиксируется положение изоляторов 4 и катодов 3 всех стволов. Устройство работает следующим образом. При подаче на токовводы 10 и 11 каждого ствола постоянного напряжения между катодами 3 анодами 5 возникают разряды в каждом стволе. Излучение от каждого ствола через смотровые отверстия 18 в крышке 15 экранного цилиндра 13 попадает на окно 2 лампы. Таким образом за пределами окна 2 лампы возникает четыре независимых световых пятна, как если бы светили четыре отдельных лампы. На фиг. 4 представлена многоствольная газоразрядная лампа, у которой, в отличие от конструкции, показанной на фиг. 3 экранный цилиндр 13 имеет собственный вывод 19. В этом случае на экранный цилиндр может быть подан относительно анода отрицательный потенциал при разнице в напряжении между ними в 10-20 В. Возникающее при этом слабое тормозящее поле в пространстве анод-экранный цилиндр позволяет повысить степень защиты окна от попадания на него быстрых электронов из плазмы, накапливания на его внутренней поверхности отрицательного заряда, способствующего оседанию на ней положительных ионов металла, распыляемого стенками полого катода. Такая конструкция особенно эффективна для ламп с повышенной токовой нагрузкой, например, при эксплуатации в импульсном режиме. На фиг. 5 изображена конструкция многоствольной лампы, у которой в отличие от конструкций, показанных на фиг. 3 и 4, аноды 5 всех разрядных стволов прикреплены к донышку 16 экранного цилиндра 13, который приварен через металлические стяжки 20 к фиксатору 14. Разрядные стволы накоплены под определенным одинаковым углом к оси колбы лампы за счет одинакового смещения центров отверстий в донышке 16 и фиксаторе 14 относительно центра отверстий 18 в крышке цилиндра 15. Устройство работает следующим образом. При подаче постоянного напряжения на все катодные токовводы 11 и анодные токовводы 10 в каждом стволе вспыхивает по самостоятельному разряду, излучение от которых скрещивается на некотором расстоянии от окна в области пересечения осей разрядных стволов, создавая в этой зоне пятно с яркостью, равной суммарной яркости всех стволов. Конструкции многоствольных ламп, дополнительно к представленным на фиг. 3, 4 и 5, могут быть выполнены с цилиндрическими изоляторами, оканчивающимися капиллярами, заходящими в полости анодов, в соответствии с п.2 формулы изобретения. При этом будет соответственно повышаться яркость излучения каждого ствола, напряжение зажигания и мощность, потребляемая лампой. Общие преимущества предлагаемых многоствольных газоразрядных ламп состоят в следующем. Благодаря независимым катодам и анодам, можно включать или выключать часть стволов, или включать их последовательно во времени в зависимости от требований аппаратуры. Объединение нескольких разрядных стволов в одной колбе, то-есть фактическая замена одной лампой нескольких ламп с дорогостоящими окнами, прозрачными в вакуумной УФ-области, вол много раз уменьшает не только обьем, занимаемый лампами в аппаратуре, но и их стоимость. В таблице приведены основные параметры одноствольных ламп, выполненных по заявляемой конструкции в сравнении с лампой 0701-02 Калифорния, применяемой в аналитических приборах с фотоионизационным детектированием, и многоствольных ламп, в сравнении с отечественной спектральной водородной лампой ВМФ-25, способной создать на заданном расстоянии от окна (6-7 см) равное с предлагаемой многоствольной лампой пятно излучения, используемое в приборах, работающих на эффекте фотолюминесценции. Сравнительные данные таблицы показывают, что по всем основным параметрам лампы, выполненные по предложенному техническому решению, превосходят лампы, традиционно применяемые в экологических и спектральных приборах. Так одноствольные лампы, выполненные по пп.1, 2, при той же энергии излучения в 3 раза меньше по напряжению зажигания и в 12 раз по габаритам, по сравнению с лампой 0701-02 Калифорния. Многоствольные лампы, выполненные по п.3, 4, 5, при сравнимой или в 2 раза большей яркости, по сравнению со спектральной лампой ВМФ-25, потребляют в зависимости от числа стволов на порядок меньше электроэнергии, работают при меньших токах от 50 до 25 раз и меньше по габаритам от 6 до 3 раз. Таким образом достигнутая миниатюрность и экономичность ламп позволит создать на их базе новый класс портативной, фактически карманной аппаратуры.

Формула изобретения

1. Газоразрядная ультрафиолетовая лампа, содержащая колбу, наполненную газом, излучающим преимущественно в вакуумном ультрафиолете, окно, прозрачное в этой области, анод и сквозной полый катод в изоляторе, создающие один разрядный ствол, отличающаяся тем, что анод, катод и изолятор выполнены в виде сквозных цилиндров, имеющих общую ось, анод на одном конце, обращенном к окну, имеет крышку со смотровым отверстием, другим концом плотно насажен на конец изолятора, внутри которого заподлицо с ним установлен катод, а длины анода и изолятора по крайней мере в два раза превосходят диаметр и длину катода соответственно. 2. Лампа по п. 1, отличающаяся тем, что сквозной цилиндрический изолятор оканчивается заходящим в полость анода капилляром, длина которого по крайней мере в два раза превышает его диаметр, а полый катод установлен внутри изолятора перед капилляром. 3. Лампа по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными разрядными стволами, все разрядные стволы расположены параллельно и/или под определенным углом к оси колбы и окружены общими электрически нейтральным экранным цилиндром и фиксатором, причем крышка и донышко экранного цилиндра и фиксатор имеют отверстия по числу разрядных стволов, а аноды имеют форму открытых цилиндров и скреплены с фиксатором. 4. Лампа по пп. 1 3, отличающаяся тем, что общий экранный цилиндр имеет отдельный вывод. 5. Лампа по пп. 1 3, отличающаяся тем, что общий экранный цилиндр соединен с анодами всех разрядных стволов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6

findpatent.ru

Импульсная ультрафиолетовая газоразрядная лампа

Область техники.

Изобретение относится к импульсным газоразрядным лампам, предназначенным для генерации высокоинтенсивных импульсов излучения, прежде всего, в ультрафиолетовой, особенно в бактерицидной, областях спектра. Данные источники импульсного УФ излучения сплошного спектра могут быть успешно использоваться для фотохимической очистки и обеззараживания помещений, потоков воздуха, питьевой и сточной вод от вредных органических соединений и устойчивых форм микроорганизмов.

Уровень техники: Импульсные ксеноновые лампы (Маршак И.С. Импульсные источники света, М.: Энергия, 1978), как источники ультрафиолетового (УФ) излучения, находят широкое применение для очистки и обеззараживания воздуха, воды и открытых поверхностей от устойчивых видов микроорганизмов и вредных органических соединений. Это обусловлено высокой интенсивностью (в десятки тысяч раз превышающие интенсивность бактерицидных ртутных ламп непрерывного горения) и сплошным спектром излучения, перекрывающим всю ультрафиолетовую область (от 200 до 400 нм), которые обеспечивают высокие эффективности процессов деструкции органической материи и универсальность действия (спектры поглощения органических соединений практически всегда частично или полностью совпадают со спектром излучения лампы).

Основными недостатками импульсных ламп являются относительно низкий выход УФ излучения в бактерицидной полосе по сравнению с ртутными лампами низкого давления (от 5% до 8% от электрической энергии) и ограниченный ресурс работы.

Спектр излучения импульсных ламп близок к излучению абсолютно черного тела. Оценка спектра черного тела показывает, что максимальный выход бактерицидного УФ излучения в общем спектре излучения (40-45%) будет наблюдаться при яркостных температурах плазмы около 11-12 кК. Уровень таких температур реализуется при удельных мощностях около 80 кВт/см2. Типичный энергобаланс импульсной лампы можно представить следующим образом: из 100% электрической мощности (энергии), подведенной к лампе, ~70…80% излучается в полосе прозрачности кварца, 15…18% теряется в кварцевой стенке лампы (4…5% — неизлучательные потери и 10…12% за счет УФ поглощения кварца) и 2…5% мощности идет на нагрев электродов. Тогда удельная электрическая мощность на внутренней поверхности оболочки импульсной лампы должна составлять около 140 кВт/см2. Реализация таких режимов приводит к интенсивному испарению кварца, непосредственно контактирующего с высоконагретой плотной плазмой, и, как следствие, образованию непрозрачной в УФ области пленки оксидов кремния (SiO) на внутренней поверхности кварцевой колбы и накоплению кислорода во внутреннем объеме лампы, что приводит к резкому сокращению срока службы лампы за счет снижения светоотдачи и повышения элекропрочности газового промежутка. Высокие мощности разряда сопровождаются увеличением ударных нагрузок на кварцевую оболочку лампы и ведут к ее быстрому разрушению.

Эксплуатация импульсных ламп с кварцевой оболочкой с плотностями тока более 4000 А/см2 в режимах с принудительным водяным охлаждением ограничивает ресурс до 1-2 млн. импульсов, что связано с образованием внутренних напряжений в кварцевой оболочки при высоких циклических градиентах температур.

Описание прототипа. Известна также импульсная газоразрядная лампа по полезной модели RU 103668 (принята за прототип), содержащая колбу из прозрачного в ультрафиолетовой области спектра материала, и электроды, герметично установленные на концах колбы, при этом колба заполнена плазмообразующей средой на основе ксенона. В качестве материала колбы использован бесцветный лейкосапфир, который с точки зрения химического состава представляет собой монокристаллическую окись алюминия с температурой кипения около 3500°С, что значительно выше температуры кипения кварца. Т.е. применение лейкосапфира в качестве материала колбы вместо плавленого кварца позволяет увеличить долговечность импульсной газоразрядной лампы, но лищь в той степени, которая обусловлена повышением термостойкости материала колбы.

Критика прототипа. Однако, известная газоразрядная импульсная лампа обладает следующими недостатками.

Во-первых, известная лампа требует сложной технологии при изготовлении. Так, для обеспечения герметичности соединения лейкосапфировой трубки с электродами приходится использовать напыление металла (никеля) на концы трубки с последующей пайкой.

Во-вторых, известная лампа обладает недостаточным ресурсом. Это обусловлено тем, что из-за наличия паяного соединения при изготовлении такой лампы невозможно использовать высокотемпературную вакуумную обработку (отжиг) электродов, в процессе которой из электродов удаляются неизбежные примеси, которые в дальнейшем «отравляют» рабочую газовую среду и приводят к сокращению реального ресурса работы.

Другим фактором, ограничивающим срок службы известной импульсной лампы, является эрозия разрядных электродов. Высокий уровень плотности тока (более 4000 А/см2), требуемый для получения плотной плазмы с яркостными температурами более 9-10 кК, вызывает взрывную эрозию на поверхности катода и повышенный выход паров металла. Пары металла конденсируются на поверхности колбы и снижают светоотдачу лампы в процессе ее работы.

В-третьих, известная лампа может использоваться в ограниченных областях применения. Так, эта лампа не может использоваться для работы в воде и в случаях охлаждения потоком воздуха, поскольку лейкосапфир обладает анизотропией [5]. Его коэффициенты линейного расширения по осям отличаются почти в 2 раза, что при охлаждении водой или потоком воздуха приводит к возникновению внутренних напряжений и к последующему разрушению трубки.

