Спектральная газоразрядная лампа

Союз СоветскихСоцнвпнстическихРеспубпик ОПИСАНИЕ 892627ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУс ттрнсоеанненнехт заявкиГосудерствеиный комитет СССР(088,8) по делам изобретении н открытий(54) СПЕКТРАЛЬНАЯ ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ЛАМПА Изобретение относится к газоразрядным лампам, а именно к составу газового наполнения, и может быть использовано в качестве источника сплошного ультрафиолетового излучения, преимущественнов спектрофотометрии, а также в биологии,медицине и других областях науки и техники,Известны спектральные газоразрядныелампы, содержащие наполненную дейтерием колбу с кварцевым окном для выходаультрафиолетового излучения, накалявае-,мый катод, аной и диафрагму для формирования разряда между ними. К анодуи катоду прикладывается постоянное напряжение, и возникает дуговой разряд вдейтерии, сопровождающийся сплошнымизлучением в ультрафиолетовой области Г 11.Недостатком подобных ламп являетсяотносительно небольшой срок службы, чтосвязано с интенсивным поглощением дей 20терия при разряде и снижением в результате этого силы света лампы. Обычно дейтериевые лампы дугового разряда проек 2тируются таким образом, что начальное движение дейтериевого наполнения (поряд ка 4 мм рт. ст.) соответствует макси мальной интенсивности ультрафиолетового излучения, Известна спектральная лампа, у которой начальное давление дейтерия превышает на 40-50% уровень, соответствующий максимальной интенсивности ультрафиолетового излучения. Увеличение начального давления, а следовательно, запаса дейтерия, удлиняет срок службы лампы Г 23.Однако при увеличении начального давления чистого дейтерия увеличивается напряжение зажигания и падение напряжения на лампе; что неблагоприятно отра жается на работе оксидного катода и не позволяет значительно поднятЬ долговечность лампы.Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является спектраль.- ная газоразрядная, лампа, содержащая колбу с окном иэ прозрачного для ультрафиолетового излучения материала, установленные в колбе оксидный катод, анод и расположенную между ними диафрагму, причемколба наполнена дейтерием с добавкойнеона. в соотношении 1:1 при суммарномдавлении 8 мм рт. ст. Хотя неон участвует в разряде, добавка неона не влияет наспектральное распределение и яркость излучения дейтериевого континуума в ультоабиолетовой области, но увеличивает яркость излучения в красной области спектра примерно в 2 раза, что позволяет использовать источник счета во всем диапазоне длин волн: от 200 до 600 нм,Этим добавление неона к дейтерию выгодно отличается от давления криптона идругих инертных газов. Добавление неона значительно облегчает условия работыкатода, повышается эффективность использования электронов, эмитируемых катодоми необходимых для поддержания разряда,поэтому срок службы лампы, по сравнению с чисто дейтериевым наполнениемувеличивается, как показывают испытания, в среднем в 2,5 раза 133.Однако парциальное давление дейтерияв известной лампе соответствует оптимальному (т,е. порядка 4 мм рт. ст,). Припоглощении дейтерия в процессе срокаслужбы интенсивность ультрафиолетовогоизлучения падает, что не позволяет болеесущественно увеличить долговечностьлампы. При увеличении давления данногогаза-наполнителя, с целью повышенияпарциального давления дейтерия, возрастает катодное падение, что приводит кусиленному распылению катода и к повышению скорости истечения дейтерия, атакже к ускорению напыления на выходноеокно непрозрачных для ультрафиолетовыхлучей продуктовраспыления арматуры,поэтому увеличить долговечность такимпутем не удается,Цель изобретения - увеличение долговечности спектральных газоразрядных.ламп, в состав наполнения которых входят дейтерий и неон, без ухудшения эле,ктрических и световых параметров.5 1 о 15 зо эо Э 5 40 45 50 55 Эта цель достигается тем, что в спектральной газоразрядной лампе, содержащей наполненную смесь дейтерия и неона колбу с выходным окном из прозрачного для ультрафиолетового излучения материала, установленные в колбе оксидный катод, анод и расположенную между ними диафрагму, в состав газового наполнения дополнительно введен аргон, при этом компоненты .в.