Импульсная газоразрядная лампа Советский патент 1981 года по МПК H01J61/80 H01J61/90 H01S3/92 

Изобретение относится к импульсным источникам ультрафиолетового, видимого и инфракрасного излучения, в частности к импульсным газоразрядным лампгии высокой мощности и короткой длительности вспьвлки. Изоб1 етение может быть использовано в лазерах в качестве источника оптической накачки твердых, жидких или газообразных сред, в устройствах,использующих процессы фотолиза и фотосинтеза веществ, в аппаратах флуоресцентного анализа веществ и других приборах где необходимы источники излуАения высокой мощности и короткой длительности вспышки. Известна газоразрядная система бегущей волны, в которой электрический разряд осуществляется в направлении, перпендикулярном продольной оси камеры между двумя протяженньада эле ктродами, расположениьода параллель но оси камеЕял, которые снабжены игольчатыми выступами и присоединены к обкладкам высоковольтной линии передачи . электрический разряд, локализованный в каждый момент времени в малой области электродов, со временем переметается вдоль разрядной камера. Кюве та с активной средой лазера расположена сбоку от разрядной камеры Недостатки указанной разрядной системы следующие: во-первых,кювета с активной средой освещается лишь с одной стороны, т.е. существенно неоднородно, во вторых, из-за наличия игольчатых выступов на электродах разряд концентрируется главным образом в виде шнуров между игольчатыми выступами, что приводит к неоднородному и слабому освещению кюветы; в-третьих, значительная эрозия материала игольчатых выступов во время разряда приводит к загрязнению газа в разрядном промежутке и сокращает долговечность электродов. Наиболее близкой к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому эффекту является импульсная коаксиальная лампа, содержащая корпус в виде цилиндрической трубки из прочного электроизоляционного материала. Внутри корпуса и соосно с ним размещена цилиндрическая кювета в виде трубки из оптически прозрачного материала, закрытой торцовыми окнамк. Кювета предназначена для заполнения активной средой лазв« ра или другим веществом, подвергаю-

имся воздействию излучения лампы. иаметры корпуса и кюветы подобраны ак, что между ними существует узкий ольцевой зазор. Торцы кольцевого зазора закрыты металлическими электроами в виде колец, которые с внешней стороны соединены с первой и втоой токоподводящими пластинами, плотно прилегающими к корпусу с целью ме ьшения индуктивности, Кольцевой азор заполнен рабочим газом и в нем существляется электрический разряд вежду электродами в направлейии,параллельном продольной оси лампы Разяд равномерно заполняет кольцевой зазор и образует цилиндрическую излучающую оболочку вокруг кюветы 2) ,

Однако недостатком прототипа является то, что увеличение электрической энергии разряда вызывает увеличение его.длительности. Действительно, при заданных геометрических размерах лампы- существует предельная электрическая энергия. При превышении которой лампа разрушается. Поэтому дальнейшее увеличение энергии разряда лампы возможно лишь путем увеличения ее геометрических размеров, и в первую .очередь , ее длины.

Цель изобретения - увеличение энергии электрического разряда при сохранений короткой длительности светового импульса коаксиальных газоразрядных ламп.

Поставленная цель достигается тем, что в известной импульсной коаксиальной лампе, содержащей корпус, коаксиально .расположенную внутри него кювету, кольцевой зазор между которыми заполнен рабочим газом, электроды, размещенные в кольцевом зазоре, и соединенные с ними токоподводящие пластины, которые прилегают к корпусу, электроды выполнены в виде протяженных пластин и расположены вдоль оси лампы- с диаметрально против.опо.ложных сторон.

Другим отличием является крепление электродов к корпусу с помощью металлических выводных штырей, пропущенных через отверстия в корпусе и снабженных герметизирующим.уплотнением,

, - Кроме того/ лампа отличается тем, что снабжена приспособлением для напуска рабочего газ.а в кольцевой зазор через отверстия в выводных штырях, установленных на токоподводящей Пластине.

Также отличительной чертой изобретения является выполнение электродов .секционированными по длине из наЬора унифицированных элементов.

На фиг. 1 показана конструкция .лампы с двумя электродами, снабженными выводными щтырями, на фиг. 2 - то же, поперечйое сечение (показано соединение токоподводяадих пластинИ приспособление для напуска рабочего газа) ; на фиг, 3 - вариант унифицированного элеманта секционирования по длине зяектродов.

Устройство содержит трубчатый корпус 1 из ьюханически прочного 5 электр1оизаляционного ма-рериала (кварца, керамики и т.д,}, внухрй которого соосно с йнм расположена кювета 2 в виде трубки 3 из оптически прозрачнога матерИсша, торцы которой закрыты торцовыми окнами 4. Кольцевой зр.зор 5 меядву корпусом и кюветой заполнен рабочим газом, В случае применения лампы для возбуждения частиц а твердом теле кювета 2 может быть

заменена стержнем из твердого тела.

Цилиндрическая форма корпуса и кюветы в принципе не обязательна, они могут иметь, например, эллиптическую или другую форму, однако обязательно .наличие узкого зазора между

0 ними.

