Газоразрядная спектральная лампа

(19) 61/10 ПО ИЕ ИЗОБРЕТЕНМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ П ВТОРС АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) 1. Авторское свидетельство СССР)1 о 498663, кл, Н 01 3 61/10, 1974.2. Авторское свидетельство СССРИо 991532, кл, Н 01 3 61/10, 1981.(54) (57)1.ГАЗОРАЗРЯДНАЯ СПЕКТРАЛЬНАЯ ЛЛМПА, содержащая цилиндрическую колбу из кварцевого стекла с окномдля вывода излучения, вдоль оси которойпоследовательно установлены электродыквтод, диафрагма и анод, по меньшей мере дйафрвгма и анод имеют осевые отверстия и установлены на дисках из тугоплавкого листового металла с утонченными краями, впаянными.в стенки. колбы,а диафрагма выполнено в виде металлического цилиндра, установленного на диске со стороны анода, о т л и ч а ю - ш а я с я тем, что, с целью повышения надежности и увелнченпя яркости и ста бильности излучения, к торцу цилиндра со стороны анода прикреплен соосный ему вспомогательный металлический диск с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра колбы, имеющий осевое отверстие, диаметр которого больше диаметра отверстия цилиндра, причем в диске, на котором установлена диафрагма, выполнено по меньшей мере одно дополнительное отверстие, не выходящее запределы окружности, с диаметром, рав ным 0,75 наружного диаметра вспомогательного диска, а зазор между вспом гательным диском и диском, на котором установлена диафрагма, равен 0,5-2,0 величины диаметра отверстия диафрагмы.2. Лампа по п.1, о т л и ч а ю ш а с я тем, что вспомогательный диск выВполнен из черненого тугоплавкого металИзобретение относится к конструкциигазоразрядных ламп низкого давления сдуговым разрядом, возникающим в дейтерии или его смеси с инертными газами,применяемым в качестве источника ультрафиолетового излучения в спектрофотометрии, биологии и т.д,Известна газораэрядная спектральная лампа, содержащая наполненную рабочим газом колбу с окном для вывода иэлучения, герметично установренные в колбеанод, катод и разделяющую их диафрагму.с отверстием для формированияразряда, причем анод и диафрагма закреплены между состыкованными частями кол бы при помощи клея 11, Однако надежность такой конструкции недостаточна,так как герметичность лампы зависитот качества клеевых соединений большойпротяженности. 20Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является газорезряднея спектральная лампа содержащаяцилиндрическую копбу из кварцевогостекле с окном дпя вывода излучения, 25/,В/толь Оси которой последовательно т/ста-ИОВ/тены электроды -кетод, диафрагман енсд, по меньшей мере диафрагма иЕт//Од , 4 Е;От ОСЕВЫЕ ОТВЕРСТИЯ И УСТЕНОВлей: не -.рт/тскех из тугоцлавого листовсго металле с утонозп/ми крея ти,Втаян:с 1 ри в стенй кибыа диа/1:"гугме р,1 ппнена 1 Втт,:;е ,/этетпическОГО циГ ",ЯДРЕ 7 СУЕНО "ПЕ/ ННОГ".: НЕ ДИСКЕ СО СТО-СНЫ Е-:,о/Г,.55Ч екеР ИОнстрГ тття Обладает пОВышонн-:й теп/т:стойк/О/стьто и механической наДЕРКНОСТЬ/О И ЦЕЛЕСОООРЕЗНЕ ДЛЯ ЛЗМП,у которых выходное окно устеиовлепона торце трубчатой ксабы. 10Однако в известной лампе электродс наименьшим осевым Отверстием, еименно диафрагма, разделяет обьом трубчатой колбы на изолированные анодьутои катодную камеры, сообщаюшиеся /.