СЕЛЕКТИВНЫЙ ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ИСТОЧНИК СВЕТА Советский патент 1973 года по МПК H01J61/28 

1

Изобретение относится к газоразрядным источникам высокоинтенсивного света, в частности к .импульсным лампам, предназна-ченным для использования в стробоскопии, светосигнальных устройствах, для олтической накачки активных .квантовых генераторов и т. д.

Известны .колструкции импульсных газоразрядных ИСТОЧН1И1КОВ света, в которых в наполненной рабочим газом разрядной колбе из оптически прозрачного материала размещена пространственная спираль, продольная ось которой совпадает с продольной осью каиала .разряда. Спираль, вьтолнен«ая из цилиндрического, в частн ости кварцевого, прутка уменьшает воздействие расширяющегося плазменного столба и ударных волн на конструкционные элементы .источника света. В результате увеличения общей поверхности диэлектрических стенок, ограничивающих газоразрядиую плазму, повышается удельная предельная энергия, П10ИВОди1мая в разряд. В процессе электрического пробоя разрядного промежутка при поглощении тепла спиралью происходит испарение двуокиси кремния с последующей ее диссоциацией на кремний и кислород, причем в этом случае появляются мощные линии излучения кремиия в ультрафиолетовой области, иа1Цриме1р в районе 250,6- 252,8 нм, 288,1 нм, что повышает (по сравнению с аналогичны ми ксеноновыми импульсными лампами, пе и.меющи:ми спиралей внутри разрядных оболочек) иитенсивность света в ультрафиолетовой области спектра и уменьшает световой выход в видимом диапазоне, в частности в фиолетовом участке спектра.

Однако газоразрядные лампы с внутренней пространственной спиралью имеют низкий спектральный к. п. д. излучения в видимой

и инфракрасной областях спектра, в то время как для многих практических целей, например для нака.чки твердых и жидких активных тел ОКГ, требуется свет видимого диапазона длин волн. Кро.ме того, пр.и использоваНИИ такого источнпка света происходит запирание выхода ультрафиолетового излучения при поглощении его слоем расплавленного кварца, который образуется при больших энергиях разряда на внутренней поверхности

разрядной колбы. Это уменьшает к. л. д. преобразования электрической энергии в световую.

Цель изобретения - увеличение светового выхода в -более длинноволновой части спектра и спектрального к. п. д. излучения, а также повышение предельной энергии разряда. Это достигается путем увеличения диэле|Ктрической поверхности, ограничивающей газоразрядную зону импульсного источника

света, и преобразования ультрафиолетового

излучения разряда в более дливноволновое. Для этого в (разрядной части колбы монтируют простралствеиную спираль из оптически прозрачнОЙ цилиндрической трубки. Продольная ось спирали совпадает с продольной осью разрядной части колбы, а в цил,индрическую трубку помещают жидкое, газообразное или парообразное вещество, преобразующее ультрафиолетовое излучение в более длинноволновое. При этом витки пространственной спирали в одншм |Из вариантов конструкции изобретения размещены в разрядной части 1колбы и соприкасаются с поверхностью той части колбы, которая предназначена для выхода излучения. Рабочее вещество в виде газа или пара выбирают ИЗ соединений галогенводородов, окислов азота галогенов или их кислородных кислот при давления 1 - 10 атм. В качестве ра.бочего вещества, преобразующего ультрафиолетовое -излучение в более длинноволновое, выбирают, например, Вгз, СЬ, Ь, ПВг, НС1, HI, NjO или НЮз.

Некоторые варианты конструкции предлагаемого изобретения имеют выводы концов полой спирали для подключения к рецнркуляционной установке, в других вариа:нтах концы спирали, заполненной веществом, преобразующиам спектр излучения, герметично закрыты, а вся спираль полностью помещена в газоразрядную колбу.

В качестве примера диссоциации галоидводородных соединений под действием ультрафиолетового излучения можно привести механизм процесса распада хлористого водорода.