Задача изобретения. Задачей настоящего изобретения является создание импульсной газоразрядной лампы с высоким выходом УФ излучения и с большим ресурсом работы.

Технический результат. Технический результат от использования предложенного решения заключается в повышении технологичности, увеличению ресурса работы и расширении области применения.

Сущность изобретения. Указанный технический результат достигается тем, что в импульсной газоразрядной лампе колба выполнена из плавленого кварца, каждый из электродов выполнен в виде грибовидного наконечника и основания, а в колбе размещена трубка из бесцветного лейкосапфира с зазором относительно колбы и относительно электродов таким образом, что наконечники электродов расположены внутри лейкосапфировой трубки.

Размеры колбы, лейкосапфировой трубки и оснований электродов могут быть выбраны из соотношений

Dтp<dк

Dосн<dк

dтp<Dосн

где Dтp, dтp — наружный и внутренний диаметры лейкосапфировой трубки, соответственно;

dк — внутренний диаметр колбы;

Dосн — диаметр основания электрода.

Боковая поверхность цилиндрического основания каждого электрода может быть выполнена с насечкой или рифлениями.

Кварцевая колбы может быть выполнена с переменным диаметром по длине.

Лейкосапфировая трубка может быть выполнена в виде набора последовательно расположенных отдельных лейкосапфировых элементов малой длины.

Колба может быть выполнена изогнутой, например, U-образной формы.

Описание изобретения. Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 изображена конструкция предлагаемой импульсной газоразрядной лампы с высоким выходом УФ излучения и с большим сроком службы, на фиг. 2 — часть лампы в увеличенном масштабе, на фиг. 3 — вариант выполнения предложенной импульсной газоразрядной лампы с увеличенным диаметром кварцевой колбы, на фиг. 4 — вариант выполнения предложенной импульсной газоразрядной лампы с колбой U-образной формы.

Предлагаемая импульсная газоразрядная лампа содержит колбу 1 из плавленого кварцевого стекла с двумя электродными узлами 2 на торцах. Каждый из электродных узлов 2, в свою очередь, содержит электрод в виде наконечника 3 грибовидной формы и основания 4. Электрический контакт 5 соединяется с электродом посредством металлической фольги 6, обернутой в виде цилиндра вокруг цилиндрического кварцевого вкладыша (на чертеже не показан). Весь электродный узел 2 при изготовлении лампы нагревается до температуры текучести кварцевого стекла, что обеспечивает надежную герметизацию лампы (технология т.н. «фольгового ввода»).

Внутри кварцевой колбы 1 размещена прозрачная трубка 7, выполненная из бесцветного лейкосапфира. Внутренний диаметр лейкосапфировой трубки 7 превышает диаметр наконечников 3 и меньше диаметра основания 4, наружный диаметр трубки 7 меньше внутреннего диаметра кварцевой колбы 1, а длина трубки 7 меньше расстояния между основаниями 4.

Тем самым обеспечиваются зазоры между трубкой 7 и колбой 1, а также между трубкой 7 электродами таким образом, что наконечники электродов расположены внутри лейкосапфировой трубки 7.

Боковая поверхность 8 цилиндрического основания 4 каждого электрода может быть выполнена с насечкой или рифлениями. Между боковой поверхностью основания 4 и внутренней стенкой колбы 1 имеется зазор.

В зазоре между колбой 1 и лейкосапфировой трубкой 7 могут устанавливаться распорки различного конструктивного выполнения, например, в виде перфорированных шайб из термостойкого материала.

Внутренний объем лампы заполняется плазмообразующей средой, в качестве которой может использоваться, например, спектрально чистый ксенон или смесь ксенона с другими газами. Начальное давление газа (смеси газов) — менее 700 мм рт. ст.

Кварцевая колба 1 может быть изготовлена из легированных сортов кварца, пропускающего ультрафиолетовое излучение определенного спектрального состава.

На внешней поверхности кварцевой колбы 1 может наноситься отражающее покрытие, направляющее излучение импульсного источника в заданном телесном угле и направлении.

Кварцевая колба 1 может быть выполнена с изменением диаметра по длине лампы, как это показано на фиг. 3.

Лейкосапфировая трубка 7 может быть выполнена в виде набора последовательно расположенных отдельных элементов малой длины. Такое выполнение позволяет набрать необходимую длину лейкосапфировой трубки из отдельных более дешевых коротких элементов. Кроме того, такое выполнение позволяет создать импульсную газоразрядную лампу (с лейкосапфировой трубкой внутри) сложной формы, например, U-образной, как это изображено на фиг. 4. Здесь в кварцевой колбе 9 изогнутой формы размещены лейкосапфировые элементы 10 небольшой длины, которые при соответствующей обработке торцов «укладываются» в изогнутую кварцевую колбу 9 и повторяют ее форму, образуя единый канал из лейкосапфира.

Работа предложенной импульсной лампы протекает следующим образом.

К электрическим контактам 5 лампы от внешнего блока питания подключается накопительный конденсатор и подводится высоковольтный импульс поджига. В результате электрического пробоя между наконечниками 3 электродов лампы в газовой среде, заполняющей полость лампы, внутри лейкосапфировой трубки 7 формируется электрический разряд с высокой плотностью разрядного тока (более 3,5 кА/см2). Образуется плотная высокотемпературная, интенсивно излучающая плазма, содержащая, в том числе, и продукты эрозии электродов. В процессе продолжительной работы в режиме повторяющихся импульсов излучения лейкосапфировая трубка 7 разогревается и ее температура стабилизируется на уровне, определяемом средней удельной электрической мощностью и теплоотводом через внешнюю кварцевую оболочку (от 600 до 1200°С).

При каждом очередном разрядном импульсе в межэлектродном промежутке лампы резко увеличивается давление и под действием такого скачка давления газообразные продукты эрозии элементов конструкции лампы из горячей зоны через предусмотренные конструкцией лампы зазоры «выталкиваются» в заэлектродные области, где в начальный момент времени развития разряда газовая смесь находится под исходным давлением.

Т.о., газообразные продукты эрозии поступают в относительно холодные зоны, расположенные за электродами, где и конденсируются на элементах конструкции, которые не разогреваются выше 100-150°С. Наибольшая интенсивность конденсации газообразных продуктов эрозии имеет место в зазоре между основанием 4 электрода и кварцевой колбой 1, чему также в значительной степени способствует выполнение боковой поверхности 8 основания 4 рифленой или с насечкой.

Внешняя кварцевая колба 1 защищена от воздействия ударных нагрузок, возникающих во время сильноточного разряда, и от воздействия импульсных термонагрузок. Температура кварцевой трубки стабилизируется на определенном уровне, определяемом электрической мощностью лампы и площадью поверхности кварцевой колбы. Такие условия определяют долговечность колбы из плавленого кварца.

При изготовлении импульсных газоразрядных ламп предложенной конструкции применяется высокотемпературный вакуумный отжиг всех элементов лампы, что определяет чистоту внутреннего пространства и газовой среды и тем самым способствует обеспечению высоких ресурсных характеристик изделия.

За счет совокупного действия существенных признаков, приведенных в формуле изобретения, реальная долговечность предложенной импульсной газоразрядной лампы в высоконагруженных режимах с яркостной температурой в УФ области 10-12 кК увеличивается по сравнению с известными решениями в 10 и более раз.






edrid.ru

разновидности и принцип действия + особенности работы

Вы хотите приобрести газоразрядные лампы, чтобы создать в помещении особую атмосферу? Или ищите лампочки для стимуляции роста растений в теплице? Оснащение экономичными источниками света не только сделает более выигрышным интерьер и поможет в растениеводстве, но и позволит экономить электроэнергию. Ведь верно?

Мы поможем вам разобраться с ассортиментом осветительных приборов газоразрядного типа. В статье рассмотрены их особенности, характеристики и сфера применения лампочек высокого и низкого давления. Подобраны иллюстрации и видеоролики, которые помогут найти оптимальный вариант энергосберегающих ламп.

Содержание статьи:

Устройство и характеристики разрядных ламп

Все основные детали лампы заключены в стеклянную колбу. Здесь происходит разряд электрических частиц. Внутри могут находиться как пары натрия или ртути, так и какой-либо из инертных газов.

В качестве газового наполнения применяют такие варианты, как аргон, ксенон, неон, криптон. Более популярны изделия, наполненные парообразной ртутью.

Основные узлы газоразрядной лампы это: конденсатор (1), стабилизатор тока (2), транзисторы переключающие (3), устройство подавления помех (4), транзистор (5)

Конденсатор отвечает за работу без мигания. Транзистор владеет положительным температурным коэффициентом, который обеспечивает мгновенный запуск ГРЛ без мерцания. Работа внутренней конструкции начинается после того, как в газоразрядной трубке пройдет генерация электрического поля.

В процессе в газе появляются свободные электроны. Соударяясь с атомами металла, они его ионизируют. При переходе отдельных из них, появляется избыточная энергия, порождающая источники свечения — фотоны. Электрод, являющийся источником свечения, находится в центре ГРЛ. Всю систему объединяет цоколь.

Лампа может излучать разные световые оттенки, которые может видеть человек — от ультрафиолетовых до инфракрасных. Чтобы это стало возможным, внутреннюю часть колбы покрывают люминесцентным раствором.

Сферы применения ГРЛ

Газоразрядные лампы востребованы в самых разных областях. Наиболее часто их можно встретить на городских улицах, в производственных цехах, магазинах, офисах, вокзалах, больших торговых центрах. Применяют их и для подсвечивания щитов с рекламой, фасадов зданий.

ГРЛ используют и в фарах автомобилей. Наиболее часто это лампы, отличающиеся высокой светоотдачей — . Некоторые автомобильные фары наполняют металлогалоидными солями, ксеноном.

Первые газоразрядные осветительные приборы для транспортных средств имели обозначение D1R, D1S. Следующие — D2R и D2S, где S указывает на прожекторную оптическую схему, а R — рефлекторную. Применяют лампочки ГР и при фотосъемках.

На фото импульсные ГРЛ, применяемые при фотосъемках: ИФК120 (а), ИКС10 (б), ИФК2000 (в), ИФК500 (г), ИСШ15 (д), ИФП4000 (г)

В процессе фотографирования эти лампы позволяют держать под контролем световой поток. Они компактные, яркие и экономичные. Отрицательным моментом является неумение визуально управлять светотенями, которые образует сам источник света.

В сельскохозяйственной сфере ГРЛ используют для облучения животных, растений, для стерилизации и обеззараживания продуктов. Для этой цели лампы должны иметь длину волн соответствующего диапазона.

Концентрация мощности излучения в этом случае также имеет большое значение. По этой причине наиболее подходящими являются изделия мощные.

Виды газоразрядных ламп

Делят ГРЛ на виды по типу свечения, такому параметру, как давление, применительно к цели использования. Все они образуют конкретный световой поток. Исходя из этого признака, они подразделяются на:

  • ;
  • газосветные разновидности;
  • .

