Спектральная газоразрядная лампа для атомной абсорбции Советский патент 1992 года по МПК H01J61/02 

Изобретение относится к спектральным источникам света, предназначенным для работы в аппаратуре атом- но-абсорбционного анализа.

Известны спектральные газоразрядные лампы с полым катодом, излучающие спектры различных химических элементов, содержащие колбу с окном для выхода излучения, анод и полый катод, имекхций внутреннюю разрядную поверхность в виде цилиндра, открытого с одной стороны, выполненного из материала , спектр которого необходимо получить. Анод имеет форму штыря и расположен в непосредственной близости к катоду. Лампа наполнена инертным газом до необходимого давления.

К недостатком ламп указанной конструкции относится большая величина нестабильности интенсивности излучения резонансных линий во времени, вызванная охлаждением катода в результате отбора части тепла от катода через электроизоляционную: трубку наполняющим инертным газом, что приводит к увеличению погрешности в измерении концентрации определяемых элементов.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является спектральная га-зоразрядная лампа, содержащая колбу с окном для выхода излучения, анод и полый катод, внутренняя поверхность которого выполнена из материала, спектр которого

1

СО

1

СП

317

необходимо получить. Полый катол по- мещен в стеклянную трубку. Пространство над катодной полостью ограничено экраном, предназначенным для осаж- дения продуктов распыления катода и ограничения поглощающей поверхности. Основным недостатком ламп известной конструкции является болыгая вели- чина нестабильности интенсивности излучения резонансных линий во времени, вызванная охлаждением катода в результате отбора части тепла от катода через электроизоляционную трубку инертным газом. Особенно это ха- рактерно для катодов, выполненных из сплавов, содержащих легкоплавкие и легколетучие элементы, когда незначительные изменения температуры катода приводят к значительным колеба- ниям концентрации нейтральных атомов материалов катода в разрядной полости и интенсивности излучения резонансных линий во времени. Это приводит к увеличению погрешности в измерении кон- центрации определяемых элементов методом атомной абсорбции.

Целью изобретения является повышение стабильности и интенсивности излучения резонансных линий во времени.

Указанная цель достигается тем, что спектральная газоразрядная лампа для атомной абсорбции, содержащая колбу с окном для выхода излучения и расположенные в ней соосно анод и полый катод, помещенный в электроизоляционную трубку, снабжена второй электроизоляционной трубкой, расположенной концентрично с первой и герметично с ней соединенной, так, что между ними образована замкнутая полость, давление в которой не превышает 1ИО мм рт.ст., а отношение диаметров и длин электроизоляционных трубок и полого катода удовлетворяет следующим соотношениям:

d«

d

1,

де d

(1,05-1,l5)V 1.15d, : ds

, и 1,

dЈ и

- диаметр и длина nep-i вой от катода электроизоляционной трубки , 2 - диаметр и длина второй от полого катода электроизоляционной трубки}

j 0

d k и Ij, - диаметр и длина полого

катодаJ djf - диаметр баллона лампы.

На фиг. 1 изображена спектральная, -газоразрядная лампа для атомной абсорбции , общий вид , на фиг. 2 - катодное анодный узел с электроизоляционными трубками, разрез.

Лампа представляет собой стеклянный баллон 1 цилиндрической формы с плоским окном 2 для выхода излучения, прозрачного в ультрафиолетовой части спектра. Анод 3 выполнен из никеля марки НП-2 и имеет форму цилиндра. Полый катод , внутренняя поверхность которого выполнена из материала, спектр которого необходимо получить, установлен в стеклянной трубке 5 с (зазором, удовлетворяющим выражению |сЦ (1,05-1,25)dK. Концентрично от- носительно катода и стеклянной трубки 5 установлена вторая стеклянная трубка 6, диаметр внутренней поверхности которой удовлетворяет соотноше,- нию dg 1,t5d - . Между боковыми поверхностями этих трубок образована яолость 7, из которой откачан воздух до давления, йе превышающего 1 Х10 мм рт.ст., через отросток 8. Катод, анод и стеклянные трубки смон1тированы на стеклянной ножке 9 с помощью молибденовых выводов 10. Анодный вывод внутри лампы для изоляции

от газового разряда, помещен в стеклянную трубку 11. Лампа наполнена инертным газом - неоном - до давления 9,0 мм рт.ст. Для подключения к источнику питания лампа снабжена

октальным цоколем 12 под стандартную ламповую панель, При подключении такой лампы к источнику питания между анодом 3 и разрядной полостью катода Ц зажигается тлеющий разряд

j в инертном газе. Продукты распыления катода в виде нейтральных атомов попадают в газовый разряд, возбуждаются там при соударении с электронами, и излучают спектральные ли0 нии, излучение которых через плоское окно 2 выходит из лампы,; В процессе работы лампы и по мере нагревания катода вакуумная среда в связи с отсутствием носителей не отбирает теп. ло от первой стеклянной трубки, гра- ничающей с катодом, что приводит к стабилизации температуры как на пер- ( вой стеклянной стенке, так и на ка- TOfleJ Это стабилизирует давление га

за внутри полости, электрические параметры, концентрацию нейтральных

1

атомов материала катода и интенсив-

ность излучения резонансных линий во времени.

