Газоразрядная безэлектродная высокочастотная лампа Советский патент 1993 года по МПК H01J65/04 

Изобретение относится к электротехни- , а именно к газоразрядным осветитель- йым лампам без электродов внутри раллона, излучающим спектры химических Элементов и предназначенным для использования в атомно-абсорбционной и атомно- флюоресцентной аппаратуре.

| Целью изобретения является повы- 1иение интенсивности излучения лампой Аналитических спектральных линий и отно- иения этой интенсивности к интенсивности фонового излучения при снижении потребЬяемой лампой мощности, а также увеличение надежности.

На чертеже изображена предложенная лампа.

Газоразрядная безэлектродная ВЧ- лампа содержит герметичную колбу 1, заполненную рабочим газом и веществом, установленную при помощи отростка 2 и трубки 3 внутри герметичного вакуумиро- ванного баллона 4, имеющего на торце со стороны выхода излучения окно 5, прозрачное для аналитических спектральных линий. На поверхности баллона 4 установлена система ВЧ катушек: катушки возбуждения 6, катушка зажигания 7 (могут быть и другие катушки для достижения дополнительных

эффектов), аналогично прототипу. Катушка 6 окружает колбу 1, ее конец со стороны выхода излучения подключен к общему проводнику 8 печатной платы, а другой конец подсоединен к базе В Ч транзистора 9 (схема транзисторного автогенератора аналогична использованной в прототипе). Конец катушки 7 со стороны выхода излучения так- же присоединен к общему проводнику 8 (т.е. соединен с соответствующим концом катушки 6), а другой конец катушки 7 свободен (не подключен). Купол колбы 1, выводящий излучение, расположен в плоскости витка катушки 7, образованного свободным кривом. Основание 10 баллона 4 плотно установлено в теле теплопроводного диска 11, соединенного с поверхностью полого цилиндра (экрана) 12. Экранирующая перегородка 13 защищает схему ВЧ-генератора, установленную в корпусе 14, от интенсивного ВЧ-поля катушки 6. Подвод постоянного тока к ВЧ-генератору лампы осуществляется по проводам 15 и 16. Экранирующий цилиндр 12 прочно соединен с корпусом 14 с обеспечением надежного электрического контакта, что необходимо для стабильной работы ВЧ-генератора. Выходное окно 5, как и в случае прототипа, расположено на коническом расширении баллона 4. Лампа может иметь и другие конструктивные особенности, для достижения других эффектов.

. . В конкретных образцах колба 1 с отростком 2, трубка 3, баллон 4с окном 5 выполнены из кварцевого стекла, прозрачного для коротковолновых спектральных линий. Диаметр колбы 1-10 мм, диаметр баллона -4 в его цилиндрической части - 16 мм, катушки 6 и 7 намотаны на баллоне 4 медной проволокой диаметром 0,8 мм. Транзистор 9 типа КТ-934Б. Колба 1 наполнена ксеноном под давлением 400-600 Па, в нее также введено рабочее вещество (химический элемент или его соль) в количестве порядка 1 мг (уточняется в зависимости от элемента), Баллон 4 откачан до давления около 10 Па. Цилиндрический экран 12 и корпус 14 выполнены из алюминиевого или медного сплава, и соединены любым известным способом. Диск 11 может быть также металлическим, в этом случае надобностью металлическом экране 13 отпадает, а основание 10 баллона 4 устанавливается в углублении соответствующей формы в диске 11 с использованием циклевочной мастики, в этом случае, диск 11 по наружной поверхности сваривается с эк-. раном 11, с обеспечением надежного тепло- .вого контакта. В изготовленных образцах экран 13 выполнен из медной фольги и служит также для предотвращения попадания

материала диска 14 (эпоксидный компаунд с добавкой кварцевого порошка) в объем корпуса 14, занятый схемой ВЧ генератора. Для изготовления, такой конструкции собранная лампа устанавливалась вертикально, и в цилиндр 12 заливалась определенная доза эпоксидиого компаунда, затем, лампа выдерживалась в таком положении до от- верждения компаунда, при этом, образующийся диск 11 оказывается монолитно соединенным как с основанием 10 баллона 4, так и с внутренней поверхностью цилиндра 12. Возможны и другие варианты конструкции диска 11, с сохранением сущности