эркду собой только через отверстие диефрегмы. Но диаметр указанного отверстияне может быть достаточно большим,так:как это отверстие служит для принудительного сужения канала разряда при 5 Оэтом в области отверстия обеспечивается высокая плотность светового излучения, обусповленная увеличением плотности тока разряда в этой области и наличием двойного электрического слоя. Исхс/.55дя из этого, для увеличения яркостиультрасриолетового излучения лампы, отверстие диафрагмы следует выполнять с с кек можно меньшим диаметром. Однако практически диаметр отверстия диафрагмы в известной лампе не удается обеспечить меньшим 1-3 мм, в зависимости от рабочего тока лампы. Этосвязано с тем, что при малом отверстии диафрагмы (при его диаметре менее 1 мм), на работу лампы начинает оказывать свп ное влияние откачное действие этого отверстия при прохождении через него разрядного тока, выражающееся в том, что вследствие интенсивного потока ионов рабочего газа к катоду, давление газа ,тв анодной камере падает, а в катодной - возрастает, при этом вдоль канала отверстия диафрагмы Образуется неустойчивый перепад давлений, Величина которого зависит от силы разрядного тока лампы и периодически уменьшается из-зе обратных пульсирующих потоков газа, В этих условиях дуговой разряд становится,весьма нестабильным, соответственно низка стабильность излучения лампы, а при превышении разрядным током сравнительно "небольшого предела., зависящего от конкретной конструкции, разряд гаснет, т.е, работа лампы В таких условиях ненадежна, Влияние Откечного действия малого отверстия диафрагмы мсжно уменьшить повышением давления рабочего Газа однако это привсдит к падению интенсивнО:тт упьтрефиопетОВОГО излучепи /,/тпя утьтпафиолетовых ламп Оплъиртьньн,т дть.ятем дейта,/ия, в т, ч, парциельным, явчяются 4-5 мм рт.ст.), Оцытки Выпмтнеттия в дискене котором установлена дтте"регме, канала для дополнительного сооб .;ения енодной и кетодной камерчто прснпе Все/-О достигается уве;с/ИЧЕНИЕМ СЕЧСНИ. ЩЕЛЕВОГО ОТЕЕВСТИЯ Вместе прохОткде/:ия сквозь диск изолированного .,ИОПОГО тцводе, н/;изменнО приводили к томучто разряд начинал ГО - реть и через этОт карелпри Этом лем-"В .ХОДПЕ И": СТООЯЦятыо изооретения явпяется пОВышение /тедеж/Ос /т и /;:./тттч/э;тие я/Окости и стебильнос/и иэлучеБия рте///р/и:Цать достигается тем, что в Гезорез рядной спектрепьнойлампе, содержащей цилиндрическую колбу из кварцевогс стекла с окном для Выводе чзлучения, вдоль Оси которой последовательно установлены слектроды - кето/тоутефрагма и анод, ПО меньнтей мер диафрагме и анод имеЙ ют осевые" / отверстия и установпетты не/ дисках из туГОттгавкОГО листОВОГО метал ле с утонченными краями, Впеянными10864 3в стенки колбы, а диафрагма выполнена в виде, металлического цилиндра, установленного в диске со стороны анода,к торцу цилиндра со стороны анода при.креплен соосный ему вспомогательный металлический диск с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра колбы имеющий осевое отверстие, диаметр которого бодьше диаметра отверстия цилиндра, причем в диске, на котором ус тановлена диафрагма, выполнено по меньшей мере одно дополиитедьное отверстие, не выходящее. за пределы окружности, с диаметром, равным 0,75 наружного диа метра вспомогательного диска, а зазор 5 между вспомогательным диском и диском, на котором установлена диафрагма, равен 0,5-2,0 величины диаметра отвер-, стия диафрагмы. Вспомогательный диск , целесообразно выполнить из чернеиого 20 тугоплавкого металла.На чертеже изображен вариант конструкции предложенной лампы, осевой разре заВ кварцевую колбу 1 с выходным ок ном 2 впаяны диски 3-5. По краям эти диски, выполненные из молибденовой фольги толщиной 0,1 мм, утончены путем травления до 002-0,03 мм, поэтому обеспечивается их прочный спай с квар цевым стеклом колбы. К диску 3 приварен анод 6, к диску 4 - диафрагма 7, а иа диске 5 укреплен полый катод 8 при помощи полосок, обеспечивающих мннимадьнув телдопередачу к диску 5. Вы- з вод анода 6 изодирован диэлектрической трубкой 9, проходящей через отверстия в дисках 4 и 5 (в отверстии диска 4 трубка 0 установдсиа с минимальным зазором, поэтому воэможность разряда че рез шюь исключается). Торец диафрагмы 7 выступает над диском 4, и к этому торцу. приварен соосио и параллельно диску 4 вспомогательный диск 10 из чериеной модибдеиовой, титановой и т.