Пример. Лампа представляет собой стеклянный баллон цилиндрической формы ф tC ,0 мм с плоским окном для выхода излучения, прозрач- ного в ультрафиолетовой части спектра. Анод выполнен из никеля марки НП-2 и представляет собой цилиндр 010 мм и длиной tO мм. Полый катод выполнен из сплава меди с цинком (содержание цинка 27%) 05,8 мм и длиной 20 мм. Разрядная полость катода имеет внутренний диаметр мм глубиной 10 мм. Концентрично относительно катода установлены две цилиндрические стеклянные трубки разного диаметра. Одна трубка $6,2 мм примыкает с, зазором 0,2 мм к боковой поверхности катода, причем в районе анода на длине 20 мм диаметр увеличен до 15 мм. Другая трубка имеет диамет 2k мм и длину 60,0 мм. Основания обеих трубок спаяны герметично между собой так, что между их боковыми поверхностями образуется полость, из которой через специальный отросток откачан воздух до давления 2Х ) мм рт.ст. Катод, анод и цилиндрические трубки собраны на стеклянной ножке с помощью молибденовых выводов 01,5 мм.

Лампа наполнена инертным газом - неоном - до давления 8,5 мм рт.ст. Для подключения к источнику питания лампа снабжена октальным цоколем под стандартную ламповую панель. Объем вакуумной полости регулируется изменением диаметра второй цилиндрической трубки.

Измерение нестабильности излучения резонансной линии цинка 213,S нм во времени (дрейфа) проводилось в анализаторе типа Спектр-5 в импульсном режиме. Для сравнения использовалась лампа ЛС-10 ТУ 8-18- 101-90, имеющая полый катод, выполненный из того же материала одной партии изготовления с диаметром внутренней полости 4,0 мм и длиной 10,0 мм.

За дрейф интенсивности излучения резонансной линии принимается монотонное изменение интенсивности излучения в течение 30 или 60 мин непре

S

0

5

рывной работы после времени входя лампы в стабильный режим эксплуатации от включения и установления рл бочес о тока лампы. Сигнал регистн- ровллся на самопишущем потенциометре регистрирующего устройств РУ-12 на шкале 10% в течение 60 мин после 30 мин прогрева лампы.

/

Результаты измерений при одном и том же напряжении на ЛЭУ-100 и щелях монохроматора, приведены в таблице.

Таким образом, стабильность интенсивности излучения аналитических линий во времени, т.е. в течение 60 мин непрерывной работы, в предлагаемой лампе на цинк по сравнению с лампой ЛС-10 улучшена в 3,3 раза, а за 1,0 мин -в 2,0 раза, что практически подтверждает улучшение стабильности.

Формула изобретения

I Спектральная газоразрядная лампа |для атомной абсорбции, содержащая колбу с окном для выхода излучения

и расположенные в ней соосно анод , и полый катод, помещенный в первую электроизоляционную трубку, отличающаяся тем, что, с целью повышения стабильности интенсивности излучения резонансных линий во времени, она снабжена второй электроизоляционной трубкой, расположенной концентрично с первой и герметично с ней соединенной так, что между HJ образована замкнутая пблость,

д&сцгение в которой не превышает

ЫО мм рт.ст., а отношения диаметров и длин электроизоляционных трубок и полого катода удовлетворяют следующим соотношениям:

d, (1,05-1,25)dK;

dz - 1, - df;

1, - ,

где dj и 1 - диаметр и длина первой электроизоляционной трубки ,

d2 и 1 - диаметр и длина второй электроизоляционной трубки , dR и 1К - диаметр и длина полого

катода , d % - диаметр баллона.

213,9 25

2Т3.9 25

6,0

о,з

1,8

0,15

Использование:- в спектральных источниках света, предназначенных для аппаратуры атомно-абсорбционногг анализа. Сущность изобретения: полый катод размещен внутри двух расположенных коаксильно электроизоляционных трубок, соединенных герметично, при этом между ними образована замкнутая полость, давление в которой не превышает рт.ст Отношения диаметра и длины электроизоляционных трубок и полого катода удовлетворяют следующим соотношениям: d4 (1,05-1,25)dK; d2 5, i, 1г± 21k, где d 1,15d, - d и 1( - диаметр и длина первой электроизоляционной трубкиJ dg и 1 - длина и диаметр второй электроизоляционной трубки; dк и lk - диаметр и длина полого катода j dЈ-диаметр баллона. 2 ил., 1 табл. § №

Фиг J

Ј

ЧЬг.г