Газоразрядная высокочастотная безэлектродная лампа и способ ее изготовления Советский патент 1987 года по МПК H01J65/00 H01J9/395 

Изобретение относится к газоразрядным лампам без электродоЕ внутри баллона, излучающим спектры различных химических элементов, и предназначенным для использования в атомно-абсорбционной и атомно- флуоресцентной аппаратуре.

Цель изобретения - улучшение оптических параметров лампы и увеличение срока ее службы при снижении трудоемкости изготовления и повышении выхода годных.

Предлагаемая газоразрядная ВЧ безэлек- тродная ламна при объеме колбы не более

1,5 см обеспечивает увеличение интенсивности резонансного излучения селена в 1,3-1,5 раза по сравнению с известной при меньп1ей потребляемой мощности, лучшем соотнощении интенсивности этого излучения к фоноЕЮму, и повыщении его стабильности, при этом повышается также и срок службы лампы. В результате указанного повышаются функциональные возможности и технико- эксплуатационные характеристики портативной спектральной анпаратуры. Предлагаемый способ изготовления лампы позволяет в условиях серийного производства обеспечить необходимую для высокого качества таких ламп точность дозировки микродоз селена и его малый разброс от лампы-к лампе, при этом выход годных увеличивается в три раза, повышается также производительность при изготовлении таких ламп.

На чертеже изображена лампа, изготовленная предлагаемым способом.

Газоразрядная ВЧ безэлектродная ламна содержит колбу 1 из кварцевого стекла (прозрачного для ультрафиолетового излучения селена), в которой в зоне около отростка 2, образующегося после запайки откачного щтенгеля и установленного в теп- лоотводяшем держателе - цоколе 3, сконденсировано рабочее вещество - селен 4. Колба наполнена также ксеноном. Давление ксенона должно быть не менее 450 Па, так как при меньшем давлении (в аналогах ксенон вводится под давлением 400 Па) указанного увеличения интенсивности резонансного излучения селена 4 добиться не удается; объяснения этого экспериментально обнаруженного факта не найдено. Если давление ксенона превышает 550 Па, дальнейшее увеличение интенсивности излучения незначительно, однако заметно повышается мощность, необходимая для зажигания лампы. Оптимальное удельное содержание селена 4 в рабочем объеме колбы 1 - 0,18- 0,20 мг/см ; если удельное содержание селена менее 0,14 мг/см, максимальная интенсивность резонансного излучения снижается, при этом срок службы лампы не превышает 150 ч из-за ускорения удаления селена из зоны разряда за счет физико-химического взаимодействия со стенками колбы 1 Увеличение удельного содержания селена более 0,22 мг/см хотя и ведет к дальнейше

0

5

му увеличению интенсивности излучения, но значительно ухудшает стабильность излучения (изменение за 30 мин на 10% и более), что связано, очевидно, с усилением миграции пленок селена 4 по поверхности выходной стенки колбы 1, прозрачность которой для ультрафиолетового излучения селена при этом резко меняется.

Пример. Кристаллический нафталин подвергают двойной вакуумной перегонке, чтобы обеспечить чистоту от примесей, затем его смешивают с порошком селена. Соотношение селена и нафталина выбрано таким, чтобы вводимая в колбу доза смеси была относительно велика: 10 мг (может быть выбрана и другая доза смеси). Подобную дозу нетрудно отвесить на технологических микровесах с точностью 0,2 мг (т.е. 2%); для дозы селена это соответствует (при введении в колбу 0,2 мг селена) разбросу от лампы к лампе не более 0,004 мг, такая точность дозировки рабочего вещества обеспечивает высокое качество ламп. Для обеспечения заданной концентрации селена в с.меси для указанных доз селена и его смеси с нафталином в 100 г смеси должно быть 2 г селена; такие количества веществ отвешиваются на технологических весах с очень большой относительной точностью. Смесь перемешивается в шаровой мельнице до образования однородной .мелкозернистой массы; полученная смесь не расслаивается 0 из-за адгезии частиц нафталина к частицам селена.

Способ применим и для других рабочих веществ, твердых в нормальных условиях, микродозировка которых связана с аналогичными трудностями (в частности, ддя галлия, мышьяка, теллура и т. д.). Готовая смесь развешивается по дозам, равным 10 мг. В серийном производстве целесообразно прессовать дозы смеси в виде таблеток, что весьма упрощает введение смеси в колбу. Для опытных образцов ламп дозы засыпаются в колбу 1 через щтенгель в порощкообразном виде, причем в отличие от жидких смесей, обеспечивается введение всей дозы в объем колбы, так как сухая смесь не растекается по штенгелю, как жидкая, а отдельные крупинки легко стряхиваются. Затем колбы при помощи резиновых гнезд подсоединяются к откачной установке штенгелем вверх. Для удаления нафталина из колб использована упрощенная вакуумная установка с форвакуум- ным насосом и легко заменяе.мой охлаждаемой ловушкой, так как удаление нафталина непосредственно на высоковакуумной системе откачки ламп требует сложной системы защиты насосов от попадания нафталина (в таком случае сильно ухудшается предельный вакуум, создаваемый насосами из-за насыщения вакуумного масла летучи.м нафталином). Возгонка нафталина проис5