& кольцевом зазоре 5 расположены протяженные металлические электроды 6, которые прикреплены к корпусу 1 первой 7 и второй 8 токоподводящими

5 пластинами,например,посредством ряда металлических выводных штырей 9, пропущенных через отверстия в корпусе, электроды 6 не обязательно должны быть монолитными, могут быть секQ ционйрованными по длине, т.е. сос тоять из набора унифицированных элементов (фиг, 3), которые Плотно примыкают друг к другу. Конструкция допускает не только два, но и любое

с четное количество электродов в кольцевом зазоре.

Торцы кольцевого зазора закрыты кольцевыми прокладками 10, которые удерживают кювету 2 и герметизируют

0 зазор 5, Герметизация может быть

обеспечена либо .с помощыо пластичных материалов (резина, полиэтилен, фторопласт и т,д.) либо путем пайки сварки или склеивания деталей. Первая

S и вторая 8 токоподводящие пластины разделены электроизоляционным слоем 11 и с Целью уменьшений индуктивности прилегают к корпусу и друг другу. Для удобства Присоединения лампы к

0 двухполюсному источнику питания на некотором расстоянии от лампы симметричные по ювинЫ пластины 8 соединены друг с другом рядом металлических перекичёк 12, изолированных от первой пластины 7. Для запоянения кольцевого зазора 5 рабочим газом лампа снабжена либо патрубком, щ икрепленнь1М непосредственно к корпусу/ Либо приспособле1нием, включающим nepstM фланец 13 Сфкг, 2), прикрепленный

0 Ко второй пластине 8/ и второй фланец 14V соединейный с патрубком 15. Обга фланца соединены герметизирующей прокладкой IS,

Устройство работает следу оанм образом. При подаче на токоподводящие плас тины 7 и 8 высокого напряжения от источника питания (кондеисатора) через коммутирующий разрядник идажду электродами 6 возникает разность потенциалов, происходит электрический пробой рабочего газа и формируется электрический разряд, плазма которого равномерно заполняет кольцевой за зор 5. Электрический ток протекает от одного электрода к другому по колу кольцевым зазорам 8 направлении перпендикулярном продольной оси лампы. Излучение плазмы проникает в кювету и освещает среду, находйщунюя внутри нее со всех сторон. Следует отметить, что в процессе электрнчесfcpro разряда в происходит частичная эрозия материала электродов. Однако в предлагае юм. устройстве пйсядадь электродов значительно б ольше, чем у прототипа, при одинаковых геометрических размерах обоих,поэтому в предлагаемом устройстве плотность тока через поверхность электро дов, а следовательно, и эрозия электродов меньше. При работе лампы в импуЛьсно-периодическом режиме рабочий газ постепенно загрязняется продуктакм эрозии электродов и взаимодейст вия плазма разряда с поверхностью корпуса и кюветы. Поэтому в этом режшию работы целесообразно оборудовать лампу двумя патрубками или приспособлЙэниями для смены рабочего газа. - . . Использование изобретения позволит увеличить мощность и энергию раз ряда существующих ламп с короткой длительностью вспышки. По данному техническому предложению в Ордена Ле нина физическом институте им.П.Н.Лебедева язготовлен макет лампы с двумя электродами. Макет с длиной кольцевого зазора 10 см и его диаметром 16 мм испытан при электрической энер гиИ до 110 Дж. Длительность изфгульса ультрафиолетового излучения по яояувысоте составила 125 Не, длитеяЬнОсТь переднего фронта импульса по уровню от ОД до 0,9 максимальной интенсивности 53 Н с. Как вядно э сравнения с яаннь ш прототипа длиной 12 см, при8едт нымн вьше, у испдоаямого макета энергия электрического разряда в 1,2 раза н мощность разряда в 2,9 раза больше, а длительность импульса ё раза и длительность переднего фрсжта в 1,8 раз меньше. Энергия электрического разряда йсгштанного макета в пять раз превысила энергию прототипе длиной 3,5 см, а длительность переднего фронта бттз-. ка к аналогичной величине прототипа (45 Hvc). Формула изобретения 1. Шшульсная газоразрядная лампа, содержащая цилиндрический корпус, коакси;ально располоясенну внутри него кювету, кольцевой зазор между которыми заполиен рабочим газом, электроды, размещенные в кольцевом зазсфе, и соединенные с ними токоподводшще пластины, примыкающие к корпусу н один к другому через тонкий электроизоляционный слой, отличающая с я тем, что, с целью увеличения энергии электрического разряда,электроды выполнены в виде протяженных пластин, установленных дигшетрально противоположно вдоль оси лампы. 2. Лампа по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что она снабжена герметично установленными в корпусе выводными штырями, через которые электроды соединены с токоподводящими пластинами. 3. Лампа по пп. 1 и 2, о т л и -; ч а ю щ а я с я тем, что штыри выполнены с отверстиями для напуска рабочего газа. 4. Лампа по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что электроды выполнены секционированными по длине из набора унифицированных элементов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент. США W 3864643, кЛ. 331-94.5, 1975. 2.Патент СЗДА 3659225, КЛ. 332-7.51, 1974.