Газоразрядная спектральная лампа Советский патент 1984 года по МПК H01J61/10 

Изобретение, относится к конструкции газоразрядных памп низкого давления с дуговым разрядом, возникающим в дейте рии или его смеси с инертными газами, применяемым в качестве источника ульт рафиолетового излучения в спектрофотометрии, биологии и т.д. Известна газоразрядная спектральная лампа, содержащая наполненную рабо чям газом колбу с окном для вывода из лучения, герметично установленные :р ко беанод, катод и разделяющую их диафрагму .с отверстием для формирования разряда, причем анод и диафрагма закре лены между состыкованными частйми ко бы при помощи клея С1 Однако надежность такой конструкции недостаточна, так как герметичность лампы зависит от качества клеевых соединений больщой протяженности. На1 более близкой по Технической сущ ности к изобретению является газоразрядная спектральная лампа, содержащая цилиндрическую копбу из кварцевого. стекла с окном для вывода излучения, вдоль оси которой последовательно vcTaкоапены электроды -ка.тод, диафрагма и ансд, по мешэшей, мере диафрагма и анод, --vMeiOi оса&ьге отверстия и установлагоы на ш;ске;с из уугогшавого листов о-го металла с утокчемгоями краями,, г1аян:5Ьи-.ш в колбьц а диафрагна |Ьшапкена в виде г Аэталлического циjnU5,upa. установлештого на диске со стоpofib; анода . Такар гсоисчрукция обладает повышен-;ой тезх :1СТоШ;.остыо и механической кадеу{сноетью и целесообрезна для ., у которых выходное окно устаноалеко на торце трубчатой колбы. Однако в известной лампе электрод с наименьшим осевым отверстием & именно диафрагма, разделяе ч-руб чатой колбы на изолированные анодную и катодную камеры, сообщающк еся 1.эж.ду.собой только через отверстие даафраг мы. Но диаметр указанного отверстия не может быть достаточно большим,так: как это отв.ерстие слулшт для принудк™ тельног о сужения канала разряда, при этом в области отверстия обеспечивается высокая плотность светового излучения, обусловленная увеличением плотности тока разряда в этой области и налвчием двойного электрического слоя. Исх дя из этого, для увеличения яркостк )иьтрафиолетового излучегшя лампы, отверстие диафрагмы следует выполнять с с как можно меньшим диаметром. Однако практически диаметр отверстия диафрагмы в известной лампе не удается обеспечить меньшим 1-3 мм, в зависимости от рабочего тока лампы. Это / связано с тем, что при малом отверстии диафрагмы (при его диаметре менее 1 мм),, на работу лампы начинает оказывать сильное влияше откачное действие этого отверсти я при прохождении через него разрядного тока, выражающееся в том, что вследствие интенсивного потока ионов рабочего;газа к катоду, давление газа ,ю анодной камере падает, а в катодной - возрастает, при этом- вдоль канала отверстия диафрагмы образуется неустойчивый перепад давлехжй, величина которого зависит от силы разрядного тока лампы и периодически уменьшается из-за обратных пульсирующих потоков газа. В этих условиях дуговой разряд становится весьма нестабильным, соответственно низка стабильность излучения лампы, а при превышении разрядным током сравнительно-небольшого .предела., зависящего от конкретной конструкции , рагряд гаснет, т.е. работа лампы в таких условиях ненадежна. Влияние откачкого действия малого отверстия диафрагмы можно уменьшить повышением давлент я рабочего газа, однако это приводит к падет1Ю интенсиБностн ультрафиа етового излуче1шя (дпн ультсафиолетовых ламп оп тк.адапьны1л дав лэнтшм дейте;,1ия, в тмч„ парци/альным, являются 4-5 мм рт.ст,). licviHTKH Быпслнення в диске, на котором установлена диафрагма, канапа для допол1-штеяьного cooDii;eiiHH анодной и катодной камер, что кроше всего достигзется уве лйчением сечешгд щелевого отзерс;ткя в месте прохозкденй):я сквозь диск изолированного ансдкого вывода, неизмен.ко приводили к тому, чтс разряд начиная гореть VI через этот карал, при этом лам- ./а выходшта из строя,. Целью изобретения является повышение 1идежкос™ и узе щчение йркости и стабильности излу:чения лам-ш,, Цель достигается тем, что в газораз рядной спектральной пампе, содержащей цил1шдрическую колбу из кварцевого стекяа С окном для вывода излучения, вдоль осж которой последовательно установлены &лектродыг - катодэ щ-шфрш ма и анод, по меньшей мере диафрагма к анод имеют осевые- ( отверстая и установлены Hai дисках из туголпавкого листового метал- ла с утонченкь ми краями, впеямными

в с гешги колбы, а диафрагма выполнена в виде, металлического цшгандра, установленного в диске со стороны анода ,к торцу шшиндра со стороны анода при:Крего1ен соосный ему вспомогательный металлический диск с наружным диаметро меньшим внутреннего диаметра колбы, . имеющий осевое отверстие, диаметр которого больше диаметра отверстия цвлиндра, причем э диске, на котором уотаноЕщена диафразтма, выполнено по мень шей мере одно дополнительное отверстие, не выходяшее: за пределы окружности, с диаметром, равным 0,75 наружного ди&метра вспомогательного диска, а зазор между вспомогательным диском и диском, на котором установлена диафрагма, равен 0,5-2,.0 величины диаметра отверстия диафрагмы. Вспомогательный диск целесообразно выполнить из черненого тугоплавкого металла.

