Газоразрядная спектральная лампа Советский патент 1985 года по МПК H01J61/10 

Изобретение относится к конструкции газоразрядных осветительных ламп, в частности спектральных источников ультрафиолетового излучения, применяемых в спектрофотометрической аппаратуре. По основному авт. св. № 1056310 известна газоразрядная спектральная лампа, содержащая заполненную рабочим газом кварцевую колбу с боковым окном для вывода излучения, в которой герметично установлены анод, катод и разделяющая их диафрагма с отверстием для формирования канала разряда. Лампа снабжена дополнительной кварцевой трубкой, одним концом приваренной к стенке колбы на противоположной выходному окну стороне, а другим концом обращенной к выходному окну, диафрагма выполнена в виде кварцевой перегородки, приваренной к трубке, а анод и катод закреплены в стенках трубки с противоположных сторон перегородки 1. Однако основными источниками оптического излучения в такой конструкции являются плазменное пятно на выходе отверстия диафрагмы и область анодного свечения, которая скачкообразно, неопределенным образом перемещается по поверхности анода последнее приводит к хаотическим пульсациям излучения, выходящего через окно ко.тбы, т. е. излучение известной лампы нестабильно. Излучение плазменного пятна полусферической формы, сосредоточенного у конца отверстия диафрагмы, распределяется по очень щирокому телесному углу, а в сторону выходного окна поступает лишь небольшая часть указанного излучения, поэтому световая отДача известной лампы невелика. Целью изобретения является повыщение световой отдачи и стабильности излучения лампы. Цель достигается тем, что в газоразрядной спектральной лампе между обраихенными друг к другу торцами кварцевой перегородки и анода выполнен зазор, величина которого в осевом направлении лампы составляет 0,05-0,3, а в направлении, перпендикулярном оси - не менее 1,0 величины диаметра отверстия диафрагмы, а отверстие в аноде выполнено коническим, его наимень щий диаметр обращен к диафрагме и составляет 1,0-1,2 диаметра отверстия диафрагмы. На чертеже изображена предложенная спектральная лампа. Кварцевая колба 1 лампы имеет боковое окно 2, прозрачное для ультрафиолетового излучения, напротив которого к стенке колбы 1 приварена дополнительная кварцевая трубка 3, ось которой перпендикулярна окну 2. Во внутренние стенки трубки 3 заварены кварцевая диафрагма 4 в виде диска с круглым отверстием для формирования канала разряда, молибденовый анод 5 с дисковой частью, утонченными краями заваренной в стенки трубки 3, и молибденовый держатель 6 катода с закрепленным на нем катодом 7 в виде активированной вольфрамовой спирали. Анод 5 выполнен с круглым коническим отверстием 8, наименьший диаметр которого со стороны диафрагмы 4 равен 1,0-1,2 диаметра отверстия диафрагмы, а между прилегающими торцами диафрагмы 4 и анода 5 имеется зазор, в радиусе от оси не менее 1,0 величины диаметра отверстия диафрагмы (на периферии эти детали могут прилегать плотно, для работы лампы это несущественно, но упрощает сборку узла). Напряжения к электродам подводятся через анодный вывод 9 и катодный вывод 10, изолированный керамической трубкой. В варианте лампы с подогревным катодом, где катод имеет два вывода, керамической трубкой может быть изолирован анодный вывод 9, при этом во избежание обходного разряда должно быть увеличено перекрытие анода 5 дополнительной трубкой 3 путем ее удлинения в сторону окна 2. Колба 1 заполнена смесью дейтерия с инертными газами. Для зажигания лампы, на ее электроды подается повышенное инициирующее напряженке, а после зажигания разряд поддерживается рабочим напряжением. Сопровождающее разряд ультрафиолетовое излучение выходит наружу лампы через окно 2. Так как диафрагма 4 и анод 5 расположены очень близко друг к другу, в.место отдельных плазменных образований образуется общее, свечение которого существенно повышается, причем это ofjniee плазменное образование локализовано в полости отверстия 8 анода 5. Поэтому возникающее излучение распространяется лишь по коническому отверстию 8, угол расширения которого соответствует рабочему углу (аппертуре) лампы, в результате световая отдача лампы увеличивается. Диэлектрическая проницаемость кварца, согласно разным источникам, равна 3,8- 4,7, и на границе раздела кварц-металл возникает скачок напряженности электрического поля. Наличие области повыщен1юго градиента напряженности поля приводит к фиксации плазменного образования в этой зоне; характер фиксации разряда в предложенной конструкции можно сравнить с подобной фиксацией при образовании градиента напряженности поля путем заострения обращенного к разряду края анода, однако в предложенной лампе отсутствует усиленное распыление заострений анода, приводящее к ускоренному снижению прозрачности окна и к снижению долговечности лампы. Кроме того, в предложенной лампе надежность фиксации плазменного образования не зависит от плотности тока на аноде. Как выявлено экспериментально, если диафрагма 4 отделена от анода 5 зазором с величиной менее 0,05 диаметра отверстия диафрагмы.

в процессе срока службы лампы появляющиеся на поверхности отверстия д-тфрагмы 4 проводящие покрытия вызывают нестабильность горения разряда. Если указанный зазор превыщал 0,3 величины диаметра отверстия диафрагмы 4, из-за снижения надежности фиксации плазменного образования излучение лампы становилось нестабильным. Величина зазора в направлении, перпендикулярном оси, должна быть не менее 1,0 величины диаметра отверстия диафрагмы 4, иначе появляющиеся на стенках зазора проводящие налеты также приводят к нестабильности горения разряда. Если диаметр отверстия 8 со стороны диафрагмы 4 был меньще 1,0 диаметра отверстия диафрагмы, наблюдалось повыщенное распыление металла анода 5, а увеличение диаметра отверстия 8 со стороны диафрагмы 4 более 1,2 величины диаметра отверстия диафрагмы приводило при повыщенных разрядных токах к разрыву плазменного образования на отдельные участки, при этом стабильность излучения лампы снижалась.

Предложенная газоразрядная спектральная лампа сохраняет преимущества известной лампы: повышенную надежность и долговечность, а также упрощение технологии изготовления. В то же время излучение предложенной лампы более стабильно, так как плазменное образование, являющееся источником оптического излучения, надежно фиксируется в зо,не раздела отверстий диафрагмы и анода, при этом указанное плазменное образование получается путем слияния плазменного пятна на выходе отверстия диафрагмы и области анодного свечения на поверхности анода, имеет повышенную яркость и целиком сосредоточено в полости отверстия анода, его излучение в основном распространяется по коническому отверстию анода в направлении окна, так что световая отдача лампы повышается. Это достигается практически без усложнения конструкции.

Таким образом повышаются техникоэксплуатационные характеристики аппаратуры, в которой предлагаемая лампа используется.

ГАЗОРАЗРЯДНАЯ СПЕКТРАЛЬНАЯ ЛАМПА по авт. св. № 1056310, отличающаяся тем, что, с целью повышения световой отдачи и стабильности излучения, между обращенными друг к другу торцами кварцевой перегородки и анода выполнен зазор, величина которого в осевом направлении лампы составляет 0,05-0,3, а в н правлении, перпендикулярном оси - не менее 1,0 величины диаметра отверстия диафрагмы, а отверстие в аноде, выполнено коническим, его наименьший диаметр обращен к диафрагме и составляет 1,0-1,2 диаметра отверстия диафрагмы. 00 ;о