Газоразрядная спектральная лампа и способ ее изготовления Советский патент 1984 года по МПК H01J61/10 

2.Лампа по п. 1, отличающаяся тем, что бурт выполнен съемным.

3.Способ изготовления газоразрядной спектральной лампы, включающий сборку катода, анода, диафрагмы

и диска на ножке, заварку ее в колбу, откачку и обезгаживание колбы, наполнение рабочим газом, герметизацию лампы и ее тренировку постоянным током, отличающий ся тем, что, с целью повышения долговечности лампы и стабильности ее ультрафиолетового излучения, окно по его внешнему периметру снабжают буртом из диэлектрического материала, тренировку

лампы осуществляют током, на 20-50% превышающим наибольший эксплуатационный, после указанной тренировки устанавливают лампу окном в горизонтальной плоскости, вводят в объем, образованный буртом, электропроводящую жидкость, нейтральную по отношению к материалу окна, между этой жидкостью и металлическим диском прикла|цывают высокочастотное напряжение, величину которого выбирают достаточной для возбуждения в рабочем газе в промежутке между диском и окном разряда, дополнительно тренируют лампу этим разрядом, после указанной тренировки удаляют жидкость.

1. Газоразрядная спектральная лг1мпа, содержащая заполненную рабочим газом колбу с плоским окном для вывода излучения, герметично установленные внутри нее катод, анод, расположенную между ними диафрагму с отверстием для формирования канала разряда и расположенный между окном и анодом металлический диск с отверстием, соосным отверстию диафрагмы, отличающаяся тем, что, с целью повышения ее долговечности и стабильности ультрафиолетового излучения, указанный диск электрически соединен с катодом и установлен на расстоянии от внутренней поверхности окна, равном О,5-1,О наибольшего поперечного размера внутренней поверхности окна, а окно по внешнему периметру снабжено буртом, выполненным из СП диэлектрического материала с высотой по отношению к наружной поверхности окна, равной 0,1-0,3 его наибольшего поперечного размера. 00 С71 00 4:iik

