Газоразрядная высокочастотная безэлектродная лампа Советский патент 1986 года по МПК H01J65/04 

Изобретение относится к конструкции газоразрядных осветительных ламп без электродов внутри баллона, излучающих спектры различных химических элементов и применяемых в атомно-абсорбционной и атомно-флуоресцентной аппаратуре. Целью изобретения является повышение интенсивности и стабильности излучения в ультрафиолетовой части спектра и увеличение срока службы лампы. На 1ертеже изображена предложенная лампа, осевой разрез. Газоразрядная ВЧ безэлектродная лампа содержит кварцевую колбу 1, сферическую или удлиненную, закрепленную со стороны отростка 2 на теплоотводящем цоколе 3 и наполненную рабочим веществом 4 (элементом П-УП группы, их смесью или их иодидом) и инертным газом, например, ксеноном под давлением 3 мм рт.ст. (400 Па). Вывод излучения из колбы 1 осуществляется через стенку 5 в направлеНИИ стрелки А , с этой стороны колбы 1 к ней соосно приварен расщиренной частью полый кварцевый конус 6, снаружи покрытый за исключением торцов 7 узкой части токопроводящим и отра жающим УФ-излучение покрытием 8, на пример, на основе двуокиси слова с добавками, повьшающими проводимость отражающие свойства и их стабильность при повмшенных температурах. Лампа помещена внутри индуктора 9 ВЧ-генератора (изображен условно). Толщина и проводимость покрытия 8 подбираются опытным путем, в зависимости от режима работы лампы. Для включения лампы на индуктор подается ВЧ-напряжение t частота око ло 27 МГц, мощность 5-20 Вт). Под воздействием ВЧ-поля в ксеноне возн кает разряд, разогревающий колбу 1, по мере разогрева вещество 4 испаря ется, давление его насыщенного пара возрастает и интенсивность излучения спектральных линий вещества 4, лежащих в диапазоне волн 185-400 нм и более, увеличивается до величины, соответствующей установившемуся раз ряду при данной ВЧ-мощности, подаваемой на ВЧ-индуктор 9. При испытаниях опытных образцов обнаружено, что излучающее облако возбужденных паров смещено от световьшодящей сте ки 5 к противоположной ( к отростку так как снижается направленность Ч-поля во внутреннем объеме колбы 1, непосредственно прилегающем к тенке 5, из-за экранирующего дейстия окружающего стенку 5 токопроводя его покрытия 8 на поверхности конуа 6. Кроме того, рабочая температуа стенки 5 вьше температуры боковые тенок колбы 1 на 30-50°С, так как окрытие 8, в котором под воздейстием ВЧ-поля наводятся токи, поглоает часть ВЧ-мощности, за счет этоо конус 6 нагревается, а тепло поседнего передается стенке 5 разными утями, прежде свего за счет теплообмена при помощи воздуха, сосредоточенного в закрытом со всех сторон, кроме суженного конца конуса 6, объе ме, примьжающем к стенке 5 снаружи. . Теплообмен между этим объемом и внешним воздухом ограничен, поэтому эффективность теплопередачи высокая; кроме того, из-за этого стенка 5 остьгоает после выключения лампы медлен нее, чем боковые стенки колбы IX. (тем более, противоположная стенка колбы 1 с отростком 2, прилегающая к теплоотводящему цоколю 3). Б результате для стенки 5 колбы 1 создаются условия, когда возможность осаждения на ее внутренней поверхнос ти пленок вещества 4 резко уменьшается по сравнению с возможностью осаждения Набоковых стенках, прозрачность которых с точки зрения поставленной цели несущественна; кроме того, зона интенсивного разряда в парах вещества 4 оттеснена от внутренней поверхности стенки 5 и исключена возможность осаждения вещества 4 на внутренней поверхности i стенки 5 после выключения лампы в период ее остывания. Всем этим можно объяснить экспериментально обнаруженное увеличение срока службы и стабильности излучения в УФ-области спектра в соответствии с приведенными .данными. Наблюдаемое повьш1ение интенсивности УФ-излучения можно объяснить отражающими свойствами покрытия 8 на полом конусе 6. В предложенной лампе отраженное излучение в основаном направляется к приемнику по воздуху, поэтому интенсивность УФ-излучения увеличивается во всем указанном диапазоне волн, однако при условии, если отношение наименьшего (внутреннего) .диаметра открытого

торца 7 к внешнему диаметру колбы 1 не менее 0,35; очевидно, при меньшем отношении значительно ухудшаются светонаправляющие свойства оптической системы стенка 5 - конус 6.

Торцы 7 конуса 6 должны быть полированными или оплавленными, прозрачными для УФ-излучения, что существенно повьш1ает интенсивность излуче,НИН в диапазоне 200-400 нм. Однако при малой конусности конуса 6, если указанное отношение больше 0,65, стабильность излучения лампы значительно ухудшается, что можно объяснить увеличением тепловой связи объемов воздуха внутри полости конуса 6 и вне его, что приводит к снижению рабочей температуры стенки 5 и к появлению на ее внутренней поверхности пленок вещества А, По этой же причине торец 7 должен, выступать в направлении стрелки А за край стенки 5 (т.е. вершину ее купола) не менее че на 0,3 величины наружного (внешнего) диаметра колбы 1. Однако при увеличении указанного удлинения конуса 6 относительно конца стенки 5 (соответствующего концу колбы I) более ,О наружного диаметра колбы I, увеличиваются габариты лампы. Внешним (наружным) диаметром колбы I считается ее наибольший диаметр в плоскости, перпендикуляной выходной оси А . Отношение окруженной конусом 6 поверхкости колбы 1 (т.е. поверхности стенки 5 снаружи колбы и прилегающей стенки до места приварки конуса 6) к общей поверхности колбы1 (без учета поверхности конуса 6 и зоны . его приварки к колбе 1) должно быть не менее 0,15, иначе смещение разряда от стенки 5 столь незначительно из-за малого экранирующего действия покрытия 8, что указанный положительный эффект не достигается. Однако, если это отношение больше 0,4, разряд в лампе начинает зажигаться лишь при повьш1ении ВЧ-мощности сверх установленной в качестве максимальной из-за сильного экранирования ВЧ-поля в значительной части объема колбы 1. Формула изобретения

Газоразрядная высокочастотная безэлектродная лампа, содержащая заполненную инертным газом и рабочим веществом колбу из оптически прозрачного материала, с которой сопряжена торцом полая деталь из оптически прбзрачного материала, выполненная в виде усеченного конуса, наружная боковая поверхность которого покрыта токопроводящим светоотражающим слоем отличающаяся тем, .что, с целью повышения стабильности и интенсивности излучения в ультрафиолетовой части спектра и увеличения ее срока службы, полый конус соединен с колбой своей расширенной частью так, что он окружает ее световьшодящую поверхность, а открытый торец конуса выполнен прозрачным для ультрафиолетового излучения и отстоит от вершины световьшодящей поверхности колбы на расстояние, составляющее 0,3-1,0 наружного диаметра колбы, при этом отношение наименьшего диаметра открытой части конуса к наружному диаметру колбы лежит в пределах 0,35-0,65, а отношение окруженной конусом поверхности колбы к общей ее (Поверхности - в пределах 0,15-0,4.