В первых из них источником света являются атомы, молекулы или их комбинации, возбуждаемые разрядом в газовой среде.

Во вторых – люминофоры, газовый разряд активизирует покрывающий колбу фотолюминесцентный слой, в итоге осветительный прибор начинает источать свет. Лампы третьего вида функционируют за счет свечения электродов, раскаленные от газового разряда.

Ксеноновые лампы, предназначенные для автомобильных фар, по светоотдаче и яркости превышают галогенные аналоги более чем в два раза

В зависимости от наполнения делят на ртутные, натриевые, ксеноновые, и другие. Исходя из давления внутри колбы происходит их дальнейшее разделение.

Начиная от значения давления от 3х104 и до 106 Па их относят к лампам высокого давления. В категории низкого приборы попадают при величине параметра от 0,15 до 104 Па. Больше чем 106 Па — сверхвысокого.

Вид #1 — лампы высокого давления

Отличаются РЛВД тем, что содержимое колбы подвержено высокому давлению. Для них характерно наличие значительного светового потока в сочетании с небольшими энергозатратами. Обычно это ртутные образцы, поэтому их наиболее часто применяют для уличного освещения.

Такие разрядные лампы обладают солидной светоотдачей и эффективной работой в условиях плохой погоды, но низкие температуры они переносят плохо.

Есть несколько базовых категорий ламп высокого давления: ДРТ и ДРЛ (ртутные дуговые), ДРИ — такие же, как и ДРЛ, но с йодидами и ряд модификаций, созданных на их основе. В этот же ряд входят также дуговые натриевые (ДНаТ) и ДКсТ — дуговые ксеноновые.

Первая разработка — модель ДРТ. В маркировке Д обозначает дуговая, символ Р — ртутная, на то, что эта модель трубчатая, указывает буква Т в маркировке. Визуально это прямая трубка, изготовленная из кварцевого стекла. С двух ее сторон — вольфрамовые электроды. Используют ее в облучательных установках. Внутри — немного ртути и аргона.

По краям лампы ДРТ есть хомутики с держателями. Объединяет их металлическая полоска, предназначенная для более легкого зажигания лампы

Подсоединение лампы в сеть выполняют последовательно с с использованием резонансной схемы. Световой поток лампы ДРТ состоит на 18% из ультрафиолетового излучения и на 15% — из инфракрасного. Такой же процент составляет видимый свет. Остальное — потери (52%). Основное применение — как надежный источник ультрафиолетового излучения.

Для освещения мест, где качество цветоотдачи не очень важно, применяют осветительные устройства ДРЛ (дуговые ртутные). Здесь практически нет ультрафиолетового излучения. Инфракрасное составляет 14%, видимое — 17%. На тепловые потери приходится 69%.

Особенности конструкции ламп ДРЛ позволяют зажигать их от 220 В без применения высоковольтного импульсного поджигающего устройства. Из-за того, что в схеме есть дроссель и конденсатор, колебания светового потока уменьшаются, коэффициент мощности возрастает.

Когда лампа подключена последовательно с дросселем, происходит тлеющий разряд между дополнительными электродами и основными соседними. Разрядный промежуток ионизируется в результате появляется разряд между главными вольфрамовыми электродами. Работа поджигающих электродов прекращается.

В состав лампы ДРЛ входит: колба (1), электроды главные (2), вспомогательные электроды (3), резисторы (4), горелка (кварцевая трубка) (5), цоколь (6)

Горелки ДРЛ в основном имеют четыре электрода — два рабочих, два поджигающих. Внутренность их наполнена инертными газами с добавкой в их смесь определенного количества ртути.

Металлогалогенные лампы ДРИ также относятся к разряду приборов высокого давления. Их цветовой КПД и качество цветопередачи выше, чем у предыдущих. На вид спектра излучения влияет состав добавок. Форма колбы, отсутствие дополнительных электродов и люминофорного покрытия — главные отличия ламп ДРИ от ДРЛ.

Схема, по которой включают ДРЛ в сеть, содержит ИЗУ — импульсное зажигающее устройство. В трубках ламп присутствуют составляющие, входящие в галогенную группу. Они повышают качество спектра видимого излучения.

Инертный газ в колбе МГЛ служит буфером. По этой причине электрический ток проходит через горелку даже тогда, когда она имеет небольшую температуру

По мере прогревания как ртуть, так и добавки испаряются, изменяя тем самым сопротивление лампы, световой поток, излучающий спектр. На основе приборов этого типа созданы ДРИЗ и ДРИШ. Первую из ламп используют в запыленных влажных помещениях, а также в сухих. Второй — освещают цветные телевизионные съемки.

Наиболее эффективными являются лампы ДНаТ— натриевые . Связано это с длиной излучаемых волн — 589 – 589,5 нм. Приборы натриевые высокого давления функционируют при величине этого параметра около 10 кПа.

Для разрядных трубок таких ламп применяется специальный материал — светопропускающая керамика. Силикатное стекло для этой цели непригодно, т.к. пары натрия очень опасны для него. Рабочие пары натрия, вводимого в колбу, обладают давлением от 4 до 14 кПа. Для них характерны небольшие потенциалы ионизации и возбуждения.

Электрические характеристики натриевых ламп зависимы от напряжения сети, продолжительности эксплуатации. Для продолжительного горения необходима пускорегулирующая аппаратура

Чтобы возместить потери натрия, неизбежно возникающие в процессе горения, необходим некоторый его избыток. Это порождает пропорциональную зависимость показателей давления ртути, натрия и температуры холодной точки. В последней происходит конденсация излишка амальгамы.

Когда лампа горит, на ее торцах оседают продукты испарения, что приводит к потемнению концов колбы. Процесс сопровождается изменением в сторону роста температуры катода, повышением давления натрия и ртути. В результате увеличивается потенциал и напряжение лампы. При монтаже ламп натриевых балласты от ДРЛ и ДРИ непригодны.

Вид #2 — лампы низкого давления

Во внутренней полости таких приборов находится газ под давлением более низким, чем внешнее. Разделяют их на ЛЛ и КЛЛ и применяют не только для освещения торговых точек, но и для домашнего обустройства. Люминесцентные лампы в этом ряду — наиболее популярны.

Преобразование энергии электричества в световую происходит в два этапа. Ток между электродами провоцирует излучение в ртутных парах. Основным составляющим лучистой энергии, появляющейся при этом, является коротковолновое УФ излучение. Видимый свет составляет близко 2%. Далее излучение дуги в люминофоре трансформируется в световое.

Маркировка люминесцентных ламп содержит как буквы, так и цифры. Первый символ — это характеристика спектра излучения и конструктивные признаки, второй — мощность в ваттах.

Расшифровка букв:

  • ЛД — люминесцентная дневного света;
  • ЛБ — белого света;
  • ЛХБ — так же белого, но холодного;
  • ЛТБС — теплого белого.

У некоторых приборов освещения спектральный состав излучения улучшен с целью получения более совершенной светопередачи. В их маркировке присутствует символ «Ц». Люминесцентные лампы снабжают помещения равномерным, мягким светом.

Преимущество ЛЛ ламп заключается в том, что они для создания одинакового с ЛН светового потока требуют мощности в несколько раз меньшей. Больший у них и срок эксплуатации, а спектр излучения намного благоприятнее

Поверхность излучения ЛЛ довольно большая, поэтому сложно управлять пространственным рассредоточением света. В нестандартных условиях, в частности, при большой запыленности, применяют лампы рефлекторные. В этом случае внутреннюю площадь колбы не полностью закрывает диффузный отражающий слой, а только на две третьих ее.

Люминофором покрывают 100% внутренней поверхности. Часть колбы, не имеющая рефлекторного покрытия, пропускает световой поток намного больший, чем такая же по объему трубка обычной лампы — около 75%. Распознать такие лампы можно по маркировке — в нее включена буква «Р».

В отдельных случаях основной характеристикой ЛЛ выступает Тц. Приравнивают ее к температуре черного тела, выдающего ту же цветность. По очертаниям ЛЛ бывают линейными, U-образными, в форме символа W, кольцевыми. В обозначение таких ламп входит соответствующая буква.

Наиболее популярны приборы, имеющие мощность 15 – 80 Вт. При светоотдаче 45 – 80 лм/Вт горение ЛЛ длится минимум 10 000 часов. На качество работы ЛЛ очень влияет окружающая среда. Рабочей для них считается наружная температура от 18 до 25⁰.

При отклонениях уменьшается как световой поток, так и эффективность светоотдачи, и напряжение зажигания. При низкой температуре шанс на зажигание приближается к нулю.

Пускорегулирующий аппарат КЛЛ намного компактней, чем у люминесцентной лампы. С помощью ЭПРА свечение стало более ровным, а гудение исчезло

К лампам низкого давления принадлежат и люминесцентные компактные — КЛЛ.

Устройство их аналогично обычным ЛЛ:

  1. Проходит высокое напряжение между электродами.
  2. Воспламеняются пары ртути.
  3. Возникает ультрафиолетовое свечение.

Люминофор внутри трубки делает ультрафиолетовые лучи невидимыми для человеческого зрения. Доступным становится только видимое свечение. Компактное исполнение прибора стало возможным после изменения состава люминофора. КЛЛ, как и обычные ЛН, имеют разную мощность, но показатели первых значительно ниже.

Данные о мощности КЛЛ заложены в маркировку светового прибора. Там же есть сведения о виде цоколя, цветовой температуре, виде ЭПРА (встроенный или внешний), индексе цветопередачи

Измерение цветовой температуры происходит в кельвинах. Значение 2700 – 3300 К указывает на цвет теплый желтого оттенка. 4200 – 5400 — белый обычный, 6000 – 6500 — белый холодный с синевой, 25000 — сиреневый. Регулировку цветности осуществляют путем изменения составляющих люминофора.

Индекс цветопередачи дает характеристику такому параметру, как идентичность естественности цвета со стандартом, приближенным по максимуму к солнечному. Абсолютно черный — 0 Rа, наибольшая величина — 100 Rа. Осветительные приборы КЛЛ входят в диапазон от 60 до 98 Rа.

Лампы натриевые, относящиеся к группе низкого давления, обладают высокой температурой максимально холодной точки — 470 К. Более низкая не сможет способствовать сохранению требуемого уровня концентрации паров натрия.

К своему пику резонансное излучение натрия подходит при температуре 540 – 560 К. Эта величина соизмерима с давлением испарений натрия 0,5 – 1,2 Па. Светоотдача ламп этой категории самая высокая по сравнению с другими осветительными приборами общего применения.

Положительные и отрицательные стороны ГРЛ

Встречаются ГРЛ как в профессиональной аппаратуре, так и в приборах, предназначенных для научных исследований.

Как главные преимущества осветительных приборов этого вида обычно называют такие их характеристики:

  • Уровень светоотдачи высокий. Этот показатель не очень снижает даже толстое стекло.
  • Практичность, выражающаяся в долговечности, что позволяет применять их для уличного освещения.
  • Устойчивость в сложных климатических условиях. До первого понижения температуры их используют с применением обычных плафонов, а зимой — со специальными фонарями и фарами.
  • Доступная стоимость.

