СПЕКТРАЛЬНАЯ ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ЛАМПА ДЛЯ АТОМНОЙ АБСОРБЦИИ Российский патент 2004 года по МПК H01J61/02 

Изобретение относится к спектральным газоразрядным источникам света, предназначенным для работы в аппаратуре атомно-абсорбционного анализа.

Известны спектральные газоразрядные лампы с полым катодом, излучающие спектры различных химических элементов, содержащие колбу с увиолевым окном для выхода излучения, прозрачного в ультрафиолетовой части спектре, анод и полый катод, помещенный в электроизоляционную трубку, имеющий внутреннюю разрядную поверхность в виде цилиндре, открытого со стороны выхода излучения, выполненного из материала, спектр которого необходимо получить [1].

Анод имеет форму штыря или цилиндра, расположенного в непосредственной близости к открытому отверстию катода. Полый катод выполнен в виде ступенчатого цилиндра. Диаметры поперечного сечения ступеней цилиндра увеличиваются в сторону выхода излучения. Анод, катод и электроизоляционная трубка собраны на стеклянной ножке. Лампа наполнена инертным газом до определенного давления.

При подключении такой лампы к источнику питания между внутренней поверхностью катода и анода зажигается тлеющий разряд в инертном газе. Под действием интенсивной ионной бомбардировки в тлеющем разряде происходит распыление материала катода. Продукты распылением в виде нейтральных атомов попадают в газовый разряд, возбуждаются там и излучают линии, принадлежащие спектру этого элемента, интенсивность излучения которых используется в приборах атомно-абсорбционного анализа.

К недостаткам ламп такой конструкции относится нестабильность параметров газового разряда и интенсивности излучения резонансных линий во времени. В лампах со ступенчатой разрядной полостью катода при уменьшении давления инертного газа тлеющий разряд постепенно перемещается на цилиндры, имеющие большие диаметры. Это приводит к некоторым изменениям электрических и спектральных характеристик лампы, а именно нестабильности интенсивности излучения резонансных линий во времени.

В лампах с цилиндрической разрядной полостью катода, открытого со стороны выхода излучения, электрическое поле в полость катода проникает неравномерно. Разрядный ток распределяется по поверхности катода также неравномерно [2]. Это значит, что на участках полого катода, где ток больше, материал катода распыляется интенсивнее, чем на соседних участках, где ток меньше. Вследствие этого, внутри полого катода возникает градиент плотности распылившихся атомов, благодаря которому они диффундируют из областей сильного распыления в области слабого распыления. Таким образом, возникает перенос частиц полого катода из мест сильного распыления в места, где распыление слабее. Подобный процесс может длиться во времени чрезвычайно долго, приводя к нестабильности параметров газового разряда и интенсивности излучения резонансных линий во времени.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение стабильности параметров газового разряда и интенсивности излучения резонансных линий во времени спектральных ламп.

Для достижения технического результата в спектральной газоразрядной лампе для атомной абсорбции, содержащей колбу с увиолевым окном для выхода излучения, прозрачного в ультрафиолетовой части спектра и расположенные в ней анод и полый катод, помещенный в электроизоляционную трубку, имеющий внутреннюю разрядную поверхность в виде цилиндра, открытого со стороны выхода излучения, выполненного из материала, спектр которого необходимо получить. Полый катод и электроизоляционная трубка выполнены с дополнительными соосными щелевыми отверстиями на боковых поверхностях. Анод имеет форму штыря и расположен со стороны электроизоляционной трубки вблизи щелей. Анод и щелевые отверстия параллельны между собой и имеют одинаковую длину, равную длине разрядной полости катода.

На фиг.1 изображена конструкция газоразрядной спектральной лампы для атомной абсорбции общий вид, а на фиг.2 - катодно-анодный узел (вид сверху).

