ЛАМПА БАРЬЕРНОГО РАЗРЯДА Российский патент 2010 года по МПК H01J17/40 

Изобретение относится к источникам УФ- и ВУФ-излучения на основе барьерного разряда в инертных газах и их смесях с галогенами или с парами рабочего вещества.

К настоящему времени разработан большой ассортимент ламп барьерного разряда, излучающих в ультрафиолетовой (УФ) и вакуумной ультрафиолетовой (ВУФ) областях спектра. Используются в основном два конструктивных решения ламп - коаксиальное и планарное (М.И.Ломаев, А.Н.Панченко, Э.А.Соснин, В.Ф.Тарасенко Газоразрядные источники спонтанного ультрафиолетового излучения, изд. Томского государственного университета, 1999 г.; М.И.Ломаев, В.С.Скакун, Э.А.Соснин, В.Ф.Тарасенко, Д.В.Шитц, М.В.Ерофеев «Эксилаппы - эффективные источники спонтанного УФ- и ВУФ-излучения», УФН, 2003, т.173, №2, стр.201) В обоих случаях газоразрядный промежуток имеет постоянную ширину по всей длине лампы. Длина газоразрядного промежутка определяется длиной наружних электродов (в виде сетки, спирали или фольги), плотно прилегающих к внешним стенкам оболочки или расположенных внутри разрядного объема (случаи двухбарьерных и однобарьерных ламп). Для зажигания лампы требуется определенное напряжение, которое зависит от ширины газоразрядного промежутка (а также от состава и давления рабочего газа), оно всегда выше напряжения горения и составляет от киловольта до нескольких киловольт. Высокое напряжение зажигания предъявляет повышенные меры предосторожности при работе ламп в различных установках.

Наиболее близким конструктивным решением к заявляемой лампе является однобарьерная лампа с внутренним электродом, обеспечивающим переменное расстояние межэлектродного зазора (патент RU 2291516 С2 (Институт сильноточной электроники СО РАН) опубл. 10.01.2007). Переменное расстояние между электродами обеспечивает первоначальное инициирование разряда в наиболее малых межэлектродных зазорах. На последующих стадиях разряда за счет ультрафиолетовой предыонизации происходит развитие разряда во всем межэлектродном пространстве лампы. При этом для стимуляции разряда в широких межэлектродных зазорах уже требуется пониженное электрическое напряжение в сравнении с тем, которое необходимо при развитии разряда без его стимуляции его ультрафиолетовой предыонизацией.

Недостатком данного изобретения является необходимость расположения внутри разрядного промежутка металлического электрода, что усложняет конструкцию лампы, приводящую к удорожанию ее производства и снижению срока ее службы за счет воздействия на чистоту рабочего газа в процессе эксплуатации лампы.

Техническим результатом данного изобретения является уменьшение напряжения зажигания лампы, как и в случае предложения патента RU 2291516 С2, но при этом, во-первых, упрощается (и удешевляется) технология изготовления лампы и, во-вторых, увеличивается срок службы лампы за счет повышения уровня чистоты разрядного промежутка (отсутствие спаев металл-стекло, увеличивающих вероятность нарушения герметичности рабочего объема; отсутствие металлических деталей внутри разрядного промежутка, приводящих в процессе эксплуатации лампы к взаимодействию металла с рабочим газом и, тем самым, появлению нежелательных примесей в рабочем зазоре).

На фиг.1 показана конструкция прототипа (патента RU 2291516 С2). Из чертежа видно, что принципиальным моментом данного предложения является расположение электрода внутри разрядного промежутка, поскольку в прототипе предполагается однобарьерный разряд.

На фиг.2 показано конструктивное решение барьерной лампы, предложенное в данном изобретении. Из чертежа видно, что возможны разнообразные конструктивные решения построения оболочек ламп. При этом конструкции могут ограничиваться не только предложенными примерами на данном чертеже, но и быть неограниченно расширенными. Основным отличием этих конструкций должно быть переменное расстояние межэлектродного зазора в двухбарьерных лампах.

Изобретение относится к источникам УФ- и ВУФ-излучения на основе барьерного разряда в инертных газах и их смесях с галогенами. Суть изобретения заключается в том, что благодаря изменению формы диэлектрической оболочки лампы уменьшается величина произведения давления (Р) газа на ширину газоразрядного зазора (D). Величина PD при прочих равных условиях (состав наполнения, свойства диэлектрической оболочки) определяет значение напряжения пробоя. Уменьшение ширины газоразрядного промежутка в какой-то части лампы приводит к снижению напряжения зажигания в этой ее части. Благодаря ВУФ-излучению, возникшему в зауженной части разрядного промежутка, происходит предыонизация и, вследствие этого, возникновение разряда в остальной части газоразрядного пространства. Другим важным преимуществом является выравнивание облученности окна лампы. В барьерных разрядах наблюдается повышенная интенсивность излучения из тонких слоев у поверхности барьеров, какими являются диэлектрические стенки оболочки лампы. В предлагаемом решении пристеночное излучение (благодаря ступенчатой или конусообразной формам внутренней оболочки лампы в коаксиальных вариантах и расположению боковых стенок под углом в «планарном» варианте) более равномерно заполняет окно лампы. Технический результат: расширение электрических режимов работы ламп, улучшение качества облучения поверхностей в различных технологических процессах. 2 ил.

Лампа барьерного разряда, имеющая диэлектрическую оболочку, металлические электроды, разрядный промежуток, заполненный рабочим газом, смесью газов или смесью газа с парами рабочего вещества, окно для вывода ВУФ и УФ излучения, отличающаяся тем, что у нее оба электрода расположены вне газоразрядного объема на внешней стороне оболочки лампы, а геометрия лампы выполнена таким образом, что ширина разрядного промежутка имеет переменную величину.