Газоразрядный источник света Советский патент 1980 года по МПК H01J61/94 G01J3/10 

(54) ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ИСТОЧНИК СВЕТА

1

Изобретение относите к источникам оптического излучения, а именно, к газоразрядным трубкам, применяемым для спектроскопических исследований газоразрядной плазмы паров различных 5 веществ, а также к газоразрядным тру,бкам для лазеров.

Известны,газоразрядные трубки с разрядом в полом катоде различной конструкции Cl , 2 и И.О

Известна также газоразрядная трубка, электроды которой выполнены в виде тепловых трубок, содержащих полый токопроводящий цилиндр, на внутренней поверхности которого расположен по- 15 ристый материал (стеклянная пряжа, попористая керамика), Такое выполнение уменьшает рабочую температуру электро.дов. t

Известные газоразрядные трубки обладают недостаточно большим сроком службы, так как при испарении исследуемые вещества попадают на концевые участки, через которые ведется наб- 25 людение излучения.

Из известных газоразрядных трубок наиболее близкой по технической сущности к предложенной является газоразрядная трубка, содержащая цилиндр из ЗО

токопроводящего материала, в который помещено исследуемое вещество и торцы которого соединены- с камерами из электроизолирующего материала, заполненными буферным газом, по меньшей мере в одной из которых помещен электрод и нагревательный элемент полого цидиндра 5 .

При испарении исследуемого вещества его пары попадают в камеры, что приводит к сокращению срока службы. Это особенно сильно проявляется при исследованиях паров химически активных веществ (например, щелочных металлов) .Давление исследуемого вещества можно определить лишь косвенноj измеряя температуру полого цилиндра, что приводит к снижению точности измерения параметров газоразрядной плазмы исследуемого вещества. Кроме того,