Минусов у этих ламп не очень много. Неприятной особенностью является довольно высокий уровень пульсирования светового потока. Вторым веским недостатком является сложность включения. Для устойчивого горения и нормальной работы им просто необходим балласт, ограничивающий напряжение для необходимых приборам пределов.

Третий минус заключается в зависимости параметров горения от достигаемой температуры, которая опосредованно влияет на давление рабочего пара в колбе.

Поэтому большинство газоразрядных приборов набирает стандартные характеристики горения спустя некоторый временной период после включения. Излучающий спектр у них ограничен, поэтому цветопередача как у ламп высокого напряжения, так и низкого неидеальна.

В таблице представлены основные сведения о самых популярных лампах ДРЛ (дуговых ртутных люминесцентных) и осветительном приборе натриевом. ДРЛ с четырьмя электродами имеет большую светоотдачу, чем с двумя

Работа приборов возможна только в условиях переменного тока. Активируют их при помощи балластного дросселя. Для разогрева необходимо какое-то время. Из-за содержания ртутных паров, они не совсем безопасны.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Сведения о ГЛ. Что это такое, принцип работы, плюсы и минусы в следующем видеоролике:

Видео #2. Популярно о люминесцентных лампах:

Несмотря на появление все более совершенных осветительных приборов, газоразрядные лампы не теряют своей актуальности. В некоторых сферах они просто незаменимы. Со временем ГРЛ обязательно найдут новые области применения.

Расскажите о том, как выбирали газоразрядную лампочку для установки в дачный уличный или домашний светильник. Поделитесь тем, что лично для вас стало решающим фактором приобретения. Оставляйте, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке, задавайте вопросы и размещайте фото по теме статьи.

sovet-ingenera.com

ИМПУЛЬСНАЯ УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ЛАМПА

Область техники.

Изобретение относится к импульсным газоразрядным лампам, предназначенным для генерации высокоинтенсивных импульсов излучения, прежде всего, в ультрафиолетовой, особенно в бактерицидной, областях спектра. Данные источники импульсного УФ излучения сплошного спектра могут быть успешно использоваться для фотохимической очистки и обеззараживания помещений, потоков воздуха, питьевой и сточной вод от вредных органических соединений и устойчивых форм микроорганизмов.

Уровень техники: Импульсные ксеноновые лампы (Маршак И.С. Импульсные источники света, М.: Энергия, 1978), как источники ультрафиолетового (УФ) излучения, находят широкое применение для очистки и обеззараживания воздуха, воды и открытых поверхностей от устойчивых видов микроорганизмов и вредных органических соединений. Это обусловлено высокой интенсивностью (в десятки тысяч раз превышающие интенсивность бактерицидных ртутных ламп непрерывного горения) и сплошным спектром излучения, перекрывающим всю ультрафиолетовую область (от 200 до 400 нм), которые обеспечивают высокие эффективности процессов деструкции органической материи и универсальность действия (спектры поглощения органических соединений практически всегда частично или полностью совпадают со спектром излучения лампы).

Основными недостатками импульсных ламп являются относительно низкий выход УФ излучения в бактерицидной полосе по сравнению с ртутными лампами низкого давления (от 5% до 8% от электрической энергии) и ограниченный ресурс работы.

Спектр излучения импульсных ламп близок к излучению абсолютно черного тела. Оценка спектра черного тела показывает, что максимальный выход бактерицидного УФ излучения в общем спектре излучения (40-45%) будет наблюдаться при яркостных температурах плазмы около 11-12 кК. Уровень таких температур реализуется при удельных мощностях около 80 кВт/см2. Типичный энергобаланс импульсной лампы можно представить следующим образом: из 100% электрической мощности (энергии), подведенной к лампе, ~70…80% излучается в полосе прозрачности кварца, 15…18% теряется в кварцевой стенке лампы (4…5% — неизлучательные потери и 10…12% за счет УФ поглощения кварца) и 2…5% мощности идет на нагрев электродов. Тогда удельная электрическая мощность на внутренней поверхности оболочки импульсной лампы должна составлять около 140 кВт/см2. Реализация таких режимов приводит к интенсивному испарению кварца, непосредственно контактирующего с высоконагретой плотной плазмой, и, как следствие, образованию непрозрачной в УФ области пленки оксидов кремния (SiO) на внутренней поверхности кварцевой колбы и накоплению кислорода во внутреннем объеме лампы, что приводит к резкому сокращению срока службы лампы за счет снижения светоотдачи и повышения элекропрочности газового промежутка. Высокие мощности разряда сопровождаются увеличением ударных нагрузок на кварцевую оболочку лампы и ведут к ее быстрому разрушению.

Эксплуатация импульсных ламп с кварцевой оболочкой с плотностями тока более 4000 А/см2 в режимах с принудительным водяным охлаждением ограничивает ресурс до 1-2 млн. импульсов, что связано с образованием внутренних напряжений в кварцевой оболочки при высоких циклических градиентах температур.

Описание прототипа. Известна также импульсная газоразрядная лампа по полезной модели RU 103668 (принята за прототип), содержащая колбу из прозрачного в ультрафиолетовой области спектра материала, и электроды, герметично установленные на концах колбы, при этом колба заполнена плазмообразующей средой на основе ксенона. В качестве материала колбы использован бесцветный лейкосапфир, который с точки зрения химического состава представляет собой монокристаллическую окись алюминия с температурой кипения около 3500°С, что значительно выше температуры кипения кварца. Т.е. применение лейкосапфира в качестве материала колбы вместо плавленого кварца позволяет увеличить долговечность импульсной газоразрядной лампы, но лищь в той степени, которая обусловлена повышением термостойкости материала колбы.

Критика прототипа. Однако, известная газоразрядная импульсная лампа обладает следующими недостатками.

Во-первых, известная лампа требует сложной технологии при изготовлении. Так, для обеспечения герметичности соединения лейкосапфировой трубки с электродами приходится использовать напыление металла (никеля) на концы трубки с последующей пайкой.

Во-вторых, известная лампа обладает недостаточным ресурсом. Это обусловлено тем, что из-за наличия паяного соединения при изготовлении такой лампы невозможно использовать высокотемпературную вакуумную обработку (отжиг) электродов, в процессе которой из электродов удаляются неизбежные примеси, которые в дальнейшем «отравляют» рабочую газовую среду и приводят к сокращению реального ресурса работы.

Другим фактором, ограничивающим срок службы известной импульсной лампы, является эрозия разрядных электродов. Высокий уровень плотности тока (более 4000 А/см2), требуемый для получения плотной плазмы с яркостными температурами более 9-10 кК, вызывает взрывную эрозию на поверхности катода и повышенный выход паров металла. Пары металла конденсируются на поверхности колбы и снижают светоотдачу лампы в процессе ее работы.

В-третьих, известная лампа может использоваться в ограниченных областях применения. Так, эта лампа не может использоваться для работы в воде и в случаях охлаждения потоком воздуха, поскольку лейкосапфир обладает анизотропией [5]. Его коэффициенты линейного расширения по осям отличаются почти в 2 раза, что при охлаждении водой или потоком воздуха приводит к возникновению внутренних напряжений и к последующему разрушению трубки.

Задача изобретения. Задачей настоящего изобретения является создание импульсной газоразрядной лампы с высоким выходом УФ излучения и с большим ресурсом работы.

Технический результат. Технический результат от использования предложенного решения заключается в повышении технологичности, увеличению ресурса работы и расширении области применения.

Сущность изобретения. Указанный технический результат достигается тем, что в импульсной газоразрядной лампе колба выполнена из плавленого кварца, каждый из электродов выполнен в виде грибовидного наконечника и основания, а в колбе размещена трубка из бесцветного лейкосапфира с зазором относительно колбы и относительно электродов таким образом, что наконечники электродов расположены внутри лейкосапфировой трубки.

Размеры колбы, лейкосапфировой трубки и оснований электродов могут быть выбраны из соотношений

Dтp<dк

Dосн<dк

dтp<Dосн

где Dтp, dтp — наружный и внутренний диаметры лейкосапфировой трубки, соответственно;

dк — внутренний диаметр колбы;

Dосн — диаметр основания электрода.

Боковая поверхность цилиндрического основания каждого электрода может быть выполнена с насечкой или рифлениями.

Кварцевая колбы может быть выполнена с переменным диаметром по длине.

Лейкосапфировая трубка может быть выполнена в виде набора последовательно расположенных отдельных лейкосапфировых элементов малой длины.

Колба может быть выполнена изогнутой, например, U-образной формы.

Описание изобретения. Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 изображена конструкция предлагаемой импульсной газоразрядной лампы с высоким выходом УФ излучения и с большим сроком службы, на фиг. 2 — часть лампы в увеличенном масштабе, на фиг. 3 — вариант выполнения предложенной импульсной газоразрядной лампы с увеличенным диаметром кварцевой колбы, на фиг. 4 — вариант выполнения предложенной импульсной газоразрядной лампы с колбой U-образной формы.

Предлагаемая импульсная газоразрядная лампа содержит колбу 1 из плавленого кварцевого стекла с двумя электродными узлами 2 на торцах. Каждый из электродных узлов 2, в свою очередь, содержит электрод в виде наконечника 3 грибовидной формы и основания 4. Электрический контакт 5 соединяется с электродом посредством металлической фольги 6, обернутой в виде цилиндра вокруг цилиндрического кварцевого вкладыша (на чертеже не показан). Весь электродный узел 2 при изготовлении лампы нагревается до температуры текучести кварцевого стекла, что обеспечивает надежную герметизацию лампы (технология т.н. «фольгового ввода»).

Внутри кварцевой колбы 1 размещена прозрачная трубка 7, выполненная из бесцветного лейкосапфира. Внутренний диаметр лейкосапфировой трубки 7 превышает диаметр наконечников 3 и меньше диаметра основания 4, наружный диаметр трубки 7 меньше внутреннего диаметра кварцевой колбы 1, а длина трубки 7 меньше расстояния между основаниями 4.

Тем самым обеспечиваются зазоры между трубкой 7 и колбой 1, а также между трубкой 7 электродами таким образом, что наконечники электродов расположены внутри лейкосапфировой трубки 7.

Боковая поверхность 8 цилиндрического основания 4 каждого электрода может быть выполнена с насечкой или рифлениями. Между боковой поверхностью основания 4 и внутренней стенкой колбы 1 имеется зазор.

В зазоре между колбой 1 и лейкосапфировой трубкой 7 могут устанавливаться распорки различного конструктивного выполнения, например, в виде перфорированных шайб из термостойкого материала.

Внутренний объем лампы заполняется плазмообразующей средой, в качестве которой может использоваться, например, спектрально чистый ксенон или смесь ксенона с другими газами. Начальное давление газа (смеси газов) — менее 700 мм рт. ст.

Кварцевая колба 1 может быть изготовлена из легированных сортов кварца, пропускающего ультрафиолетовое излучение определенного спектрального состава.

