Устройство для получения оптического излучения Советский патент 1984 года по МПК H01J61/10 

763 Фиг.1

Изобретение относится к элементам конструкции газоразрядных осветительных ламп, используемых в спектрофотометрической аппаратуре.

Известны газоразрядные спектральные лампы, содержащие колбу с окном для вывода излучения, в которой установлены анод, катод и разделяющая их диафрагма с отверстием для формирования канала разряда 1 и 2.

Однако диафрагма, в зависимости от диаметра отверстия, в больщей или меньшей степени экранирует собой поле анода, в результате, чего поле в пространстве между катодом и диафрагмой ослабляется, и для зажигания известных ламп требуется напряжение, в несколько раз превыщающее рабочее напряжение лампы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для получения оптического излучения, содержащее наполненную рабочим газом оболочку с окном для вывода излучения и герметично установленные внутри нее катод, анод и расположенную между ними диафрагтиу с отверстием, и источник питания, положительный полюс которого соединен через резистор с анодом, а отрицательный полюс через другой резистор - с катодом, через выключатель - с диафрагмой 3. Однако дальнейшее повышение яркости оптического излучения возможно лишь при существенном сужении области, занимаемой плазмой разряда в диафрагме, т. е. при уменьшении диаметра отверстия диафрагмы, но при этом экранирующее действие диафрагмы возрастает настолько, что до зажигания разряда в пространство между катодом и диафрагмой поле анода почти не проникает, и для зажигания разряда требуются напряжения между анодом и катодом (при отверстии диафрагмы диаметром 0,3 мм), достигающие нескольких тысяч вольт, хотя рабочее напряжение горения составляет порядка 100 В. Это обстоятельство вынуждает усложнять источник анодного питания введением в него высоковольтной схемы с соответствующей коммутацией цепей и снижает надежность устройства, так как при каждом его зажигании при столь высоком напряжении катод во время формирования разряда подвергается интенсивной бомбардировке ионами рабочего газа с больщой энергией, что весьма неблагоприятно сказывается на эмиттирующем слое катода, снижает стабильность параметров устройства и уменьщает ее долговечность. В связи с этим обычно диаметр отверстия диафрагмы выбирается достаточно больщим, хотя яркость оптического излучения лампы при этом гораздо ниже возможной.

Целью изобретения является повышение яркости излучения устройства при сохранении его надежности.

Эта цель достигается тем, что в устройстве для получения оптического излучения, содержащем наполненную рабочим газом оболочку с окном для вывода излучения и герметично установленные внутри нее катод, анод и расположенную между ними . диафрагму с отверстием, и источник питания, положительный полюс которого соединен через резистор с анодом, а отрицательный полюс через другой резистор - с катрдом, через выключатель - с диафрагмой, между внутренней поверхностью оболочки и наружной поверхностью диафрагмы установлен позистор, электрически подсоединенный одним выводом к диафрагме, а другим - к аноду.

На фиг. 1 представлена конструкция предложенного устройства; на фиг. 2 -

0 электрическая схема его включения.

