П Т Советский патент 1973 года по МПК H01J61/90 

1

Изобретение относится к газоразрядным источникам света, в частности импульсным лампам, предназначенным для получения многократных интенсивных световых вспышек используемых для оптической накачки активных лазерных сред, в том числе жидких сред на основе органических красителей.

Известны илшульсные лампы, -внутри трубчатой кварцевой колбы которых коаксиально размещен цилиндрический стержень, упирающийся концами в электродные узлы. Недостатками импульсных ламп подобного типа являются сравнительно низкие предельные и допустимые энергии электрического разряда особенно при эксплуатации в режиме коротких вспышек, связанные с разрущением колбы в процессе работы под действи.ем механических и термических ударов расширяющихся потоков газоразрядной плазмы, падающих и отраженных ударных волн, а также сравнительно невысокая яркостная температура излучающей плазмы.

Целью изобретения является увеличение предельной э тергин разряда и повышение яр«остиой температуры излучающей плазмы.

Поставленную цель достигают путем увеличения поверхности диэлектрической стенки, ограничивающей газоразрядную плазму в колбе, за счет введения в колбу но всей ее длине стержней или трубок круглого сечения

из-оптически прозрачного материала, механически соединенных между собой на противоположных концах диэлектрическими кольцами или колпачками, упирающимися в нерабочие

части электродных узлов или торцовые стенки колбы соответственно и таким образом, чтобы стержни или трубки располагались в разрядной части колбы и примыкали по образующей своей боковой поверхностью к внутренней поверхности колбы. При этом продольная ось указанных стержней или трубок должна совпадать с продольной осью разрядной части колбы, а расстояние между стержнями или трубками в оптимальном случае, по крайней

мере, должно быть равно их диаметру.

Цилиндрические стержни или трубки в одном из вариантов конструкции выполняют из более тугоплавкого материала по сравнению с материалом колбы лампы. Например,

в колбе из стекла ЗС-5 монтируют цилиидрические прутки из плавленного кварцевого стекла и соединяют на противополол ных концах кварцевыми кольцами или колпачками с внешним диаметром, близким к внутреннему

диаметру трубчатой колбы.

В предложенном газоразрядном источнике света повышена удельная предельная энергия, подводимая в разряд, в результате увеличения диэлектрической поверхности, ограничивающей газоразрядную плазму, за счет распределения тепловой энергии в момент вспышки между поверхностью стенок колбы и повер: 1Но.стЯ(М.и цилиндрических стержи-ей ил.и трубок; уменьшено ударное воздействие на стенки колбы лампы фронта радиально расширяющегося плазменного столба и ударных волн; увеличена яркостная температура слоев газоразрядной плазмы, примыкаюш,их к внутренней поверхности колбы лампы и вносящих основной вклад в общее излучение источника света за счет многократных столкновений между собой падающих и отраженных ударных волн и потоков газоразрядной плазмы.

На фиг. 1 изображен газоразрядный источник света прямого типа, вид сбоку с частичным разрезом; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - газоразрядный источник света П-образного типа, вид сбоку с частичным разрезом; на фиг. 4 - схема, поясняющая работу источника света.

Показанный на фиг. 1 и 2 источник света имеет прямую трубчатую колбу / из кварцевого стекла, наполненную ксеноном до давления 200-400 мм рт. ст. Длина разрядного промежутка колбы 120 мм, диаметр разрядной камеры. 11,6 мм. В разрядной камере 2 размещены четыре цилиндрических стержня или трубки 3 с внещним диаметром 3 мм, механически соединенные между собой на противоположных концах при помощи колец 4 и 5, выполненных из того же материала, что и стержни или трубки, например из кварцевого стекла.

Стержни или трубки атредназяачены для увеличения диэлектрической поверхности, окружающей разрядную камеру, «а которую -распределяются тепловые и механические нагрузки при работе лампы. В ножках 6 разрядной колбы смонтированы одинаковые по конструкции электродные узлы, каждый из которых содержит электрод 7 из торированного вольфрама, запрессованный в полый держатель 8 из ковара, который снабжен выступом для закрепления кольца 4 или 5.