На внешней поверхности кварцевой колбы 1 может наноситься отражающее покрытие, направляющее излучение импульсного источника в заданном телесном угле и направлении.

Кварцевая колба 1 может быть выполнена с изменением диаметра по длине лампы, как это показано на фиг. 3.

Лейкосапфировая трубка 7 может быть выполнена в виде набора последовательно расположенных отдельных элементов малой длины. Такое выполнение позволяет набрать необходимую длину лейкосапфировой трубки из отдельных более дешевых коротких элементов. Кроме того, такое выполнение позволяет создать импульсную газоразрядную лампу (с лейкосапфировой трубкой внутри) сложной формы, например, U-образной, как это изображено на фиг. 4. Здесь в кварцевой колбе 9 изогнутой формы размещены лейкосапфировые элементы 10 небольшой длины, которые при соответствующей обработке торцов «укладываются» в изогнутую кварцевую колбу 9 и повторяют ее форму, образуя единый канал из лейкосапфира.

Работа предложенной импульсной лампы протекает следующим образом.

К электрическим контактам 5 лампы от внешнего блока питания подключается накопительный конденсатор и подводится высоковольтный импульс поджига. В результате электрического пробоя между наконечниками 3 электродов лампы в газовой среде, заполняющей полость лампы, внутри лейкосапфировой трубки 7 формируется электрический разряд с высокой плотностью разрядного тока (более 3,5 кА/см2). Образуется плотная высокотемпературная, интенсивно излучающая плазма, содержащая, в том числе, и продукты эрозии электродов. В процессе продолжительной работы в режиме повторяющихся импульсов излучения лейкосапфировая трубка 7 разогревается и ее температура стабилизируется на уровне, определяемом средней удельной электрической мощностью и теплоотводом через внешнюю кварцевую оболочку (от 600 до 1200°С).

При каждом очередном разрядном импульсе в межэлектродном промежутке лампы резко увеличивается давление и под действием такого скачка давления газообразные продукты эрозии элементов конструкции лампы из горячей зоны через предусмотренные конструкцией лампы зазоры «выталкиваются» в заэлектродные области, где в начальный момент времени развития разряда газовая смесь находится под исходным давлением.

Т.о., газообразные продукты эрозии поступают в относительно холодные зоны, расположенные за электродами, где и конденсируются на элементах конструкции, которые не разогреваются выше 100-150°С. Наибольшая интенсивность конденсации газообразных продуктов эрозии имеет место в зазоре между основанием 4 электрода и кварцевой колбой 1, чему также в значительной степени способствует выполнение боковой поверхности 8 основания 4 рифленой или с насечкой.

Внешняя кварцевая колба 1 защищена от воздействия ударных нагрузок, возникающих во время сильноточного разряда, и от воздействия импульсных термонагрузок. Температура кварцевой трубки стабилизируется на определенном уровне, определяемом электрической мощностью лампы и площадью поверхности кварцевой колбы. Такие условия определяют долговечность колбы из плавленого кварца.

При изготовлении импульсных газоразрядных ламп предложенной конструкции применяется высокотемпературный вакуумный отжиг всех элементов лампы, что определяет чистоту внутреннего пространства и газовой среды и тем самым способствует обеспечению высоких ресурсных характеристик изделия.

За счет совокупного действия существенных признаков, приведенных в формуле изобретения, реальная долговечность предложенной импульсной газоразрядной лампы в высоконагруженных режимах с яркостной температурой в УФ области 10-12 кК увеличивается по сравнению с известными решениями в 10 и более раз.






edrid.ru

Импульсная ультрафиолетовая газоразрядная лампа

Импульсная ультрафиолетовая газоразрядная лампа содержит колбу из прозрачного в ультрафиолетовой области спектра материала и электроды, герметично установленные на концах колбы, при этом колба заполнена плазмообразующей средой на основе ксенона. Колба выполнена из плавленого кварца, каждый из электродов выполнен в виде грибовидного наконечника и основания, а в колбе размещена трубка из бесцветного лейкосапфира с зазором относительно колбы и относительно электродов таким образом, что наконечники электродов расположены внутри лейкосапфировой трубки. Размеры колбы, лейкосапфировой трубки и оснований электродов выбираются из соотношений. Боковая поверхность цилиндрического основания каждого электрода может быть выполнена с насечкой или рифлениями. Кварцевая колба может быть выполнена с переменным диаметром по длине. Лейкосапфировая трубка может быть выполнена в виде набора последовательно расположенных отдельных лейкосапфировых элементов малой длины. Колба может быть выполнена изогнутой, например, U-образной формы. Технический результат — повышение технологичности изготовления и ресурса работы. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники.

Изобретение относится к импульсным газоразрядным лампам, предназначенным для генерации высокоинтенсивных импульсов излучения, прежде всего, в ультрафиолетовой, особенно в бактерицидной, областях спектра. Данные источники импульсного УФ излучения сплошного спектра могут быть успешно использоваться для фотохимической очистки и обеззараживания помещений, потоков воздуха, питьевой и сточной вод от вредных органических соединений и устойчивых форм микроорганизмов.

Уровень техники: Импульсные ксеноновые лампы (Маршак И.С. Импульсные источники света, М.: Энергия, 1978), как источники ультрафиолетового (УФ) излучения, находят широкое применение для очистки и обеззараживания воздуха, воды и открытых поверхностей от устойчивых видов микроорганизмов и вредных органических соединений. Это обусловлено высокой интенсивностью (в десятки тысяч раз превышающие интенсивность бактерицидных ртутных ламп непрерывного горения) и сплошным спектром излучения, перекрывающим всю ультрафиолетовую область (от 200 до 400 нм), которые обеспечивают высокие эффективности процессов деструкции органической материи и универсальность действия (спектры поглощения органических соединений практически всегда частично или полностью совпадают со спектром излучения лампы).

Основными недостатками импульсных ламп являются относительно низкий выход УФ излучения в бактерицидной полосе по сравнению с ртутными лампами низкого давления (от 5% до 8% от электрической энергии) и ограниченный ресурс работы.

Спектр излучения импульсных ламп близок к излучению абсолютно черного тела. Оценка спектра черного тела показывает, что максимальный выход бактерицидного УФ излучения в общем спектре излучения (40-45%) будет наблюдаться при яркостных температурах плазмы около 11-12 кК. Уровень таких температур реализуется при удельных мощностях около 80 кВт/см2. Типичный энергобаланс импульсной лампы можно представить следующим образом: из 100% электрической мощности (энергии), подведенной к лампе, ~70…80% излучается в полосе прозрачности кварца, 15…18% теряется в кварцевой стенке лампы (4…5% — неизлучательные потери и 10…12% за счет УФ поглощения кварца) и 2…5% мощности идет на нагрев электродов. Тогда удельная электрическая мощность на внутренней поверхности оболочки импульсной лампы должна составлять около 140 кВт/см2. Реализация таких режимов приводит к интенсивному испарению кварца, непосредственно контактирующего с высоконагретой плотной плазмой, и, как следствие, образованию непрозрачной в УФ области пленки оксидов кремния (SiO) на внутренней поверхности кварцевой колбы и накоплению кислорода во внутреннем объеме лампы, что приводит к резкому сокращению срока службы лампы за счет снижения светоотдачи и повышения элекропрочности газового промежутка. Высокие мощности разряда сопровождаются увеличением ударных нагрузок на кварцевую оболочку лампы и ведут к ее быстрому разрушению.

Эксплуатация импульсных ламп с кварцевой оболочкой с плотностями тока более 4000 А/см2 в режимах с принудительным водяным охлаждением ограничивает ресурс до 1-2 млн. импульсов, что связано с образованием внутренних напряжений в кварцевой оболочки при высоких циклических градиентах температур.

Описание прототипа. Известна также импульсная газоразрядная лампа по полезной модели RU 103668 (принята за прототип), содержащая колбу из прозрачного в ультрафиолетовой области спектра материала, и электроды, герметично установленные на концах колбы, при этом колба заполнена плазмообразующей средой на основе ксенона. В качестве материала колбы использован бесцветный лейкосапфир, который с точки зрения химического состава представляет собой монокристаллическую окись алюминия с температурой кипения около 3500°С, что значительно выше температуры кипения кварца. Т.е. применение лейкосапфира в качестве материала колбы вместо плавленого кварца позволяет увеличить долговечность импульсной газоразрядной лампы, но лищь в той степени, которая обусловлена повышением термостойкости материала колбы.

Критика прототипа. Однако, известная газоразрядная импульсная лампа обладает следующими недостатками.

Во-первых, известная лампа требует сложной технологии при изготовлении. Так, для обеспечения герметичности соединения лейкосапфировой трубки с электродами приходится использовать напыление металла (никеля) на концы трубки с последующей пайкой.

Во-вторых, известная лампа обладает недостаточным ресурсом. Это обусловлено тем, что из-за наличия паяного соединения при изготовлении такой лампы невозможно использовать высокотемпературную вакуумную обработку (отжиг) электродов, в процессе которой из электродов удаляются неизбежные примеси, которые в дальнейшем «отравляют» рабочую газовую среду и приводят к сокращению реального ресурса работы.

Другим фактором, ограничивающим срок службы известной импульсной лампы, является эрозия разрядных электродов. Высокий уровень плотности тока (более 4000 А/см2), требуемый для получения плотной плазмы с яркостными температурами более 9-10 кК, вызывает взрывную эрозию на поверхности катода и повышенный выход паров металла. Пары металла конденсируются на поверхности колбы и снижают светоотдачу лампы в процессе ее работы.

В-третьих, известная лампа может использоваться в ограниченных областях применения. Так, эта лампа не может использоваться для работы в воде и в случаях охлаждения потоком воздуха, поскольку лейкосапфир обладает анизотропией [5]. Его коэффициенты линейного расширения по осям отличаются почти в 2 раза, что при охлаждении водой или потоком воздуха приводит к возникновению внутренних напряжений и к последующему разрушению трубки.

Задача изобретения. Задачей настоящего изобретения является создание импульсной газоразрядной лампы с высоким выходом УФ излучения и с большим ресурсом работы.

Технический результат. Технический результат от использования предложенного решения заключается в повышении технологичности, увеличению ресурса работы и расширении области применения.

Сущность изобретения. Указанный технический результат достигается тем, что в импульсной газоразрядной лампе колба выполнена из плавленого кварца, каждый из электродов выполнен в виде грибовидного наконечника и основания, а в колбе размещена трубка из бесцветного лейкосапфира с зазором относительно колбы и относительно электродов таким образом, что наконечники электродов расположены внутри лейкосапфировой трубки.

Размеры колбы, лейкосапфировой трубки и оснований электродов могут быть выбраны из соотношений

Dтp<dк

Dосн<dк

dтp<Dосн

где Dтp, dтp — наружный и внутренний диаметры лейкосапфировой трубки, соответственно;

dк — внутренний диаметр колбы;

Dосн — диаметр основания электрода.

Боковая поверхность цилиндрического основания каждого электрода может быть выполнена с насечкой или рифлениями.

Кварцевая колбы может быть выполнена с переменным диаметром по длине.