Лампа представляет собой стеклянный баллон 1 цилиндрической формы с плоским окном 2 для выхода излучения, прозрачного в ультрафиолетовой части спектра, анод 3 выполнен из никелевой проволоки, имеет форму штыря. Полый катод 4, внутренняя поверхность которого выполнена из материала, спектр которого необходимо получить, установлен в стеклянной трубке 5 с небольшим зазором (0,2÷0,3), чтобы имеющий разряд не проникал на внешнюю поверхность катода. Полный катод и стеклянная трубка выполнены с дополнительными щелевыми отверстиями 6 и 7, расположенными на боковых поверхностях катода и трубки. Щелевые отверстия и анод параллельны между собой и имеют одинаковую длину, равную длине разрядной полости катода. Полый катод, анод и стеклянная трубка выполнены на стеклянной ножке 8 с помощью молибденовых выводов 9. Лампа пополняется инертным газом до необходимого давления.

При подключения такой лампы к источнику питания между анодом 3 и разрядной полостью катода 4 зажигается тлеющий разряд в инертном газе за счет электрического поля, пропускающего в катодную полость через всю длину изделий стеклянной трубки и полого катода от всей длины анода. Разрядный ток по поверхности катода будет распределяться более равномерно. Это приведет к равномерному распылению катодной внутренней поверхности. Продукты распыления в виде нейтральных атомов попадают в газовый разряд тоже равномерно по всей длине катодной полости, где и возбуждаются при соударениях с электронами в спектр, излучение которых выходит через плоское окно 2 из лампы.

Продукты распыления будут осаждаться по всей поверхности разрядной полости более равномерно, чем у аналогов, и через щелевые отверстия будут частично покидать пределы полости. Диаметр разрядной полости будет незначительно равномерно увеличиваться, но оставаться практически одинакового диаметра по всей длине. Это приведет к стабилизации параметров газового разряда и интенсивности излучения резонансных линий во времени.

Предложенное изобретение является новым.

Предложена новая конструкция полого катода, электроизоляционной трубки и лампы в целом. Произведен изобретательский шаг - полый катод и электроизоляционная трубка выполнены с дополнительными соосными щелевыми отверстиями на боковых поверхностях, причем анод и щелевое отверстие полого катода параллельны между собой и имеют одинаковую длину, равную длине разрядной полости катода.

Изобретение промышленно применимо в производстве спектральных ламп для улучшения качественных характеристик лампы, улучшения параметров газового разряда и стабильности интенсивности получения резонансных линий.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1636694, кл. А 01 J 61/02, G 01 J 3/10, 1991.

2. Б.И. Москалев. Разряд с полым катодом. М.: Энергия, 1969, с. 62-64.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к спектральным газоразрядным источникам света, предназначенным для работы в аппаратуре атомно-абсорбционного анализа. Техническим результатом является повышение стабильности параметров газового разряда и интенсивности излучения резонансных линий во времени спектральных ламп. Спектральная газоразрядная лампа содержит колбу с увеолевым окном для выхода излучения, прозрачного в ультрафиолетовой части спектра и расположенный в ней анод и полый катод, помещенный в электроизоляционную трубку, имеющий внутреннюю разрядную поверхность в виде цилиндра, открытого со стороны выхода излучения, выполненного из материала, спектр которого необходимо получить, полый катод и электроизоляционная трубка выполнены с дополнительными соосными щелевыми отверстиями на боковых поверхностях, причем анод и щелевые отверстия параллельны между собой и имеют одинаковую длину, равную длине разрядной полости катода. 2 ил.

Спектральная газоразрядная лампа для атомной абсорбции, содержащая колбу с увиолевым окном для выхода излучения, прозрачного в ультрафиолетовой части спектра, и расположенные в ней анод и полый катод, помещенный в электроизоляционную трубку, имеющий внутреннюю разрядную поверхность в виде цилиндра, открытого со стороны выхода излучения, выполненного из материала, спектр которого необходимо получить, отличающаяся тем, что полый катод и электроизоляционная трубка выполнены с дополнительными соосными щелевыми отверстиями на боковых поверхностях, причем анод и щелевые отверстия параллельны между собой и имеют одинаковую длину, равную длине разрядной поверхности катода.