НС1(Е-) -1- hv( 380«.,)i) - H(2S) -Ь С1(Ф) (1)

CieP) -1- С1{Ф) - С12(П,„ или зп„,,) (2)

ОзСП нИлиЗПои) (iSq) + hv(550«.M) (3)

Следовательно, диссоциация молекулы под действием коротковолнового излучения приводит к ие)которым вторичным процессам, идущим с выходом светового излучения в более длинно волиовой области спектра. В частности, в данном случае происходит дезактивация электронно:возбуждеипой молекулы СЬ с переходом в основное состояние (реакция 3) с испусканием фотона. Существенную роль играет также механизм возбунедения колебательных уров(ней молекул нереизлучающих веществ в результате тепловых столкновений молекул друг с другом и с горячей стенкой, так как при дезактивации колебательного возбуждения излучается свет ближней инфракрасной области. При этом полосы испускаиия света достаточно широки, что объясняется большим наборам колебательных уровней, на которые возбуждены молекулы, и находятся в интервале 800-1100 нм

длин вОЛ|Н.

Поскольку коэффициент поглощения света веществом пропорционален плотности этого вещества, то для увеличения эффективности трансфор.мации излучения необходимо увеличить давление переизлучающих свет газа или пара. Увеличение давления внутри спирали, находящейся в разрядной колбе, способствует также ее упрочнению, так как давление ионизирующего газа в момент разряда достигать 5 - 20 атм и выше.

Па фиг. 1 изображен газоразрядный источник света П-образного типа, вид сбоку (продольный разрез); на фиг. 2 - газоразрядный источник света прямого типа, вид сбоку (с частичным разрезом)

Газоразрядная лампа (см. фиг. I) нредставляет собой П-образную разрядную колбу }, выг10Л1неи ную из пла1вленного К1варца i наполненную ксеноном до давления 300 мм рт. ст., с цилиндрической разрядной камерой 2 диаметром 11,5 мм и длиной 120 мм между электродами, сечение которой постоянно по длине. Колба имеет -ножку 3 и токовводы 4 .

В колбе размеще)а цилиндрическая пространственная спираль 5, выполненная из оптически прозрачной кварцевой трубки с толщиной станки 0,5 мм и внутренним диаметрОМ 2 мм. Спираль заполнена газообразным или парообразным веществом, преобразующи,м ультрафиолетовое .излучение в более

длинноволновое, а концы спирали герметич,но выведены из оболочки для подключения к рециркуляциона-юй установке. Источник света имеет одинаковые по конструкции электродные узлы, каждый из которых содержит

электрод 6 из торировашюго вольфрама, запрессованный в нолый держатель из ковра, снабженный кольцевым с размещенным на нем полым металлическим цилилдро.м 7. Между эти.м цилинд зо М и нож.кой

3 .колбы имеется кольцевой зазор, который заполняется средства.ми герметизации, в частности припое.м олово-титан 8. Цилиндрическая полость А предназначается для охлаждения электродов при эксплуатации источника света в режи.лге часто повторяющихся вспышек.

Второй вариант конструкции источника света (см. фиг. 2) отличается тем, что пространственная спираль 5 размещается в колбе / таким образом, что ее боковая поверхность соприкасается с визтренней поверхностью колбы, концы спирали герметично запаяны, а сама спираль упирается в боковые

поверхности электродов.

Импульсные газоразрядные источники света описанных конструкций испытывали в режиме одиночных вспышек в разряднол контуре со следующими пара метрами:

емкость на копительной батареи конденсаторов С ISffO мкф; индуктивность цепи L 45 мкгн; напряжение на конденсаторах 1500-3000 в; предельная энергия вспыщки 6100 5ж.

Предмет изобретения

1. Селективный газоразрядный источник света, содержащий электродные узлы, размещенные в наполненной рабочим газо.м или наром разрядной колбе, и смонтированную внутри колбы простраяствеННую спираль ,из онтнчеоки нрозрачного материала, частично затеняющую ствн.ки колбы, отличающийся тем. что, с целью увеличения светового выхода в более длинноволновой части снектра и спектрального к. iH. д. излучения, а также повыщения предельной энергии разряда, нространственная снираль выполнена в виде трубки, занолне;П10й веществом, преобразуюЩИм ультрафиолетовое излучение разряда в более длинноволновое.

2.Источник света по п. 1, отличающийся тем, что концы пространственной спирали выведены из разрядной колбы для подключения к системе рециркуляции вещества, трансфор.мИрующего излучеиие.

3.Источник света но пп. 1 и 2, отличающийся тем, что пространственная спираль заполнена рабочим веществом под давлением 1 - 10 атм.