Лейкосапфировая трубка может быть выполнена в виде набора последовательно расположенных отдельных лейкосапфировых элементов малой длины.

Колба может быть выполнена изогнутой, например, U-образной формы.

Описание изобретения. Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 изображена конструкция предлагаемой импульсной газоразрядной лампы с высоким выходом УФ излучения и с большим сроком службы, на фиг. 2 — часть лампы в увеличенном масштабе, на фиг. 3 — вариант выполнения предложенной импульсной газоразрядной лампы с увеличенным диаметром кварцевой колбы, на фиг. 4 — вариант выполнения предложенной импульсной газоразрядной лампы с колбой U-образной формы.

Предлагаемая импульсная газоразрядная лампа содержит колбу 1 из плавленого кварцевого стекла с двумя электродными узлами 2 на торцах. Каждый из электродных узлов 2, в свою очередь, содержит электрод в виде наконечника 3 грибовидной формы и основания 4. Электрический контакт 5 соединяется с электродом посредством металлической фольги 6, обернутой в виде цилиндра вокруг цилиндрического кварцевого вкладыша (на чертеже не показан). Весь электродный узел 2 при изготовлении лампы нагревается до температуры текучести кварцевого стекла, что обеспечивает надежную герметизацию лампы (технология т.н. «фольгового ввода»).

Внутри кварцевой колбы 1 размещена прозрачная трубка 7, выполненная из бесцветного лейкосапфира. Внутренний диаметр лейкосапфировой трубки 7 превышает диаметр наконечников 3 и меньше диаметра основания 4, наружный диаметр трубки 7 меньше внутреннего диаметра кварцевой колбы 1, а длина трубки 7 меньше расстояния между основаниями 4.

Тем самым обеспечиваются зазоры между трубкой 7 и колбой 1, а также между трубкой 7 электродами таким образом, что наконечники электродов расположены внутри лейкосапфировой трубки 7.

Боковая поверхность 8 цилиндрического основания 4 каждого электрода может быть выполнена с насечкой или рифлениями. Между боковой поверхностью основания 4 и внутренней стенкой колбы 1 имеется зазор.

В зазоре между колбой 1 и лейкосапфировой трубкой 7 могут устанавливаться распорки различного конструктивного выполнения, например, в виде перфорированных шайб из термостойкого материала.

Внутренний объем лампы заполняется плазмообразующей средой, в качестве которой может использоваться, например, спектрально чистый ксенон или смесь ксенона с другими газами. Начальное давление газа (смеси газов) — менее 700 мм рт. ст.

Кварцевая колба 1 может быть изготовлена из легированных сортов кварца, пропускающего ультрафиолетовое излучение определенного спектрального состава.

На внешней поверхности кварцевой колбы 1 может наноситься отражающее покрытие, направляющее излучение импульсного источника в заданном телесном угле и направлении.

Кварцевая колба 1 может быть выполнена с изменением диаметра по длине лампы, как это показано на фиг. 3.

Лейкосапфировая трубка 7 может быть выполнена в виде набора последовательно расположенных отдельных элементов малой длины. Такое выполнение позволяет набрать необходимую длину лейкосапфировой трубки из отдельных более дешевых коротких элементов. Кроме того, такое выполнение позволяет создать импульсную газоразрядную лампу (с лейкосапфировой трубкой внутри) сложной формы, например, U-образной, как это изображено на фиг. 4. Здесь в кварцевой колбе 9 изогнутой формы размещены лейкосапфировые элементы 10 небольшой длины, которые при соответствующей обработке торцов «укладываются» в изогнутую кварцевую колбу 9 и повторяют ее форму, образуя единый канал из лейкосапфира.

Работа предложенной импульсной лампы протекает следующим образом.

К электрическим контактам 5 лампы от внешнего блока питания подключается накопительный конденсатор и подводится высоковольтный импульс поджига. В результате электрического пробоя между наконечниками 3 электродов лампы в газовой среде, заполняющей полость лампы, внутри лейкосапфировой трубки 7 формируется электрический разряд с высокой плотностью разрядного тока (более 3,5 кА/см2). Образуется плотная высокотемпературная, интенсивно излучающая плазма, содержащая, в том числе, и продукты эрозии электродов. В процессе продолжительной работы в режиме повторяющихся импульсов излучения лейкосапфировая трубка 7 разогревается и ее температура стабилизируется на уровне, определяемом средней удельной электрической мощностью и теплоотводом через внешнюю кварцевую оболочку (от 600 до 1200°С).

При каждом очередном разрядном импульсе в межэлектродном промежутке лампы резко увеличивается давление и под действием такого скачка давления газообразные продукты эрозии элементов конструкции лампы из горячей зоны через предусмотренные конструкцией лампы зазоры «выталкиваются» в заэлектродные области, где в начальный момент времени развития разряда газовая смесь находится под исходным давлением.

Т.о., газообразные продукты эрозии поступают в относительно холодные зоны, расположенные за электродами, где и конденсируются на элементах конструкции, которые не разогреваются выше 100-150°С. Наибольшая интенсивность конденсации газообразных продуктов эрозии имеет место в зазоре между основанием 4 электрода и кварцевой колбой 1, чему также в значительной степени способствует выполнение боковой поверхности 8 основания 4 рифленой или с насечкой.

Внешняя кварцевая колба 1 защищена от воздействия ударных нагрузок, возникающих во время сильноточного разряда, и от воздействия импульсных термонагрузок. Температура кварцевой трубки стабилизируется на определенном уровне, определяемом электрической мощностью лампы и площадью поверхности кварцевой колбы. Такие условия определяют долговечность колбы из плавленого кварца.

При изготовлении импульсных газоразрядных ламп предложенной конструкции применяется высокотемпературный вакуумный отжиг всех элементов лампы, что определяет чистоту внутреннего пространства и газовой среды и тем самым способствует обеспечению высоких ресурсных характеристик изделия.

За счет совокупного действия существенных признаков, приведенных в формуле изобретения, реальная долговечность предложенной импульсной газоразрядной лампы в высоконагруженных режимах с яркостной температурой в УФ области 10-12 кК увеличивается по сравнению с известными решениями в 10 и более раз.

1. Импульсная ультрафиолетовая газоразрядная лампа, содержащая колбу из прозрачного в ультрафиолетовой области спектра материала и электроды, герметично установленные на концах колбы, при этом колба заполнена плазмообразующей средой на основе ксенона, отличающаяся тем, что колба выполнена из плавленого кварца, каждый из электродов выполнен в виде грибовидного наконечника и основания, а в колбе размещена трубка из бесцветного лейкосапфира с зазором относительно колбы и относительно электродов таким образом, что наконечники электродов расположены внутри лейкосапфировой трубки.

2. Импульсная ультрафиолетовая газоразрядная лампа по п. 1, отличающаяся тем, что размеры колбы, лейкосапфировой трубки и оснований электродов выбраны из соотношений

<dк

Dосн<dк

<Dосн

где — наружный и внутренний диаметры лейкосапфировой трубки соответственно;

dк — внутренний диаметр колбы;

Dосн — диаметр основания электрода.

3. Импульсная ультрафиолетовая газоразрядная лампа по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что боковая поверхность цилиндрического основания каждого электрода выполнена с насечкой или рифлениями.

4. Импульсная ультрафиолетовая газоразрядная лампа по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что кварцевая колба выполнена с переменным диаметром по длине.

5. Импульсная ультрафиолетовая газоразрядная лампа по п. 1, или 2, или 3, отличающаяся тем, что лейкосапфировая трубка выполнена в виде набора последовательно расположенных отдельных лейкосапфировых элементов малой длины.

6. Импульсная ультрафиолетовая газоразрядная лампа по п. 5, отличающаяся тем, что колба выполнена изогнутой, например, U-образной формы.

findpatent.ru

Ультрафиолетовые лампы

Маленький и легкий ультрафиолетовый LED-фонарь Волна-УФ365 со специальной фокусирующей линзой, создан для быстрых осмотров труднодоступных мест. В качестве источника излучения используется один светодиод с максимальной длиной волны 365 нм., интенсивность излучаемого УФ спектра достигает 20 000 мкВт/см2 (при диаметре пятна 50 мм). Фонарь так же имеет возможность регулировки размера фокусного пятна, что позволяет проводить контроль как сверхмощным узким пучком, так и покрывать достаточно большие поверхности пучком меньшей интенсивности, что ранее было доступно только с помощью больших промышленных светильников.
Из прочих особенностей фонаря можно выделить способность достигать максимальной мощности сразу после включения. Время работы УФ фонаря Волна составляет при полной зарядке достигает 4-х часов. Зарядка возможна от сети электрического тока или выхода в машине с соответствующим зарядным устройством. Кнопка включения расположена сзади фонаря для предохранения от случайного нажатия. Отсутствие в спектре излучении UV-B лучей делает его абсолютно безопасным для человека.

 

Портативный ультрафиолетовый облучатель УФО-3-20Ф предназначен для облучения поверхности деталей и узлов механизмов при проведении неразрушающего контроля качества люминесцентными методами — магнитопорошковым и капиллярным. Низковольтное автономное питание позволяет использовать облучатель не только для контроля объектов в полевых условиях, но и для обследования внутренней поверхности закрытых резервуаров.

Облучатель представляет собой фонарь в легком дюралюминиевом корпусе, в передней части которого находится фокусирующая система с ультрафиолетовым светодиодом, создающим нормированный поток ультрафиолетового излучения в оптическом диапазоне длин волн 350…400 нм с максимумом на длине волны 365 нм. Интенсивность излучаемого УФ спектра достигает 20 Вт/м2 (на расстоянии 100 мм при диаметре пятна 100 мм). Облучатель имеет возможность изменять пятно облучения. что позволяет проводить контроль как сверхмощным узким пучком, так и покрывать достаточно большие поверхности пучком меньшей интенсивности.

 

Ультрафиолетовые фонари Helling UV Inspector 365 и UV Inspector 380-R применяются в магнитопорошковом и капиллярном неразрушающем контроле с использованием флуоресцентных материалов. Узкополосный эмиссионный спектр ультрафиолетового излучения в диапазоне UV-A (365nm) с полушириной эмиссии 8,5nm, обеспечивает максимальный контраст между индикацией дефекта и фоном.

Дополнительными преимуществами ультрафиолетовых фонарей Helling являются:

  • малое энергопотребление, практически неограниченный срок жизни
  • ультрафиолетовый LED элемент
  • отсутствие времени разогрева

 

Переносные ультрафиолетовые лампы Helling применяются в магнитопорошковом и капиллярном неразрушающем контроле с использованием флуоресцентных материалов. Узкополосный эмиссионный спектр ультрафиолетового излучения в диапазоне UV-A (365nm) с полушириной эмиссии 1,5nm, обеспечивает максимальный контраст между индикацией дефекта и фоном.

Наряду с современными светодиодными ультрафиолетовыми светильниками в промышленности по-прежнему используются традиционные металогалогенные лампы низкого, среднего и высокого давления. Как правило, это ртутные газоразрядные лампы, в ряде случаев дотированные галлием, индием, железом или свинцом. Ниже представлена таблица с характеристиками ртутных газоразрядных, ультрафиолетовых ламп Helling.