.20 в известной газоразрядной трубке трудно получить, особенно вблизи краев зон нагрева, достаточно однородное распределение плотности паров исследуемого вещества вдоль оси трубки, необходимое для точных спектроскопических измерений параметров т-азоразрядной плазмы исследуемого вещества, в том числе плазмы газоразрядных лазеров. Цель изобретения - повышение срока службы газоразрядного источника веTcl,-,..., ,....-, -,,.. ...- ,---:--- ------.-:с этой целью в газоразрядном источнике света, содержащем токопроводящий полый цилиндр с помещенным в него исследуемым веществом, торцы которого соединены с камерами из электроизолирующего материала, заполненнымй буферным газом, электрод, поМ€ щенный по меньшей мере внутри одной камеры, по меньшей мере на одном кон це полого цилиндра установлен охлажДс1ющий элемент, а на внутренней поверхности полого цилиндра располржен а Ксшиллярнаясистема. Кроме того, охлаждающие элементы выполнены- в виде камер с возможностью протекания через них газа или жидкости, а капиллярная система выполнена в виде сетки. Камеры могут быть связаны между собой дополнительным гаэопроводятим каналом. С наружной стороны в средн ей части полого цилиндра может быть установлен нагревательный элемент. Рабочее вещество, находящееся: вну три полого цилиндра при нагревании испаряется и его пары не могут выйти за пределы полого цилиндра и поnaicTb в камеры из-за наличия охлажда ющих элементов на концах полого цилиндра. Сконденсировавшиеся пары за счет капиллярных сил с охлаждаемого конца полого цилиндра возвращаются п капиллярной системе в зону нагревания. За счет этого получается однородность состава, давления и температуры рабочего вещества вдоль оси трубки во всем промежутке между охла даемыми зонами. Это приводит к повыш нию точности измерений параметров га зоразрядной плазмы. Точность измерений, кроме того, повышается за счет возможности прямого измерения давления паров исследуемого вещества пу,тем измерения давления буферного газа. - -, Устройство газоразрядной трубки показано на чертеже. Газоразрядная,трубка содержит токопроводящий полый цилиндр 1, напри мер, металлический, камеры 2 из элек троизолирующего материала, например .стекла и кварца, соединенные с торцами полого цилиндра 1, металлический электрод 3 пбйёЖён вйутр камеры 2. В частности электроды 3 могут быт помещены в различных камерах 2, как показано на чертеже. Нагревательный элемент 4 цилийдр 1 расположен с наружной стороны цилиндра Охлаждающие элементы .5 поме тены на концах полого цилиндра 1 и выполнены в виде камер с возможност протекания через них газа (воздуха) или жидкости (воды, жидкого азота) Капиллярная система б расположен ка внутренней поверхности полого ци линдра 1 и выполнена, например из нескольких слоев металлической сетки. Дополн ительный гаэопроводящий канал 7 связывает между собой камеры 2. Внутри полого цилиндра 1 помещается исследуемое вещество, а камеры 2 заполнены буферным газом, химически не взаимодействующим с исследуемым веществом и с.материалом цилиндра и электродов (например, инертный газ или азот). . Газоразрядная трубка работает следующим образом. При нагревании нагревательным элементом 4 исследуемое вещество испаряется в зоне нагревания полого цилиндра 1 и пары вещества устремляются к его торцам. В зонах охлаждения пополого цилиндра 1, создаваемых охлаждающими элементами 5, пары исследуемого вещества конденсируются и за счет капиллярных сил возвращаются в зону нагревания по капиллярной системе 6, где вновь испаряются. В стационарном режиме буферный газ полностью вытесняется в камеры 2. При ( этом давление паров исследуемого вещества оказывается равным давлению буферного газа, что позволяет прямо. измерять давление паров исследуемого вещества. Температура паров исследуемого вещества однозначно определяется выбранным давлением буферного газа и не зависит от вкладываемой мощности нагревательного элемента 4. Изменение вкладываемой мощности от нагревательного элемента 4 приводит к изменению размеров зоны, занимаемой парами исследуемого вещества внутри пог лого цилиндра 1. Дополнительный газопроводящий канал 7 служит для выравнивания давления в камерах 2. За счет циркуляции исследуемого вещества устанавливается однородное распределе ние температуры, давления и состава jnapOB вдоль оси полого цилиндра 1. Пары примесных веществ, присутстствующих в исследуемом веществе, не будут находиться в термодинамическом равновесии со своей жидкой фазой. Поэтому они не будут конденсироваться в зонах охлаждения полого цилиндра, а будут выходить за-пределы полого цилиндра 1.. Таким образом, происходит саглоочищение исследуемого вещества, что способствует повышению точности измерения параметров его газоразрядной плазмы. Между полым цилиндром 1 и одним из электродов 3 прикладывается напряжение, достаточное для зажигания разряда, возникающего в чистых парах исследуемого вещества. Наблюдение за газоразрядной плазмой ведется через камеры 2. Для зажигания разряда можно прикладывать напряжение между двумя электродами 3 и полым цилиндром 1. Испытания газоразрядной трубки показали, что. исследуемое вещество не вьюсодит за пределы полого цилиндра, что повышает точность измерения параметров газоразрядной плазмы исследуемого вещества за счет его самоочи щения, возможности прямого измерения давленияисследуемого вещества и установления однородного распределения температурил, давления и состава паро рдоль оси полого цилиндра. Формула изобретения 1.Газоразрядный источник света, содержсиций токопроводящий полый цилиндр с помещеннъш в него исследуемым веществом, соединенный на торцах с заполненными буферным газом камеРс1ми из электроизолирующего материал по меньшей мере в одной из которых установлен электрод, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы, по меньшей мере, на одном конце полого цилиндра установлен охлаждгиощий элемент, а на внутренней поверхности полого цилиндра расположена капиллярная система. 2.Источник света по п. 1, отличающийся тем, что, схлажг дакяций элемент .выполнен в виде камеры с протекакнцим через; нее или жидкостью. 3.Источник света по п. 1, отличающийся тем, что капиллярная система выполнена в виде сетки. 4.Источник света по п, 1, отличающийся тем, что камеры соединены между собой дополнительным газопроводящим каналом. 5.Источник света по п. 1, отличающийся тем, что он содержит нагревательный элемент, установленный с наружной стороны в сред- ней части полого цилиндра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Франции № 2091869, кл. Н 01 S 3/00, 1976. 2.Патент Франции .2328310, кл. Н 01 S 3/02, 1976. 3.Патент Великобритании № 1292016, кл. Н 01 С,. 1970. ..... 4.Авторское свидёт(эльство СССР. № 386457, кл. Н 01 J .61/52, 1970. 5.Патент Франции 2302608, кл. Н 01 S 3/02, 1976