0

5

0

5

ходит уже при комнатной температуре, при давлении 1-5 Па, а если колбы подогреваются до 30-40°С, то через 5-10 мип в колбах не остается видимых следов нафталина. Но при нагреве выше 45°С возгонка нафталина при его вакуумировании происходит столь интенсивно, что появляется опасность уноса из колбы частиц селена. После оседания удаленного из колб нафталина в ловушке и снижения давления в системе до , колбы передают на основную откачку. Колба с селеном и штенгель при непрерывной откачке обезгаживается нагревом мягким пламенем горелки, при этом удаляются остаточные следы нафталина и другие примеси. После достижения вакуума не хуже Па, участок колбы с селеном нагревают до и парения селена и образования его пленки на стенке колбы. Эту пленку 2-3 раза перегоняют со стенки на стенку для лучшего обезгаживания. После остывания колб до комнатной температуры их наполняют ксеноном под давлением 500 Па и отпаивают с заплавлением штенгеля до колбы 1 и образованием отростка 2, который затем при помощи цоколевочной мастики, закрепляют в цоколе 3.

При работе лампы колба 1 при помощи цоколя 3 устанавливается в ВЧ-индукторе. При подаче на индуктор напряжения от ВЧ-генератора в ксеноне возбуждается разряд, а через 1-2 мин разряд начинается в парах селена 4, но стабильный режим работы лампы устанавливается через 20-30 мин. При работе лампа излучает резонансную линию селена с длиной волны 203,99 нм, а также другие спектральные линии селена и ксенона.

Как выявлено экспериментально, опыт- ные образцы ламп с рабочим объемом колбы 1,1 -1,2 см при подводимой ВЧ мощности не более 8 Вт обеспечивают относительное увеличение интенсивности резонансного излучения селена в 1,3-1,5 раза по сравнению с известными при отношении интенсивности этого излучения к фоновому более 50, т. е. в 2,5 раза больше, чем у известных, значительно повышается стабильность излучения резонансной линии, а

срок службы превышает 250 ч. Выбор указанных оптимальных конструктивных параметров осуществлен опытным путем.

Использование нафталина в качестве разбавителя позволяет вводить микродозы селена в составе твердой смеси, например в виде гранул, что проще, чем в виде жидкости; нафталин при обычных температурах не реагирует с селеном и большинством других рабочих веществ (кроме щелочных металлов); смесь вводят в колбу в относительно больших количествах, что обеспечивает точность дозировки микродоз рабочего вещества с использованием обычного технологического оборудования; удаление разбавителя из колбы тоже у1 рощается. так как нафталин при откачке в указанных условиях быстро улетучивается, а микродоза рабочего веп|ества. в частности селена, целиком остается в колбе. Последующие операции обеспечивают полное отсутствие в колбе следов нафталина.

Формула изобретения

1.Газоразрядная высокочастотная без- электродпая лампа, содержащая колбу из оптически прозрачного материала, наполненную селеном и ксеноном, отличающаяся тем, что, с целью улучшения ее оптических параметров без повьппепия потребляемой мощности при одновременном увеличении срока службы, удельное содержание селена в KO,:I- бе состав,1яет 0,14 --0,22 мг/см , а дав,тение ксенона находится в пределах 450 --550 Па.

2.Способ изготовления газоразрядной высокочастотной безэлектродной ,пам11ы, включающий изготовление с.меси рабочего вещества с разбавителем, введение дозы смеси в объем колбы, удаление разбавителя, откачку колбы и обезгаживание, наполнение ее инертным газом и герметизацию, отличающийся тем, что, с целью у.пучшения качества ламп при одновременном снижении трудоемкости и повьппения выхода годных ламп, в качестве разбавителя используют нафталин, а его у.чаление из колбы осуи1,е- ствляют путем откачки ее при одновременном юдогреве до 30-45°С.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к газоразрядным лампам без электродов внутри баллона, предназначенным для использования в атом- но-абсорбционной и атомно-флуоресцентной аппаратуре. Целью изобретения является улучшение оптических параметров лампы и увеличение ее срока службы при снижении трудоемкости изготовления и повышении выхода годных изделий. Кристаллический нафталин смешивают с порошком селена 4. Для обеспечения заданной концентрации селена в смеси в 100 г смеси должно быть 2 г селена. Смесь перемешивают в шаровой мельнице до образования однородной мелкозернистой массы. Готовую смесь развешивают по дозам, равным 10 мг. Для удаления нафталина из колб используют вакуумную установку с форвакуумным насосом и вакуумной ловушкой. Если колбу 1 подогревают до 90-40°С. через 5-10 мин в ней не остается видимых следов нафталина. После остывания колбы до комнатной температуры ее наполняют ксеноном под давлением 500 Па и отпаивают. 2 с. п. ф-лы, 1 ил. (О (Л / . --УУЧ ЧЧ чЧЧЧЧУЧ 1 : ч 1 // 1чЭ оо to го со со