 

В последние годы мощные компактные ультрафиолетовые лампы на светодиодах отлично зарекомендовали себя в магнитопорошковом и капиллярном контроле с использованием флуоресцентных материалов. Основные преимущества УФ светодиодных ламп заключаются в малом потреблении энергии, практически неограниченном сроке жизни светодиодов, в отсутствии времени разогрева и прежде всего, в узкополосном эмиссионном спектре ультрафиолетового излучения в диапазоне UV-A (365 нм) с полушириной эмиссии 8,5 нм, благодаря чему обеспечивается максимально возможный контраст между индикацией дефекта и фоном.

 

Индукционные источники УФ излучения и белого света используются в работе с ярмовыми и крестовыми электромагнитами, обеспечивая освещение контролируемых участков во время намагничивания при контроле с применением флуоресцентных и цветных магнитных порошков.

Поворотная головка источника позволяет установить угол освещения в зависимости от межполюсного расстояния и длины плеча электромагнита таким образом, чтобы получить оптимальную равномерную область освещения в центре рабочей зоны. Источники могут быть использованы для всех ярмовых и крестовых магнитов с поперечным сечением полюса ≤ 50 х 50 мм. Благодаря этому приспособлению одна рука дефектоскописта всегда остается свободной.

Индукционные источники в брызгозащищенном корпусе (IP 65) быстро и легко крепятся на ноге электромагнита с помощью двух пластиковых винтов. Питание источников осуществляется за счет индукционного тока, возбуждаемого электромагнитным полем, подключение к сети или аккумулятору не требуется.

 

 

Ультрафиолетовые лампы в наличии на складе. Заказать доставку ультрафиолетовых ламп можно до двери либо до терминалов транспортной компании в городах: Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Саратов. Амурск, Ангарск, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Бийск, Брянск, Воронеж, Великий Новгород, Владивосток, Владикавказ, Владимир, Волгоград, Волгодонск, Вологда, Иваново, Ижевск, Йошкар-Ола, Казань, Калининград, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курск, Липецк, Магадан, Магнитогорск, Мурманск, Муром, Набережные Челны, Нальчик, Новокузнецк, Нарьян-Мар, Новороссийск, Новосибирск, Нефтекамск, Нефтеюганск, Новочеркасск, Нижнекамск, Норильск, Нижний Новгород, Обнинск, Омск, Орёл, Оренбург, Оха, Пенза, Пермь, Петрозаводск, Петропавловск-Камчатский, Псков, Ржев, Ростов, Рязань, Самара, Саранск, Смоленск, Сочи, Сыктывкар, Таганрог, Тамбов, Тверь, Тобольск, Тольятти, Томск, Тула, Тюмень, Ульяновск, Уфа, Ханты-Мансийск, Чебоксары, Челябинск, Череповец, Элиста, Ярославль и другие города. А так же Республики Казахстан, Белоруссия и другие страны СНГ.

www.ntcexpert.ru

Газоразрядная ультрафиолетовая лампа — патент 2079182

Патент 2079182

Газоразрядная ультрафиолетовая лампа

 

Использование: в аппаратуре, использующей эффект фотоионизации и фотолюминесценции. Сущность изобретения: газоразрядная УФ-лампа содержит колбу с окном, прозрачным в вакуумной УФ-области, наполненную газом, излучающим в этом спектральном диапазоне. В колбе размещены по оси лампы анод и катод в изоляторе, выполненные в виде сквозных цилиндров и образующие один разрядный ствол, Анод-цилиндр плотно одет на цилиндр-изолятор, внутри которого установлен катод. Изолятор может заканчиваться капилляром, заходящим в полость анода. Излучение разрядного ствола складывается из отрицательного свечения в полости катода и излучение плазмы в капилляре изолятора /при его наличии/. Дополнительно газоразрядная УФ лампа содержит несколько стволов, установленных параллельно и/или под углом к оси колбы. Для дополнительной экранировки колбы от взаимодействия с плазмой и установки стволов в нужном положении имеются общие экранный цилиндр и фиксатор с установочными отверстиями. Катоды каждого ствола имеют собственные выводы, а аноды соединены с фиксатором, к которому крепится анодный токоввод. Экранный цилиндр электрически нейтрален, или имеет свой вывод, или соединен с фиксатором и анодами всех стволов. Предлагаемое техническое решение позволяет провести миниатюризацию ламп при увеличении стабильности и интенсивности излучения и снижении их себестоимости. 4 з.п.ф-лы, 5 ил. 1 табл.

Изобретение относится к газоразрядным лампам, излучающим преимущественно в коротковолновой вакуумной УФ-области спектра. Высокая энергия квантов излучения ламп (до 11 эВ), малая потребляемая мощность позволяют разрабатывать на базе этих ламп портативные приборы, работающие на эффекте фотоионизации, фотолюминесценции и оптическом поглощении: это газовые анализаторы, оптические гигрометры, приборы для астрофизики и т.д.