На чертеже изображен вариант конструкции предложенной лампы, осевой разрез.

В кварцевую колбу 1 с выходным ок- ном 2 впаяны диски 3-5. По краям эти диски, выпа1нен 1ые из .молибденовой фольги толив ной 0,1 мм, ;уто11чены путемтравления до 0,02-О,ОЗ мм, поэтому обеспечивается их прочный спай с кварнцевым стеклом колбы. К диску 3 приварен анод 6, к диску 4 - диафрагма 7, а на диске 5 укреплен полый, катод 8 при помоил полосок, обеспечивающих минимальную теплопередачу к диску 5. Вывод анода 6 изолирован диэлектрической трубкой 9, проходящей через отверстия в дисках 4 и 5 (в отверстии диска4 трубка 9 установлена с минималы ым за- зором, поэтому возможность разряда через щель исключается). Торец диафрагмы 7 выступает над диском 4, и к этому торцу приварен соосно и параллельно диску 4 Бспомоготельный диск 10 из . черненоймолибденовой, титановой и т.п фаиьги тол1-1щьой 0,2-0,3 мм. В диске 4 вьшолкепы по окружности дополшательные отверстия 11, количество которЬ1Х може быть 1-6. Наружный диаметр диска 10 меньше внутреннего диазугетра колбы 1 , на 1-2 . Трубка 9 проходит через ; диск 1О сквозь вырез в последнем.. : Сборка конструкции аналогична сборке известной лампы.

При подаче на электроды лампы рабочих напрял.с1гай возшшает дуговой раз- ряд в рабочем газе между анодом 6 и катодом 8. В области отверстия диаф рагмы 7 интенсивность излучения резко возрастает и излучение выходит через отверстие анода 6 и сквозь окно 2 наружу лампы. Диаметр отверстия диафрагмы 7 в опытных образцах ламп был уменьшен до 0,3 мм, дальнейшее умешгшение ограничивалось лишь тепловой перегрузкой стенок, канала диафрагмы 7, откачное же действие отверстия на работе лампы не сказывалось, так как полно / стью компенсировалось обратным потоком рабочего газа через отверстия 11,

Виэникаовение разряда через отверстия И исключается, так как в пространство между электрически соеоиненнымн диска ми 4 и 10, в центральной зоне на расстонии от оси, не превышающем 0,75 радиуса диска 10, поле анода, согласно результатам исследований, не обнаруживается,т.е. напряженность поля в этой зоне близка к .нулю. Поэтому, если отверстия 11 не выходят за пределы окружности с диаметром, равным 0,75 -диаметра диска 10, условия для возникновения разряда через них отсут.ствуют. Согласно экспериментам, разряд через отверстия 11 исключается даже при инициирования зажигания лампы импульсом повышенного напряжения (что является из способов зажигания лампы при малом отверстии в диафрагме 7), если зазор между дисками .4 и 10 при указанных выше условиях не превышает двух величин диаметра отверстия диафрагмы 7. Выполнение указанного зазора cnJCHKOM малым (менее 0,5 диаметра отверстия диафрагмы 7) приводит к снижению стабильности излучения лампы, так как ухудшаются условия для вырав1швания давле1Шй в анодной и катодной камерах.

Отверстия 11 упрощают и откачку лампы. Диск 10 значительно облегчает устаноБ1су теплового режима диафрагмы 7, особенно если вьтопнен из черненого металла, так как является теплорассеивающшл радиатором, в результате в предложенной конструкшта разрядный ток может быть увеличен. Чем больше диаметр колбь 1, тем легче выполнить отверстие 11 С большим диаметром, в таком случае достаточно одного отвер- . стия 11. В малогабаритной лампе ограничешюсти места диаметр отверстий 11 мал, и для стабильной работы лампы достаточное iiJc общее сечение обеспечивается увеличением количества отверстий до 4-6, Диаметр осевого отверстия диска 10 не должен быть мень-

1ГАЗОРАЗРЯДНАЯ СПЕКТРАЛЬНАЯ ЛАМПА, содержащая цилиндрическую колбу из кварцевого стекла с окном для вывода излучения, вдоль оси которой последовательно установлены электроды- катоц, диафрагма и анод, по меньшей мере диафрагма и анод имеют осевые отверстия и установлены на дисках из тугоплавкого листового металла с утончен ными краями, впаянными.в стенки колбы, а диафрагма выполнена в виде металлического цилиндра, установленного на диске со стороны анода, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и увеличения яркости и ста бильности излучения, к торцу цилиндра со стороны анода прикреплен соосный ему вспомогательный металлический диск с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра копбы, имеюший осевое отверстие, диаМетф которого больше диаметра отверстия цилиндра, причем в диске, на котором установлена -диафрагма, выполнено по меньшей мере одно дополнительное отверстие, не выходящее за пределы окружности, с диаметром, равным 0,75 наружного диаметра вспомос а гательного диска, а зазор между вспомогательным диском и диском, на котором (Л установлена диафрагма, ранен 0,5-2,0 величины диаметра отверстия диафрагмы. 2. Лампа по п. 1, о тл ичающаяс я тем, что вспомогательный диск выполнен из черненого тугоплавкого металла. ас О5 4;