УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СВЧ ЛАМПА Российский патент 2019 года по МПК H01J65/04 H01J61/12 

Изобретение относится к источникам излучения, электропитание которых осуществляется частотой в несколько гигагерц, т.е. в СВЧ диапазоне. Современные источники оптического излучения продолжают совершенствоваться и примером такой модернизации могут служить СВЧ лампы (например, серная), эффективно используемые в видимом диапазоне.

Одним из аналогов предлагаемого изобретения является серная СВЧ-лампа, питание которой осуществляется частотой 1-2,3 ГГц и являющаяся весьма эффективным источником видимого излучения: лампа безэлектродная (т.е. значительный срок службы, соответственно высокая стабильность излучения и т.п.), спектр излучения близок к солнечному при высоких значениях световой отдачи [Рохлин Г.Н. Дуговым источникам света 200 лет. - М: ВИГМА, 2001. - 72 с., с. 59]. В этом же источнике указано, что СВЧ-разряд весьма эффективно используется и для генерации ультрафиолетового (УФ) излучения в безэлектродных лампах. Но, изменение частот излучения (в том числе и в меньшую сторону), улучшение элементов генерации и передачи энергии не исчерпывает весь спектр возможностей этого типа источников излучения. Приоритетом, как и для любого источника излучения, является спектральный состав излучения - заполнение определенных спектральных интервалов, различного рода их вариации и т.п., а также интенсивность излучения в этих интервалах.

Из уровня техники известны УФ СВЧ лампы, выпускаемые фирмой PRIMARC, ассортимент которой насчитывает большую номенклатуру этого типа источников ультрафиолета, причем в качестве излучающих добавок (кроме инертного газа) используются ртуть, ртуть и индий, ртуть и железо, ртуть и галлий [Электронные ресурсы: https://www.atd.ru/catalog/uf-lampy-915/14718/bezelektrodnye-lampy/; https://www.atd.ru/ATD_press/Flex/Primarc%20-%20UV_lamps.pdf].

Прототипом предлагаемого изобретения является лампа PRIMARC мощностью 600 Вт типа М6013 (или М6014) с внешним диаметром 15 мм и ртутным наполнением [Электронный ресурс: https://www.atd.ru/catalog/uf-lampy-915/14718/bezelektrodnye-lampy/, 2010].

Как следует из источника информации, колба всех ламп выполнена из кварцевого стекла, а в наполнении всех типов ламп входит ртуть. Однако излучение ртути, индия и галлия не заполняет весь ультрафиолетовый диапазон; нет возможности «управлять» спектром излученеия лампы путем изменения условий разряда и т.п.

В настоящее время, к сожалению, не существует какой-либо теории, позволяющей связать такие характеристики как частота, выбор излучающих добавок, физико-химические свойства этих добавок и т.д. Именно поэтому весьма проблематично теоретически обосновать какие-либо технические решения и за основу принимаются экспериментальные данные, полученные иногда с помощью интуиции и большого опыта.

Проведенные нами работы свидетельствуют о том, что дополнение излучения ртути, индия и галлия излучением цинка и кадмия расширит и «усилит» спектральный состав предлагаемого излучателя, т.е. поднимет его на новый качественный уровень.

В настоящем изобретении предлагается ультрафиолетовый СВЧ-источник на базе серной лампы с тем же блоком питания и той же конструкции, однако, имеющий иное наполнение.

Технический результат, который достигается в настоящем изобретении, заключается в повышении интенсивности излучения УФ СВЧ лампы и расширении спектрального состава излучения в ультрафиолетовом диапазоне.

Технический результат достигается тем, что ультрафиолетовая СВЧ лампа состоит из кварцевой колбы, которая помимо ртути, галлия и индия дополнительно наполнена цинком и кадмием при следующем соотношении компонентов, в вес. %:

ртуть 30-70 галлий 7-12 индий 6-15 цинк 10-28 кадмий 7-15.

Длины волн такого наполнения заполняют практически весь ультрафиолетовый диапазон [Рохлин Г.Н. Разрядные источники света. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 720 с., с. 27]: 185, 214, 229, 254, 308, 326, 403, 410, 417, 451 нм.

И если у индия и галлия излучение высвечивается в основном в длинноволновом ультрафиолете, то предлагаемое решение позволяет получить излучение и более коротковолнового (высокоэнергетического) диапазона.

Необходимо также отметить, что предлагаемый состав эффективен в технологическом и экологическом отношении: из предлагаемых компонентов несложно изготовить амальгаму и удобную для дозировки ламп, и менее опасную, чем чистая ртуть.

Число эффективных вариантов может быть достаточно велико, однако предлагаемый состав наполнения обследован и реально используется в установке, для уничтожения запахов на промышленном производстве в качестве первого звена, дающего эффективный озоновый ультрафиолет.

В процессе освоения данной тематики были изготовлены СВЧ УФ лампы, которые при сравнительных испытаниях в ультрафиолетовых диапазонах А, В и С (использовался прибор ТКА-ПКМ(12)) показали следующие результаты (см. таблицу):

Таким образом, как следует из таблицы, регулируя состав наполнения подобных источников, достаточно уверенно можно регулировать их интенсивность излучения в УФ диапазоне.

Изобретение относится к источникам излучения, а именно к ультрафиолетовой СВЧ-лампе, состоящей из кварцевой колбы, наполненной ртутью - 30-70 вес.%, галлием - 7-12 вес.%, индием - 6-15 вес.%, цинком - 10-28 вес.% и кадмием - 7-15 вес.%. Технический результат - повышение интенсивности излучения УФ СВЧ-лампы и расширение спектрального состава излучения в ультрафиолетовом диапазоне.

Ультрафиолетовая СВЧ-лампа, состоящая из кварцевой колбы, наполненной ртутью, галлием и индием, наполнение которой дополнительно содержит цинк и кадмий при следующем соотношении компонентов, вес.%:

ртуть 30-70 галлий 7-12 индий 6-15 цинк 10-28 кадмий 7-15