Газоразрядная безэлектродная высокочастотная лампа Советский патент 1992 года по МПК H01J65/04 

. . б 12 ю s . з г

Изобретение относится к электротехнике, а именно к газоразрядным осветительным лампам без электродов внутри баллона, излучающим спектры химических элементов и предназначенным для использования в атомно-абсорбционной и атомно- флюоресцентной аппаратуре.

Известны высокочастотные безэлектродные лампы с дополнительной ВЧ-катуш- кой, обеспечивающей концентрацию ВЧ-поля в зоне колбы, за счет чего ухудшаются электрические и оптические параметры лампы.

Однако конструкции ламп эффективны лишь в СВЧ-диапазоне, т.е. требуют сложного оборудования для работы.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является газоразрядная безэлектродная ВЧ-лампа, содержащая герметичную колбу из оптически прозрачного материала, заполненную инертным газом и рабочим веществом, соосно установленную внутри цилиндрического ва- куумированного баллона из диэлектрического материала с окном для выхода излучения, при этом на баллоне установлены ВЧ-катушка возбуждения, окружающая колбу, и дополнительная катушка со стороны выхода излучения лампы, один конец которой соединен с ближайшим концом катушки возбуждения, другой конец которой подключен к ВЧ-генератору, причем катушка возбуждения соединена с противоположным от нее концом дополнительной катушки, между указанными катушками имеется зазор, не превышающий 0,5 диаметра колбы, а вершина купола колбы со стороны выхода излучения расположена в плоскости торца дополнительной катушки, образованного витком со свободным концом.

Недостатком известной лампы является то, что у части образцов ламл оказываются низкими отношение сигнал - фон, надежность зажигания разряда в колбе и стабильность излучения этого разряда, причем этот недостаток чаще появляется уже после начала эксплуатации лампы, так что предвари- тельный отбор ламп по параметрам оказывается неэффективным. Анализ показал, что причиной указанного является возникновение паразитного разряда в объеме вакуумной рубашки, что в условиях известной лампы с дополнительной ВЧ-катушкой наблюдается гораздо чаще, чем в других известных лампах с вакуумной рубашкой из-за резкого возрастания неоднородности ВЧ-поля.

Целью изобретения является повышение интенсивности излучения спектральных линий к фоновому излучению, надежности зажигания и стабильности излучения.

На чертеже изображена конструкция лампы.

Газоразрядная безэлектродная ВЧлампа содержит герметичную колбу 1. заполненную инертным газом и рабочим веществом-излучателем, соосно установленную при помощи отростка 2 и трубки 3

0 внутри герметичной вакуумированной оболочки 4, имеющей на торце со стороны выхода излучения окно 5, прозрачное для выхода излучения. Оболочка 4 имеет конусное расширение 6, к торцу которого прива5 рено окно 5. На поверхности оболочки 4 установлены две ВЧ-катушки: катушка 7 возбуждения и дополнительная катушка 8. Катушка 7 окружает колбу 1, ее конец 9 со стороны выхода излучения подключен к об0 щему проводнику 10 печатной платы, а другой конец 11 подсоединен к ВЧ-генератору, Конец 12 катушки 8 со стороны окна также присоединен к общему проводнику 10, а другой конец 13 катушки 8 свободен (не

5 подключен) и отделен от катуш ки 7 зазором, равным 0,2-0,5 диаметра колбы 1, причем купол последней, выводящий излучение, расположен в плоскости витка катушки 8, образованного свободным концом 13. Все

0 указанные детали и узлы размещены в металлическом корпусе 14, служащем также ВЧ-экраном и теплорассеивающим радиатором.

В конкретных образцах колба 1 с отро5 стком 2, трубка 3, оболочка 4 с конусным расширением 6 и выходным окном 5 выполнены из кварцевого стекла, прозрачного для ультрафиолетового излучения (аналитические спектральные линии большинства ра0 бочих веществ находятся в УФ-области спектра). Диаметр колбы 1 10 мм, диаметр оболочки 4 в ее цилиндрической части 13-16 мм, катушки 7 и 8 намотаны на оболочке 4 медной проволокой диаметром 0,8 мм, ка5 тушка 7 имеет 4-6 витков, катушка 8-7-12 витков, емкость конденсатора 14 3-6 пФ, транзистор 13 типа КТ-934 Б, В этих условиях рабочая частота лампы находится в пределах 90-130 МГц.

0 Колба 1 наполнена ксеноном под давлением 400-600 Па, в нее также введено рабочее вещество (химический элемент или его гэлогенил) в количестве около 1 мГ, а в случае щелочных металлов также алюминий

5 или кремний в количестве около 0,5 мГ (конкретные количества зависят от конкретного рабочего вещества, а также от объема колбы 1). Оболочка 4 Ъткачана до давления порядка 10 Па. Катушки 7 и 8 с натягом закреплены на печатной плате, на которой собрана

и схема ВЧ-генератора, поэтому лампа компактна, а длина соединительных ВЧ-про- водников минимальна, все это обеспечивает стабильность параметров лампы и минимальные потери ВЧ-энергии.