Устройство состоит из кварцевой оболочки 1 с выходным окном 2, в которой на стержневых держателях-выводах 3, изолированных керамическими трубками, установлены анод 4 и молибденовая диафрагма 5 с цилиндром б, охватывающим и экранирующим подогревной полый катод 7, установленный на выводах 8. Все внутриламповые электроды через герметичные токовводы соединены с наружными выводами 9. Между наружной поверхностью ди-афрагмы 5 и внутренней поверхностью оболочки 1 установлен позистор 10, одним выводом электрически соединенный с диафрагмой 5 через цилиндр 6, а другим, изолированным при помощи вакуумного цемента, подсоединенный через вывод 3 к аноду 4. Оболочка 1 наполнена дейтерием с добавкой инертных газов. Для получения излучения оболочку подключают (фиг. 2) через . балластные резисторы 11 и 12 к источнику 13 анодного питания, а выводы катода 7 - к источнику 14 напряжения накала. После нагрева катода 7 включается анодный источник 13, при этом процесс зажигания, по сравнению с известным устройством, существенно изменяется. Так как сопротивление позистора 10 до зажигания разряда мало (10-20 Ом) диафрагма 5 оказывается при этом под потенциалом анода 4, так что анодное напряжение целиком приложено к промежутку диафрагма 5 - катод 7. В условиях термоэмиссии катода 7 в этом промежутке разряд зажигается при напряжении, лишь незначительно превышающем рабочее, но так как на этой стадии зажигания лампы весь разрядный ток протекает через позистор 10, последний быстро нагревается. По мере повышения температуры позистора 10 его сопротивление столь же быстро увеличивается, соответственно возрастает и падение напряжения на нем, т. е. разность потенциалов между диафрагмой 5 и анодом 4, поэтому разряд распространяется и на этот промежуток. Это облегчается тем, что через отверстие диафрагмы 5 в промежуток диафрагма 5 - анод 4 проникают заряженные частицы плазмы разряда, уже горящего между катодом 7 и диафрагмой 5, что способствует инициированию разряда в анодном промежутке при том же относительно невысоком напряжении. Сопротивление нагревшегося позистора 10 очень велико (например при 120°С более 10® Ом), поэтому поЗистор 10 перестает влиять на характер разряда в устройстве, так как ток через позистор 10, по сравнению с анодным током, пренебрежительно мал. После зажигания разряд горит между анодом .4 и катодом 7 через отверстие диафрагмы 5. Те 1пература позистора 10 в дальнейшем поддерживается за счет тепла, выделяемого разрядом, так как позистор 10 установлен внутри оболочки 1 в зоне, обеспечивающей его оптимальную температуру, но вне зоны разряда. После зажигания разряда включается переключатель 15, при этом между диафрагмой 5 и катодом 7 прикладывается дополнительное поле, тормозящее электроны, поэтому усиливаются процессы возбуждения атомов рабочего газа, и яркость излучения дополнительно повышается. Соотношение величин сопротивлений резисторов 11 и 12 должно быть порядка 10, шунтирующее действие позистора 10 на работе устройства не сказывается, так как по сравнению с сопротивлением балласта лампы около 10 Ом сопротивление нагретого позистора более 10 Ом, можно считать пренебрежительно малым. В то же время, для двухстадийного зажигания предложенной лампы не требуется высокое напряжение даже при малом диаметре отверстия диафрагмы ,5, поэтому указанный диаметр можно уменьшить до 0,3-0,5 мм. При этом яркость излучения увеличивается в 1,5 раза и более по сравнению с ана югичными устройствами при диаметре отверстия диафрагмь 2-3 мм. Этот эффект достигается без ухудшения надежности устройства, так как при зажигании Катод не подвергается бомбардировке ионами, ускоренными в высоковольтном поле, и интенсивное распыление его активного слоя отсутствует. Предложенное устройство зажигается при напряжении, незначительно превышающем рабочее, поэтому устройство зажигания и питания упрощается. Возможность уменьшения диаметра отверстия диафрагмы в 5-10 раз по сравнению с известным устройством позволяет за счет большей концентрации разряда повысить яркость оптического излучения не менее чем в 1,5 раза. Этот эффект достигается при сохранении надежности устройства, так как исключается возможность ухудшения при зажигании эмиссионной способности катода, благодаря устранению высоковольтного процесса зажигания.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащее наполненную рабочим газом оболочку с окном для вывода излучения и герметично установленные внутри нее катод, анод и расположенную между ними диафрагму с отверстием, и источник питания, положительный полюс которого соединён через резистор с анодом, а отрицательный полюс через другой резистор - с катодом, через выключатель - с диафрагмой, отличающееся тем, что, с целью повышения яркости излучения при сохранении надежности устройства, между внутренней поверхностью оболочки и наружной поверхностью диафрагмы установлен позистор, электрически подсоединенный одним выводом к диафрагме, а другим - к аноду. S (Л