5 изобретения. Размеры вдоль длины цилиндра зависят отматериала диска 11, согласно экспериментальным данным, если основание 10 баллона 4 целиком установлено в теле диска 11с обеспечением теплового

0 контакта по всей поверхности соприкосно-, вения, дальнейшее увеличение толщины диска 11 с точки зрения поставленной цели несущественно, и указанная толщина может быть больше по другим соображе5 ниям (в частности, технологическим), положительный же эффект достигается во всех случаях. Таким образом, если основание 10 . баллона 4 плотно установлено в теле диска 11, нет необходимости конкретизировать

0 материал диска и его размеры, т.к. согласно экспериментальным данным, поставленная цель достигалась во всех вариантах. Это легко объяснить тем, что, по сравнению с теплопроводностью системы отросток 2 и

5 трубка 3, по которым тепло отводится от колбы 1, условия дальнейшей передачи тепла через основание.10 и диск 11 на металлический цилиндр 12 гораздо более благоприятные.

0 Устройство работает следующим образом.

При подаче через провода 15 и 16 рабочего напряжения (10-12 В), схема автогенератора самовозбуждается, и на катушках б

5 и 7 появляется ВЧ-напряжение, под воздействием которого образуется ВЧ-поле в зоне колбы 1, в которой возбуждается разряд сперва в инертном газе, а затем, по мере разогрева колбы 1 и в парах рабочего веще0 ства. Кольцевой ВЧ-разряд в парах рабочего вещества сопровождается излучением его спектральных линий, которое проходит через купол колбы 1 и выходит наружу через окно 5. Избыток рабочего вещества образу5 ет тонкую (просвечиваемую) пленку в зоне контакта колбы 1 с трубкой 3, при этом, интенсивность излучения предложенной лампы и отношение сигнал-фон, по сравнению с известной лампой, существенно выше. Предполагается, что это является результатом распыления пленки рабочего вещества в результате бомбардировки заряженными частицами, в условиях ВЧ- разЬяда приобретающими достаточно большую энергию, и повышения в результате этого концентрации излучающих атомов в раз ядном объеме колбы 1. При этом, ста- бил ность излучения предложенной лампы выи е, чем известной, что можно объяснить ста илизацией условий теплоотвода от колбы I. Благодаря плотной установки баллона 4 посредством диска 11 в металлическом цилиндре 12, лампа устойчива к механически нагрузкам, возникающим во время ее замфны на другую, во время анализа различных химических элементов. Следует отметить, что в образцах ламп без трубки 3 повышения интенсивности излучения не наблюдалось, т.е. наличие трубки 3 существенно для достижения поставленной цели, формула изобретения Газоразрядная безэлектродная высокочастотная лампа, содержащая колбу из оптически прозрачного материала, заполненную инертным газом и рабочим .веществом, прикрепленную с помощью отростка к основанию окружающего ее диэлектрического

цилиндрического вакуумированного баллона, на котором установлена по меньшей мере одна высокочастотная катушка, причем колба контактирует с одним концом окружающей отросток диэлектрической трубки,

другой конец которой присоединен к основанию баллона, при этом баллон снабжен выходным окном и установлен внутри полого металлического цилиндра, отличающаяся тем, что, с целью повышения

интенсивности излучения спектральных линий и отношения этой интенсивности к интенсивности фонового излучения, при снижении потребляемой мощности и увеличения надежности, она снабжена диском,

плотно установленным внутри указанного полого цилиндра из теплопроводного материала, в теле которого установлено основание указанного баллона.

Использование: в газоразрядных осветительных лампах без электродов внутри баллона, излучающих спектры химических элементов, и предназначены для использования в атомно-абсорбционной аппаратуре, в гониометрах-спектрометрах и т.п. Сущность изобретения: колба из оптически прозрачного материала контактирует с концом окружающей отросток диэлектрической трубки. Другой конец трубки присоединен к .основанию баллона. При этом баллон снабжен выходным окном и установлен внутри полого металлического цилиндра. Основание баллона плотно установлено в теле дополнительного диска из теплопроводного материала. Его наружная поверхность соединена с внутренней поверхностью полого цилиндра. 1 ил. (Л