Диаметр конического расширения 6 и его оптимальное удаление от колбы 1 определяются экспериментально. В образцах, где наибольший диаметр расширения 6 (т.е. его диаметр на торце оболочки 4) более 27 мм (т.е. более 2,7 диаметра колбы 1), наблюдаются случаи, когда после зажигания разряда в колбе 1 разряд в объеме оболочки 4 в зоне расширения 6 не погасает, т.е. цель не достигается. Однако в образцах, где ди- аметр расширения 6 в наиболее широкой части, т.е. на торце, менее 24 мм (т.е. менее 2,4 диаметра колбы 1), перемещение ВЧ- разряда в оболочке 4 в зону расширения 6 неустойчивое, т.е. надежность зажигания ВЧ-разряда в колбе 1 недостаточная. Влияние на указанные процессы диаметра цилиндрической части оболочки 4 при его изменении в указанных пределах не обнаружено. Неустойчивость процесса перебро- са ВЧ-разряда в зону расширения 6, хотя его диаметр и в указанных оптимальных пределах, наблюдается также, если.расстояние от торца (т.е. внешней поверхности окна) расширения 6 до купола колбы 1 (или, что то же самое, до торца катушки 8 со свободным концом 13) более 40 мм, т.е. четыре диаметра колбы 1, в этом случае также не обеспечивается надежное зажигание ВЧ-разряда в колбе.

Лампа работает следующим образом.

При подаче ВЧ на катушках 7 и 8 появляется ВЧ-напряжение, достаточное для зажигания ВЧ-разряда в наполняющем колбу 1 газе. Если в объеме оболочки 4 также ока- зывается газ, ВЧ-разряд возникает сперва в объеме оболочки 4, в зоне вокруг колбы 1, что препятствует зажиганию разряда в колбе 1. Однако ВЧ-разряд в оболочке 4 сразу после зажигания скачком перемещается в зону конического расширения 6, после чего ВЧ-разряд зажигается в колбе 1, а в расширении 6 гаснет, и до следующего включения лампы в оболочке 4 разряд отсутствует, т.е. его отрицательное влияние на параметры лампы исключается. По мере разогрева колбы 1 разряд зажигается и в парах рабочего вещества, излучаемые которым спектральные линии выходят из лампы через окно 5.

Лампа имеет повышенную надежность зажигания в течение всего срока службы.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я .

Газоразрядная безэлектродная высокочастотная лампа, содержащая колбу из оптически прозрачного материала, заполненную инертным газом и рабочим веществом, соосно установленную внутри диэлектрической цилиндрической вакуу- мированной оболочки с выходным окном, на которой установлены высокочастотная катушка возбуждения, окружающая колбу, и дополнительная высокочастотная катушка со стороны окна, конец которой со стороны окна соединен с ближайшим концом катушки возбуждения, а другой конец катушки возбуждения подключен к высокочастотному генератору, причем зазор между указанными катушками равен 0,2-0,5 диаметра колбы, а вершина купола колбы со тороны окна расположена в плоскости торца дополнительной катушки, образованного витком со свободным концом, отличающаяся тем, что, с целью повышения интенсивности излучения спектральных линий к фоновому излучению, стабильности излучения и надежности зажигания, конец оболочки со стороны выхода излучения имеет коническое расширение, наибольший диаметр которого составляет 2,4-2,7 диаметра колбы, а расстояние от окна оболочки до купола колбы составляет 3-4 ее диаметра.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к газоразрядным осветительным лампам без электродов внутри баллона, излучающим спектры химических элементов и предназначенным для использования в атомно-абсорбционной и атомно- флюоресцентной аппаратуре. Целью изобретения является повышение надежности зажигания ламп, стабильности излучения и отношения интенсивности излучения спектральных линий к фоновому излучению. Лампа содержит колбу 1, заполненную инертным газом и веществом-излучателем, установленную в оболочке 4, имеющей окно 5 для выхода излучения. Оболочка 4 имеет конусное расширение 6. На оболочке 4 расположены катушки 7 возбуждения и дополнительная катушка 8, Катушки отделены зазором, равным 0,2-0,5 диаметра колбы. При появлении ВЧ-напряжения на катушках 7 и 8 в случае наличия газа в оболочке 4 ВЧ-разряд зажигается сначала в объеме оболочки 4 в зоне зокруг колбы 1, а затем скачком перемещается в зону конического расширения 6, после чего ВЧ-разряд зажигается в колбе 1. Наличие конического расширения увеличивает надежность зажигания в течение всего срока службы. 1 ил. у «S