Кольца также окружают рабочие электроды, упрочняя приэлектродные участки колбы и предохраняя их от воздействия высоких температур, возникающих за отраженными от электродов ударными волнами в результате торможения потоков расширяющейся плазмы. Полый держатель 8 имеет кольцевой выступ с размещенным на нем металлическим цилиндром 9. Кольцевой зазор между ножкой колбы 6 и цили«др01М 9 залолвее припоем 10 (олово-титан). Цилиндрическая полость // служит для подвода хладагента при аксолуатации источника света в стробоскопическом режиме.

Показанный на фиг. 3 другой вариант конструкции источника света, выполненный в П-образной разрядной колбе, отличается от описанного выще тем, что цилиндрические стержни или трубки механически соединены между собой на противоположных концах кол1пач,ка1М.и 12 w. 13 с плоским деом, утирающимися в торцовые стенки колбы. Колпачки

могут быть приварены на ко1щах трубчатой колбы, как это показано на фиг. 3, и герметизировать ее.

На фиг. 4 показан поперечный разрез разрядной камеры 2 с размещенными в ней цилиндрическими стерл нями 3 и внешним электродом поджига разряда 14.

Предполагается, что на стенке колбы вблизи электрода поджига начинается разряд, в

результате чего происходит образование и

расширение газоразрядного шнура от .того

места разрядной камеры, где расположен

электрод поджига.

Расширяющийся со сверхзвуковой скоростью шнур плазмы порождает ударные волны.

Последовательное во времени прохождение

радиальных здарных волн и фронтов плазмы

показано полукруглыми линиями.

При достижении поверхности цилиндрических стержней ударные волны и потоки плазмы отражаются от них под разными углами и сталкиваются между собой. При этом происходят также столкновения ударных волн и потоков плазмы, отраженных как от поверхности цилиндрических стержней, так и от поверхности трубчатой колбы. В оптимальном случае, когда расстояние между цилиндрическими стержнями или трубками примерно равно их диаметру, будут происходить одновременно столкновения ударных волн и потоков плазмы, отраженных от двух соседних стержней и от поверхности трубчатой колбы. При столкновениях кинетическая энергия движения частиц и скачков уплотнения переходит

в тепловую, вследствие чего увеличивается температура плазмы преимущественно тех слоев, которые примыкают к поверхности колбы. Самопоглощение тонких слоев плазмы незначительно, и поэтому при увеличении их

температуры значительно повыщается выход излучения. Увеличение яркостной температуры соответствует также повышению выхода ультрафиолетового излучения.

Одновременно при этом происходит демпфирование механических нагрузок, возникающих при падении ударных волн и потоков газоразрядной плазмы, с уменьшением ударного импульса за счет того, что сначала ударные нагрузки воспринимаются колбой через цилиндрические стержни или трубки, а затем уже непосредственно самой колбой.

Предмет изобретения

1. Газоразрядный источник света, содержащий наполненную рабочим газом трубчатую разрядную колбу с заключенным в ней элементом из оптически прозрачного материала, служащим вместе со стенками колбы для ограничения и стабилизации газоразрядной плазмы, отличающийся тем, что, с целью увеличения предельной удельной энергии разряда и повышения механической прочности колбы, указанный элемент выполнен в виде нескольких диэлектрических стержней, размещенных вблизи стенок колбы по всей длине

ее излучающей части симметрично относительно продольной оси и механически соединенных на противоположных концах с помощью диэлектрических деталей.

2.Источник света по п. 1, отличающийся тем, что диэлектрические детали выполнены в виде колец.

3.Источник света по пп. I и 2, отличающийся тем, что кольца выполнены из термоff 7ff

стойкого материала и расположены на уровне рабочих частей электродных узлов.

4.Источник света по п. 1, отличающийся тем, что диэлектрические детали выполнены в виде колпачков.

5.Источник света по п. 1, отличающийся тем, что диэлектрические стержни расположены на расстоянии один от другого, по меньшей мере, равном их диаметру. в

. 2

77

/J

/ 2

Фи

PU2 5