Известна маломощная УФ-лампа [1] которая содержит колбу с окном прозрачным в вакуумном УФ, наполненную каким либо инертным газом и/или водородом, содержащая анод и катод в виде впаянных в корпус колбы металлических шайб, и стеклянный капилляр для прохождения разряда, встроенный в перегородку, разделяющую анодную и катодную камеры. Недостатком лампы является то, что при малом давлении рабочего газа (доли мм рт. ст.), при котором достигается максимальный вклад энергии в резонансные линии, газ в лампе быстро исчезает из-за «жесчения» его ионов стеклом колбы, что ведет к малому сроку службы лампы. Поэтому такие лампы для увеличения срока службы наполняются газом до нескольких мм рт. ст. что однозначно приводит к нежелательному повышению напряжения зажигания на лампе до 1500 В. Кроме того, для ослабления эффекта «жесчения» диаметр колбы такой лампы с наиболее активным газом водородом обычно увеличивают до 25 мм, что ограничивает ее применение в современной портативной аппаратуре. Известна также конструкция УФ-водородной лампы [2] которая состоит из колбы с окном, прозрачным в вакуумном УФ, катода с полостью для концентрации отрицательного катодного свечения, изолятора, в который заключен катод, и анода, выполненного в виде остеклованного штырька и установленного параллельно катоду, и своим свободным концом, доходящим до выходного отверстия полого катода. В отличие от классических ламп с полым катодом, излучающих атомарные линии испаряющегося металла катода, в этой лампе для авторов интерес представляло свечение самого газа наполнителя-водорода, давление которого в лампе составляло 3 мм рт.ст. Несмотря на такое давление, напряжение зажигания и падение напряжения на лампе такой конструкции не превышает 600 и 400 В соответственно. Однако к серьезным недостаткам рассматриваемой лампы со штырьковым анодом следует отнести нестабильность излучения из-за анизотропии электрического поля в промежутке анод-катод, «жесчения» газа вследствие интенсивного налетообразования на колбе вблизи разряда, что также не позволяет приблизить окно колбы к разряду и уменьшить ее диаметр, то-есть уменьшить габариты лампы. Наиболее близкой к предлагаемому решению является конструкция лампы с кольцевым анодом и полым катодом с глухим отверстием [3] В этой лампе кольцевой анод для устранения диафрагмирования света выполнен в виде ступенчатого полого цилиндра с основанием во внутренней полости, имеющим сквозное осевое отверстие, в которое вставлен центрирующий изолятор, установленный на основании полого катода с глухим отверстием. Форма анода создает в пространстве между анодом и катодом собирающую электронную линзу, повышающую плотность электронов и число излучательных переходов над катодной зоной. При размерах: диаметре 36 мм и длине 140 мм анод в лампе удален от окна на расстояние 70 мм. При таких габаритах лампа рассчитана в среднем на 20 мА разрядного тока и 6 Вт потребляемой мощности при сроке службы до 500 ч. Недостатком такой конструкции является открытый анод и замкнутые объемы внутри полости катода и изолятора. Такая конструкция непригодна для малогабаритных ламп с малым содержанием излучающего рабочего газа, т.к. при сокращении расстояния между анодом и окном до нескольких мм и уменьшения габаритов лампы наблюдения резкое потемнение окна от распыления полости катода и быстрое исчезновение рабочего газа. Целью данного изобретения является миниатюризация газоразрядной УФ-лампы при увеличении стабильности и интенсивности ее излучения. Указанная цель достигается тем, что в газоразрядной УФ-лампе, содержащей колбу, наполненную газом, излучающим преимущественно в вакуумном ультрафиолете, окно прозрачное в этой области, анод и сквозной полый катод в изоляторе, создающие один разрядный ствол, анод, катод и изолятор в соответствии с изобретением выполнены в виде сквозных цилиндров, имеющих общую ось, анод на одном конце, обращенном к окну, имеет крышку со смотровым отверстием и другим концом плотно насажан на конец изолятора, внутри которого заподлицо с ним установлен катод, а длины анода и изолятора по крайней мере в два раза превосходят диаметр и длину катода соответственно. Другим отличием предлагаемой лампы является то, что сквозной цилиндрический изолятор оканчивается капилляром, заходящим в полость анода, свободный конец которого по крайней мере в два раза превосходит диаметр капилляра, а полый катод установлен внутри изолятора перед капилляром. Еще одним отличием является установка в лампе нескольких разрядных стволов, выполненных в соответствии с предлагаемым изобретением, параллельных и/или расположенных под определенным углом к оси колбы, с общими электрически нейтральным экранным цилиндром и фиксатором, охватывающими все разрядные стволы, причем крышка и донышко экранного цилиндра и фиксатор имеют отверстия по числу разрядных стволов, а аноды имеют форму открытых цилиндров и скреплены с фиксатором. Дополнительным отличием является также то, что общий экранный цилиндр имеет отдельный вывод. Дополнительным отличием является также то, что общий экранный цилиндр соединен с анодами всех разрядных стволов. На фиг.1 представлена газоразрядная УФ-лампа, в которой анод, полый катод и изолятор выполнены в виде сквозных цилиндров; на фиг.2 газоразрядная УФ-лампа, в которой цилиндрический изолятор оканчивается капилляром, заходящим в полость анода; на фиг.3 газоразрядная УФ-лампа, содержащая несколько разрядных стволов с общим электрическим нейтральным экранным цилиндром и фиксатором, охватывающими все разрядные стволы, причем аноды скреплены с фиксатором; на фиг. 4 многоствольная газоразрядная УФ-лампа, у которой общий экранный цилиндр имеет отдельный вывод; на фиг.5 многоствольная газоразрядная УФ-лампа с общим экранным цилиндром, соединенным с анодами всех разрядных стволов, а сами стволы установлены под углом к оси колбы. Газоразрядная лампа, показанная на фиг.1, состоит из стеклянной колбы 11 с припаянным окном 2 из материала, прозрачного в вакуумной УФ-области, сквозных катода 3, изолятор 4 и анода 5, выполненных в виде цилиндров. Катод 3, изолятор 4 и анод 5 расположены на одной оси и образуют разрядный ствол лампы. Анод 5 на конце, обращенном к окну 2, имеет крышку 6 со смотровым отверстием 7, а другим своим концом анод 5 плотно насажан на конец изолятора 4, внутри которого заподлицо с ним установлен катод 3. Длины анода 5 и изолятора 4 по крайней мере в два раза превосходят диаметр и длину полого катода 3 соответственно. Эти размеры были установлены эмпирически и определены из условия отсутствия пробоя между катодом 3 и анодом 5 в момент зажигания через открытый конец изолятора, а также отсутствия налетов на окне 2 при максимальном приближении (до 3-5 мм) анода 5 к окну лампы. Изолятор 4 имеет утолщение 8 для его крепления с помощью металлического хомутика 9 к остеклованному анодному токовводу 10. Катод крепится к остеклованному катодному токовводу 11. Колба 1 наполнена газом, излучающим в вакуумной УФ-области спектра. Лампа работает следующим образом. При подаче на электроды 3 и 5 лампы постоянного напряжения между ними возникает тлеющий разряд с концентрацией отрицательного катодного свечения в полости катода 3. Это свечение при малых разрядном токе (в несколько мА) и потребляемой мощности принадлежит возбужденному газу-наполнителю. Согласно физике плазмы, при протекании разрядного тока поток электронов устремляется к аноду, а поток ионов к катоду. Поэтому любой газоразрядной лампе, работающей на постоянном токе, устанавливается поток, переносящий массу ионизованного газа внутрь катодной камеры. Сквозная конструкция электродов 3 и 5 и изолятора 4 обеспечивает стабильную направленность этого потока от окна 2 в сторону открытого конца изолятора 4 и способствует уменьшению оседания частиц. Распыляющихся с катода 3 на окне и на стенках изолятора. Закрытый анод 5 в сочетании с сквозной цилиндрической конструкцией разрядного ствола создают условия минимального «жесчения» газа во время работы лампы. Высокая степень экранировки стенок колбы лампы предлагаемой конструкции от ионов газа в сочетании с продувкой ионного тока потоком газа через сквозной изолятор являются факторами, позволившими значительно уменьшить ее габариты за счет уменьшения диаметра колбы и расстояния от конца анода до окна до нескольких мм. Предлагаемая конструкция обеспечивает работу малогабаритной лампы до нескольких тысяч часов даже при давлении рабочего газа на уровне сотых долей мм рт.ст. при котором достигается минимальное самопоглощение резонансного излучения газов, излучающих в вакуумной УФ-области. Газоразрядная лампа, представленная на фиг.2 дополнительно к конструкции на фиг.1 имеет изолятор 4, оканчивающийся капилляром 12, размещенным внутри цилиндрического анода 5 таким образом, что его отверстие находится напротив смотрового отверстия 7 в анодной крышке 6, а расстояние между концом капилляра 12 и крышкой анода 6 по крайней мере в два раза превосходит внутренний диаметр капилляра 12. Предложенное расстояние подобрано эмпирически и оптимально с точки зрения предохранения окна 2 от налетов из зоны разряда в капилляре 12. Полый сквозной катод 3 установлен внутри цилиндрического сквозного изолятора 4 непосредственно перед капилляром 12. Устройство работает следующим образом. При подаче на токовводы 10 и 11 лампы постоянного напряжения между катодом 3 и анодом 5 возникает тлеющий разряд с концентрацией отрицательного катодного свечения в полости катода 3 и положительного плазменного столба в стеклянном капилляре 12. Благодаря дополнительному свечению плазмы в стеклянном капилляре 12 интенсивность излучения лампы выше, по сравнению представленной на фиг. 1. От длины и диаметра капилляра 12 зависят интенсивность излучения, напряжение зажигания и мощность лампы. Чем больше длина и меньше диаметр капилляра 12, тем выше яркость, напряжение зажигания и мощность, потребляемой лампой. Одновременно имеет место повышение стабильности излучения лампы. Так в такой лампе отсутствует пульсация излучения, так как в предлагаемой конструкции не возникает условий для установления тока газа, встречного по отношению к ионному току. В лампах же с глухой конструкцией катода и изолятора такие условия создаются (особенно в импульсном режиме) из-за небольшого перепада давлений, возникающего по мере протекания разрядного тока между анодной и катодной камерами, разделенными капилляром, и накоплением газа в катодной камере. На фиг. 3 показана конструкция многоствольной газоразрядной лампы, у которой в колбу 1 заключено несколько разрядных стволов, содержащих все элементы одного разрядного ствола лампы на фиг.1. Дополнительным отличием конструкции является наличие одного общего электрически нейтрального экранного цилиндра 13, охватывающего все стволы, и фиксатора 14, скрепленного через остеклованные изоляторы 17 со всеми анодами 5, выполненными в виде открытых цилиндров. Фиксатор 14 присоединен в одному общему токовводу 10. Крышка 15 и донышко 16 экранного цилиндра 13, а также фиксатор 14 имеют отверстия по числу разрядных стволов в лампе. Экранный цилиндр 13 вместе с крышкой 15 и донышком 16 защищает стенки колбы и окно от соприкосновения с плазмой. Кроме того с помощью отверстий в фиксаторе 14 и донышке 16, а также утолщения 8 фиксируется положение изоляторов 4 и катодов 3 всех стволов. Устройство работает следующим образом. При подаче на токовводы 10 и 11 каждого ствола постоянного напряжения между катодами 3 анодами 5 возникают разряды в каждом стволе. Излучение от каждого ствола через смотровые отверстия 18 в крышке 15 экранного цилиндра 13 попадает на окно 2 лампы. Таким образом за пределами окна 2 лампы возникает четыре независимых световых пятна, как если бы светили четыре отдельных лампы. На фиг. 4 представлена многоствольная газоразрядная лампа, у которой, в отличие от конструкции, показанной на фиг. 3 экранный цилиндр 13 имеет собственный вывод 19. В этом случае на экранный цилиндр может быть подан относительно анода отрицательный потенциал при разнице в напряжении между ними в 10-20 В. Возникающее при этом слабое тормозящее поле в пространстве анод-экранный цилиндр позволяет повысить степень защиты окна от попадания на него быстрых электронов из плазмы, накапливания на его внутренней поверхности отрицательного заряда, способствующего оседанию на ней положительных ионов металла, распыляемого стенками полого катода. Такая конструкция особенно эффективна для ламп с повышенной токовой нагрузкой, например, при эксплуатации в импульсном режиме. На фиг. 5 изображена конструкция многоствольной лампы, у которой в отличие от конструкций, показанных на фиг. 3 и 4, аноды 5 всех разрядных стволов прикреплены к донышку 16 экранного цилиндра 13, который приварен через металлические стяжки 20 к фиксатору 14. Разрядные стволы накоплены под определенным одинаковым углом к оси колбы лампы за счет одинакового смещения центров отверстий в донышке 16 и фиксаторе 14 относительно центра отверстий 18 в крышке цилиндра 15. Устройство работает следующим образом. При подаче постоянного напряжения на все катодные токовводы 11 и анодные токовводы 10 в каждом стволе вспыхивает по самостоятельному разряду, излучение от которых скрещивается на некотором расстоянии от окна в области пересечения осей разрядных стволов, создавая в этой зоне пятно с яркостью, равной суммарной яркости всех стволов. Конструкции многоствольных ламп, дополнительно к представленным на фиг. 3, 4 и 5, могут быть выполнены с цилиндрическими изоляторами, оканчивающимися капиллярами, заходящими в полости анодов, в соответствии с п.2 формулы изобретения. При этом будет соответственно повышаться яркость излучения каждого ствола, напряжение зажигания и мощность, потребляемая лампой. Общие преимущества предлагаемых многоствольных газоразрядных ламп состоят в следующем. Благодаря независимым катодам и анодам, можно включать или выключать часть стволов, или включать их последовательно во времени в зависимости от требований аппаратуры. Объединение нескольких разрядных стволов в одной колбе, то-есть фактическая замена одной лампой нескольких ламп с дорогостоящими окнами, прозрачными в вакуумной УФ-области, вол много раз уменьшает не только обьем, занимаемый лампами в аппаратуре, но и их стоимость. В таблице приведены основные параметры одноствольных ламп, выполненных по заявляемой конструкции в сравнении с лампой 0701-02 Калифорния, применяемой в аналитических приборах с фотоионизационным детектированием, и многоствольных ламп, в сравнении с отечественной спектральной водородной лампой ВМФ-25, способной создать на заданном расстоянии от окна (6-7 см) равное с предлагаемой многоствольной лампой пятно излучения, используемое в приборах, работающих на эффекте фотолюминесценции. Сравнительные данные таблицы показывают, что по всем основным параметрам лампы, выполненные по предложенному техническому решению, превосходят лампы, традиционно применяемые в экологических и спектральных приборах. Так одноствольные лампы, выполненные по пп.1, 2, при той же энергии излучения в 3 раза меньше по напряжению зажигания и в 12 раз по габаритам, по сравнению с лампой 0701-02 Калифорния. Многоствольные лампы, выполненные по п.3, 4, 5, при сравнимой или в 2 раза большей яркости, по сравнению со спектральной лампой ВМФ-25, потребляют в зависимости от числа стволов на порядок меньше электроэнергии, работают при меньших токах от 50 до 25 раз и меньше по габаритам от 6 до 3 раз. Таким образом достигнутая миниатюрность и экономичность ламп позволит создать на их базе новый класс портативной, фактически карманной аппаратуры.

Формула изобретения

1. Газоразрядная ультрафиолетовая лампа, содержащая колбу, наполненную газом, излучающим преимущественно в вакуумном ультрафиолете, окно, прозрачное в этой области, анод и сквозной полый катод в изоляторе, создающие один разрядный ствол, отличающаяся тем, что анод, катод и изолятор выполнены в виде сквозных цилиндров, имеющих общую ось, анод на одном конце, обращенном к окну, имеет крышку со смотровым отверстием, другим концом плотно насажен на конец изолятора, внутри которого заподлицо с ним установлен катод, а длины анода и изолятора по крайней мере в два раза превосходят диаметр и длину катода соответственно. 2. Лампа по п. 1, отличающаяся тем, что сквозной цилиндрический изолятор оканчивается заходящим в полость анода капилляром, длина которого по крайней мере в два раза превышает его диаметр, а полый катод установлен внутри изолятора перед капилляром. 3. Лампа по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными разрядными стволами, все разрядные стволы расположены параллельно и/или под определенным углом к оси колбы и окружены общими электрически нейтральным экранным цилиндром и фиксатором, причем крышка и донышко экранного цилиндра и фиксатор имеют отверстия по числу разрядных стволов, а аноды имеют форму открытых цилиндров и скреплены с фиксатором. 4. Лампа по пп. 1 3, отличающаяся тем, что общий экранный цилиндр имеет отдельный вывод. 5. Лампа по пп. 1 3, отличающаяся тем, что общий экранный цилиндр соединен с анодами всех разрядных стволов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6

patentdb.ru

РубрикаРазное

Добавить комментарий