п. 4 фольги толцииой 0,2-0,3 мм. В диске 4 выпссдиеиы по окружности дополнительные отверстия 11, количество которых может быть 1-6, Наружный диаметр диска 10 меньше внутреннего диаметра колбы 1 . иа 1-2 мм. Трубка 9 проходит через диск 10 сквозь вырез в последнем., Сборка конструкции аналогична сборке известной лампы.При подаче на эдектрсды лампы рабо- чих иапряжсний возкикает дуговой разряд в рабочем газе между анодом 6 и катодом 8. В области отверстия диаф 82 4рагмы 7 интенсивность излучения резко возрастает и излучение выходит через отверстие анода 6 и сквозь окно 2 наружу лампы. Диаметр отверстия диафрагмы 7 в опытных образцах ламп был уменьшен до 0,3 мм, дальнейшее. уменьшение ограничивалось лишь тепловой перегрузкой стенок, канала диафрагмы 7 откачное же действие отверстия на работе лампы не сказывалось, так как попно 4 стью компенсировалось обратным потокам рабочего газа через отверстия 1 1,Возникновение разряда через отверстия 1 1 исключается, так как в пространствоВВ между электрически соединенными дискамн 4 и 10, в цеитрапьной зоне на расстоянии от оси, не превышающем 0,75 радиуса диска 10, поле анода, согласно результатам исследований, не обнаруживается,т.е. напряженность поля в этой зоне близка к нулю. Поэтому, если отверстия 11 не выходят за пределы окружности с диаметром, равным 0,75 диаметра диска 10, условия для возникновения разряда через них отсут;ствуют. Согласноакспериментам, разряд через отверстия 11 исключается даже при иниширования зажигания лампы импульсом повышенного напряжения (что является одним из способов зажигания лампы при малом отверстии в диафрагме 7), если зазор между дисками .4 и 10 при указанных выше условиях не превышает двух величин диаметра отверстия диафрагмы 7. Выполнение указанного зазора слишком малым (менее 0,5 диаметра отверстия диафрагмы 7) приводит к снижению стабильности излучения лампы, так как ухудшаются усдовия для выравнивания давлений в анодной и катоднойкамерах.Отверстия 11 упрощают и откачку лампы, Диск 10 значительно облегчает установку теплового режима диафрагмы 7, особенно если выполнен из черненого металла, так как является теплорассенвающим радиатором, в результате в предложенной конструкции разрядный ток может быть увеличен. Чем больше диаметр колбы 1, тем легче выполнить отверстие 11 С большим диаметром, в таком случае достаточно одного отвер-. стия 11, В малогабаритной лампе из-за ограниченности места диаметр отверстий 11 мад, и для стабильной работы лампы достаточное иК о 9 цее сечение обеспечивается увеличением количества отверстий до 4-6, Диаметр осевого отверстия диска 10 не должен быть мень5 10 ше величины диаметра отверстия диафрагмы 7, так как в противном случае кромка диска 10 может оказаться в зоне разряда и распыляться, с напылением на окно 2.В предложенной лампе, при незначительном усложнении узла диафрагмы значительно повышается стабильность из-лучения, так как исключаются условия для возникновения пульсируквах потоков газа через отверстие диафрагмы.Конструкция узла, диафрагмы в предложенной лампе механически проста, прочна и термостойка. При таком выполнении минимальный диаметр отверстия диафрагмы лимитируется только перегревом стенок отверстия, пжтому указанныйдиаметр может быть уменьшен по сравнению с известной лампой в 3-5 раз,а это вызывает повышение яркости иъ 5 лучения в 1,5-3 раза. при обеспечениивысокой стабильности излучения, Благодаря повышению теплорассеяния узладиафрагмы плотность разрядного токапо сравнению с известной лампой по 1 О вышается на 10-15%, соответственноповышается эффективность лампы, Причины для погасания разряда при маломотверстии диафрагмы устраняются,поэтому надежность предложенноя лам 5 пы по сравнению с известной повышается,