Изобретение относится к газоразрядным осветительным лампам, в частности к спектральным дейтериевым лам пам низкого давления,-применяемым в качестве ультрафиолетовых излучателе в спектрофотометрической аппаратуре Известны газоразрядные спектральные лампы, содержащие з.аполненную дейтерием колбу с окном для вывода излучения, в.которой герметично уста новлены анод, катод и разделяющая их диафрагма с отверстием для формирования канала разряда Г1. Долговечность таких лагтп ограничи вается снижением прозрачности окна для УФ-излученйя. Для снижения скорости уменьшения пропускания выходным окном лампы УФ-излучения к наполнягацему подобную лампу дейтерию добавляют инертные газы 2 , Однако долговечность ламп остаетс недостаточной. Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является газо разрядная спектральная лампа, содержащая заполненную рабочим газом колбу с плоским окном для вывода излуче ния, герметично установленные внутри колбы катод, анод и расположенную между ними диафрагму с отверстием, а между анодом и окном расположен металлический диск с отверстием, соосным отверстию диафрагмы ГЗ. Известны способы изготовления газ разрядных ламп, согласно которым собранную и заваренную лампу подвергают вакуумной обработке, включающей обезгаживание деталей и активировку катода, затем наполняют лампу рабочим газом, герметизируют и тренируют в эксплуатационном режиме Г . .Известные способы не предусматривают мер по повышению прозрачности для УФ-излучения, выводящего излучение участка колбы лампы. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому являетсяспособ изготовления газоразрядных ламп, содержащий сборку катода, анода, диафрагмы и диска на ножке, заварку ее в колбу, откачку и обезгаживание, наполнение рабочим газом, тренировку постоянным током СЗЗ. Однако известная лампа и известный способ ее изготовления не обеспечивают достаточную долговечность и стабильность параметров,так как основная часть-Продуктов распыления в газовом разряде материалов внутриламповых деталей неизбежно попадает на внутреннюю поверхность выходного ; окна и взаимодействует с ее материалом, при этом свойства окна меняются таким образом, что оставаясь высокопрозрачным в видимой области спектра, окно начинает задерживать излучение в УФ-области спектра. Целью изобретения является повышение долговечности лампы и стабильности ее ультрафиолетовогоиз-лучения. Цель достигается тем, что в газоразрядной спектральной лампе, содержащей заполненную рабочим газом колбу с плоским окном для вывода излучения, герметично установленные внутри нее катод, анод, расположенную между ними диафрагму с отверстием для формирования канала разряда и расположенный между OKHOI и анодом металлический диск .с отверстием, соосным отверстию диа.фрагмы., указанный диск электрически соединен с катодом J установлен на расстоянии от внутренней поверхности окна, равном 0,5-1,0 наибольшего поперечного размера внутренней поверхности окна, а окно по внешнему периметру снабжено буртом, выполненным по отношению к наружной поверхности окна, равной 0,1-0,3 его наибольшего поперечного размера. Указанный бурт может быть съемным Цель достигается тем, что согласно способу изготовления газоразрядной спектральной лампы, включающему сборку катода, анода, диафрагмы и ди ска на ножке, заварку ее в колбу, откачку и обезгаживание колбы, наполнение рабочим газом, герметизацию и тренировку постоянным током, окно по его внешнему периметру снабжают буртом из диэлектрического материала, тренировку лампы осуществляют током, на 20-50% превышающим наиболь ший эксплуатационный, после тренировки устанавливают лампу окном в горизонтальной плоскости, вводят в объем, образованный буртом, электропроводящую жидкость, нейтральную по отношению к материалу окна, между этой жидкостью и металлическим диском прикладывают высокочастотное на ряжение, величину которого выбирают достаточной для зажигания в промежутке между диском и окном разряда, дополнительно тренируют лампу этим разрядом, .после дополнительной высокочастотной тренировки удаляют жидкость . Высокочастотная тренировка может быть повторена в процессе эксплуатации лампы. На фиг. 1 изображена предлагаемая лампа; на фиг.2 - схема дополнительной тренировки; на фиг. 3 - кривые и менения силы света ламп в процессе эксплуатации. Лампа состоит из герметичной колбы 1, наполненной смесью дейтерия с инертными газами под давлением 1015 мм рт.ст. В колбе 1 установлены катод 2, в данном варианте прямонакальный, анод 3 с отверстием для про хождения излучения и разделяющая их диафрагма 4 с отверстием для формиро вания канала разряда (з лементы жестк го крепления электродов не показаны) . Катод 2 электрически соединен с окружающим перечисленные электроды металлическим экраном 5, перед отвер стием которого установлен металлический диск б с отверстием для прохождения излучения. Таким образом, диск б электрически соединен с катодом 2 Диск б установлен своей плоскостью параллельно плоскости выходного окна 7 лампы, являясь ближайшим к окну 7 электродом, на расстоянии от внутренней поверхности окна 7,равном 0,5-1,0 наибольшего диаметра вну ранней поверхности окна 7.На выступ ющей части колбы 1,к которой привар но окно 7, укреплен диэлектрический цилиндрический бурт 8, край которого выступает над внешней поверхностью окна 7 на 0,1-0,3 наибольшего внешнего диаметра окна 7. Диафрагма 4, анод 3, диск 6, как и отверстия в них, соосны окну 7. В случае выполнения колбы -1 из кварцевого стекла, окно 7 выполнено из кварцевой пластины и герметично приварено к колбе 1. Бурт 8 также может быть выполнен из кварцевого стекла, в этом случае он представляет собой неотъемлемую часть колбы 1. В другом варианте бурт 8 выполнен из фторопласта, в этом случае он может быть съемным. При изготовлении лампы, собранные на ножке внутренние детали, перечислейные выше, завариваются в кварцевую колбу 1 с выходным окном 7, при этом,в случае выполнения бурта 8 из кварца, он приваривается к колбе 1 при ее изготовлении, а в случае выполнения бурта 8 из фторопласта, он устанавливается на колбе 1 после термической обработки колбы 1 при вакуумной обработке. Затем лампы откачиваются до давления не выше 5-10мм рт.