Спектральная лампа Советский патент 1992 года по МПК H01J61/02 

Изобретение относится к газоразрядным приборам, в частности к источникам спектрального излучения, и предназначено для использования в различных спектрофо- тометрических устройствах.

Известна спектральная лампа в виде колбы с оптически прозрачным окном, в которой размещены кольцевой анод и полый катод, содержащий легколетучие металлы. Полость катода представляет собой канал правильной цилиндрической формы, резко сужающийся по диаметру у выходного отверстия, образуя ступенчатый барьер, препятствующий выходу паров легколетучих металлов. Недостаток данной лампы заключается в относительно невысокой интенсивности резонансного излучения, увеличения которого невозможно достичь без значительного роста тока тлеющего разряда. В свою очередь, при большом токе газового разряда возрастает температура катода и увеличивается вынос паров легколетучих металлов из полости катода, Это отрицательно сказывается на работе лампы.

Наиболее близка к предлагаемой спектральная лампа, содержащая колбу с оптически прозрачным окном, полый катод, кольцевой анод и штыревой изолированный электрод (анод), расположенный концент- рично внутри полости катода.

Недостаток данной лампы заключается в неприспособленности ее конструкции для получения спектров легколетучих элементов. Удаленность анода от рабочей поверхности катода не позволяет получить равномерного распыления материала со всей его поверхности. Активная диффузия свободных атомов металла из зоны возбуждения в объем лампы ограничивает возможность получения резонансного излучения высокой интенсивности.

Цель изобретения -создание источника спектрального излучения легколетучих химических элементов с высокой интенсивностью излучения и низким расходом материала катода.

Указанная цель достигается тем, что в спектральной лампе, представляющей собой колбу с оптически прозрачным окном, в

сл

с

XJ

О

-ч

СЛ

XI со

которой соосно расположены полый катод, кольцевой анод и штыревой электрод с изоляционным покрытием, который сам расположен внутри полости катода, внутренняя поверхность полого катода имеет форму эл- липсоида вращения, плавно переходящую в цилиндрический канал. Кольцевой анод при этом располагается внутри полости катода в центре эллипсоида вращения, симметрично относительно его поверхности. Полый катод выполнен из электропроводного и тугоплавкого материала. На егб внутреннюю поверхность наносят тонким слоем легколетучее вещество, спектр которого необходимо получить.

При подаче напряжения на кольцевой анод и полый катод между ними зажигается тлеющий разряд. Их форма и взаимное пространственное расположение обеспечивают равномерность распыления материала с поверхности катода. Ограниченность и замкнутость пространства газового разряда обеспечивают высокую концентрацию паров легколетучего вещества при небольшом токе тлеющего разряда. Для увеличения концентрации свободных электронов в полости катода на штыревой изолированный электрод подают постоянный или импульсный положительный потенциал. В результате этого у его поверхности образуется объемный отрицательный заряд с большой пространственной плотностью свободных электронов, способных возбуждать атомы различных химических элементов.

Увеличение интенсивности излучения в данной конструкции достигается за счет увеличения концентрации паров металла в зоне возбуждения при тех же значениях тока тлеющего разряда, а также за счет увеличения протяженности активной излучаю- щей зоны.

На фиг. 1 изображен общий вид спектральной лампы; на фиг. 2 представлена схема анодно-катодного узла спектральной лампы для легколетучих элементов.

Спектральная лампа представляет собой колбу 1 с оптически прозрачным окном 2, в которой соосно расположены полый катод 3, кольцевой анод 4 и штыревой электрод 5 с изоляционным покрытием 6. Полость катода 3 имеет форму эллипсоида 7 вращения, плавно переходящего в цилиндрический канал 8 (фиг. 2). Штыревой изолированный электроде размещен внутри полости катода 3. Кольцевой анод 4 расположен внутри полости катода 3, симметрично относительно ее поверхности, в центре эллипсоида 7 вращения. Легколетучее вещество, спектр которого необходимо получить, тонким слоем 9 покрывает поверхность полости катода в той ее части, где она имеет форму эллипсоида 7 вращения. Объем лампы заполняют инертным газом.

Спектральная лампа работает следующим образом.

Между кольцевым анодом 4 и полым катодом 3 зажигается тлеющий разряд. При этом происходит распыление материала покрытия 9 с поверхности полости катода 3. В то же время, при подаче постоянного или переменного положительного потенциала на штыревой изолированный электрод 5 около его изолированной поверхности 6 возникнет объемный отрицательный заряд с большой пространственной плотностью свободных электродов, что, в свою очередь, приводит к увеличению числа возбужденных атомов вещества внутри полости катода и к росту интенсивности резонансного излучения лампы.

Формула изобретения Спектральная лампа, содержащая колбу с оптически прозрачным окном, в которой расположены соосно кольцевой анод и полый катод с размещенным в его полости штыревым электродом с диэлектрическим покрытием, отличающаяся тем, что, с целью увеличения интенсивности излучения и расширения функциональных возможностей путем обеспечения получения спектров легколетучих элементов, внутренняя поверхность полого катода имеет форму эллипсоида вращения, плавно переходящего в цилиндр, а кольцевой анод расположен в центре эллипсоида.

.о Э-4

У / / А / /.

Использование: в источниках спектрального излучения для применения в спектрофотометрических устройствах. Сущность изобретения, Спектральная лампа содержит колбу с окном для выхода излучения, в которой расположены соосно полый катод, кольцевой анод и штыревой электрод с изоляционным покрытием, расположенный внутри полости катода. Для получения спектров легколетучих элементов внутренняя поверхность полого катода имеет форму эллипсоида вращения, плавно переходящего в цилиндр. Кольцевой анод расположен в центре эллипсоида. 2 ил.

Фиг,

.Фиг. 2