ст. внутренние детали обезгаживаются нагревом токами высокой частоты, а колба 1 - нагревом пламенем горелки. Затем следует термическая обработка катода 2, в колбу 1 впускается инертный газ,катод 2 активируется постоянным разрядным током, инертный газ откачивают, лампа наполняется рабочим газом под рабочим давлением и герметизируется запайкой штенгеля. После указанных операций лампы разделяются на две группы: первую группу тренируют по известному способу в режиме, соответстветствующем эксплуатационному, постоянный разрядный ток между катодом 2 и анодом 3 0,3 А в течение 1ч, вторую группу ламп тренируют согласно предлагаемому способу, для чего лампы тренируют постоянным разрядным током, на 20-50% превышающим, наибольший эксплуатационный (0,35-0,45Л) в течение также 1 ч, после этого помещают окном 7 в горизонтальной плоскости, наливают в объем, образованный выступающей частью цилиндра 8, электропроводящую жидкость (например 20%-ный раствор хлористого натрия в воде или металлическую ртуть ), соединяют эту жидкость 9 с выводом 10 высокочастотного генератора 11, другой вывод 12 которого соединяют с выводом лампы, соединенным с экраном 5 (который соединен внутри лампы с, катодом 2 и диском 6 ), Электропрово ящая жидкость 9 обеспечивает плотный электрический контакт со всей наружной поверхностью окна 7, а введение ее в объем бурта 8, удаление после дополнительной тренировки и окна 7 от остатков жидкости 9 представляют собой простые oneрации, поэтому способ сусцвственно упрощается. Если выступающая над вн ней поверхностью окна 7 часть бурта менее 0,1 наружного диаметра окна 7 дополнительная тренировка усложняет ся из-за необходимости выдерживать окно 7 строго горизонтально, иначе часть окна 7 контактирует с жидкост 9 неустойчиво, в таком случае положи тельный эффект не достигается. Увеличение указанной высоты более 0,3 наружного диаметра окна 7 практически более не упрощает способ, но габариты лампы увеличиваются. Затем генератор 11 включается, и лампа дополнительно тренируется при амплитуд ном значении напряжения высокой частоты 15-25 кВ, частота 0,4-0,6 HTii. Между внутренней поверхностью окна 7 и поверхностью диска 6 возникает высокочастотный разряд, которым лампа тренируется 1 ч. Электрическое соеДинение диска б с катодсш 2 обеспечи вает сохранение после дополнительной тренировки эмиссионных свойств катода 2 ( если диск 6 соединяется с анодом 3, емкостной высокочастотный ток между катодом 2 и остальными деталями приводит к распылению активного слоя катода 2, и его эмиссионные характеристики резко ухудшаются ). Размещение диска 6 к внутренней поверхнбсти окна 7 ближе, чем на 0,5 внутреннего диаметра окна 7, не обес печивает равномерное распределение высокочастотного разряда по всей вну ренней поверхности окна, и положительный эффект не достигается; если это расстояние больше 1,0 указанного диаметра, качество обработки окна 7 далее не повышается, однако увеличивается необходимое для дополнительной тренировки высокочастотное напря жение, что усложняет способ. После дополнительной тренировки прозрачность окна 7 для УФ-излучения резко повышается. Такое изменение свойств окна 7 можно объяснить распылением под воздействием бомбардировки ионам рабочего газа, имеющими большую энер гию, тонкого поверхностного слоя окна 7, в который внедрены распыляемые при токовой тренировке материалы внутриламповых деталей. Обе группы ламп испытываются на долговечность в рабочем режиме, причем периодически измеряется сила света в УФ-области спектра (в услов. ед.). .На фиг. 3 кривая 13 соответствует изменению силы света ламп (среднее значение изготовленных известным спо собом I, кривая 14 - то же, изготовленных по предлагаемому способу прямая 15 соответствует минимально допустимому уровню силы света. Как вид но из кривых, после трениробки в режиме постоянного тока сила света уменьшается, причем при интенсификаЦии режима более значительно. Это можно объяснить сильным начальным распылением покрытия катода, различных налетов, острых краев металла и т.п., причем продукты распыления, достигая окна 7, изменяют его свойства в сторюну уменьшения прозрачности для УФ-излучения. Сийа света ламп, изготовленных по предлагаемому способу, после дополнительной тренировки резко возрастает, что можно объяснить повьацением прозрачности окна 7 под воздействием бомбардировки ионами рабочего газа с большой энергией (из-за высокого напряжения тренировки, что обязательно для зажигания разряда между наружным и внутриламповым электродами), Так как эти лампы тренируются в более интенсивном режиме, распыление в лампе происходит более ускоренно, соответственно сила света уменьшается более значительно, однако после дополнительной тренировки сила света ламп второй группы значительно ввопе, чем у ламп первой группы, не прошедших дополнительную тренировку. Также и в течение первых 50 ч эксплуатации, сила света ламп второй группы уменьшается меньше, а s дальнейшем также стабилизируется (кривая 14 ), но с большим превышением относительно минимально допустимого уровня (прямая 15). Это позволяет делать вывод о большом ресурсе работы ламп, изготовленных по предлагаемому способу. Как выявлено экспериментально, при интенсификации токовой тренировки увеличением постоянного тока разряда на 50%, достигается снижение интенсивности УФ-излучения до уровня, при нормальном режиме тренировки достигаемого после 15-20 ч; но так как после дополнительной тренировки прозрачность окна 7 восстанавливается, в итоге интенсификации токовой тренировки начальная стабильность излучения лампы значительно возрастает при существенном уменьшении общего времени изготовления лампы. При повьаиении тока тренировки до 60-80% от наибольшего эксплуатационного значения, наблюдаются случаи снижения эмиссионных свойств катода 2, а увеличение указанного тока лишь до 10-15% от эксплуатационного увеличивает эффективность способа незначительно,поэтому выбраны указ анные пределы. Дополнительная тренировка может повторяться во время эксплуатации ламПы, при снижении силы света в УФ-области спектра до минимально допустимого уровня, при этом общая долговечность предлагаемой лампы ограничивается лишь запасом рабочего газа и истощением эмиссионных свойств катодае2. Для ламп с ограниченными габаритами цилиндр 8 может быть съемным, в этом