зяты в следующем соотношении, об. %; Аргон 2-10 Неон 20-40 Дейтерий Остальное На фиг. 1 представлена принципиаль-. ная конструкция лампы; на фиг. 2 - кривые зависимости средней долговечности опытных партий ламп от состава газовогг наполнения,( Л - сила света; Р - время работы лампы).Спектральная лампа состоит из кварцевой колбы 1 с выходным окном 2, прозрачным в области ультрафиолетового излучения до 160 нм. В колбе 1 расположены оксидный накапливаемый катод 3, кольцевой анод 4 и формирующая разряд диафрагма 5, все эти детали установлены в экране 6. Колба 1 наполнена смесьюдейтерия.и неона с добавкой аргона. Приподаче постоянного напряжения между анодом и катодом возникает разряд, сопровождающийся излучением в широкомспектральном-диапазоне, от 185 до 600 нм,выходящим наружу через окно 2.Кривая 7 (фиг. 2) изображает зависимость среднеарифметической величины силы света в ультрафиолетовой области (вусловных ед.) десяти опытных ламп, на-,полненных чистым дейтерием при давлении 4 мм рт. ст., от времени работы ламп. Кривая 8 - такая же зависимость для десяти ламп, наполненных смесью дейтерия с неоном в соотношении 1: 1 при общем давлении 8 мм рт. ст. Кривая 9- та же зависимость для десяти ламп, наполненных смесью аргона 5%; неона 25%, дейтерия - остальное, при давлении смеси 11 мм рт. ст, Прямая 10 показывает минимальный уровень силы света, ниже которого лампы считаются негодными,В отличие от смеси Пеннинга, когда добавка аргона к неону снижает напряжение зажигания в предложенной газовой смеси этот эффект отсутствует, так как, по меньшей мере, половину смеси составляет двухатомный газ дейтерий, гасящий метастабильные состояния неона. При содержании 2-10% и общему объему смеси аргон в разряде неучаствует и является, буферным газом, роль которого сводится к следующему. В лампах с чисто дейтериевым наполнением при давлении 4 мм рт. ст. температура оксидного катода, обеспечивающая максимальную долговечность, согласно экспериментальным данным должна быть в пределах 760-81(УС(с учетом перегрева при нагрузке), Вслучае дейтериево-неоновой смеси вслед892827 Ь рических параметров. 28 2 28 6 20 10 70 70 70 ствие того, что теплопроводность неонапримерно в 3 раза ниже теплопроводностидейтерия, температура катода из-за снижения теплопроводности газовой смесидолжна возрасти. Однако иэ-эа того, что, р общее давление смеси увеличено вдвоеи теплопроводность газа-наполнителя приповышенном давлении соответственно увеличивается, температура катода в известной лампе остается в обычных пределах. 16При добавлении к указанной смеси аргона,тецлопроводность которого в 7,8 разаменьше теплопроводности дейтерия, температура катода соответственно доле аргона в смеси возрастает, но при этом, так 1%показано ниже, становится возможнымбез ухудшения электрических и световыхпараметров еще увеличить давление смеси так что температура катода снижается, оставаясь однако, согласно иэмерениям, в более высоких пределах (820860 С, также с учетом перегрева принагрузке). Так как давление предложенной смеси может быть увеличено до 11-12 мм рт.ст., из-эа малой распыля- И емости оксидного катода при таком давле нии увеличение его температуры в указанных пределах допустимо, но при этом рез- . ко возрастает эмиссионная способность катода, что сопровождается существенным Зр снижением катодного падения напряжения, Поэтому иэ-эа дальнейшего облегчения условий работы катода, уменьшения его распыления под воздействием ионной бомбардировки и соответствующего уменьшения напыления на выходное окно (последнее вытекает из-эа повышенного рассеи вания распыляемых частиц, фокусируемых диафрагмой в струю, при повышенном давлении газовой среды) долговечность воз Как видно иэ таблицы, наиболее оптимальной является смесь, включающая дейтерий 70%, неон 25%, аргон 5%, так как она обеспечивает наибольшее парциальное давление дейтерия без ухудшения элект рических параметров, Снижение содержарастает. Одновременно, так как при увеличении давления смеси возрастает и парциальное давление дейтерия, по сравнению с известной лампой, за счет увеличения запаса дейтерия срок службы предлагаемой лампы также увеличивается, но, как показала проверка, без какого-либо ухудшения электрических и световых параметров лампы, Это можно объяснить повышенной эмиссией катода в лампе с предложенной смесью. Таким образом, добавка аргона позволяет получить ряд положительных эффектов, способствующих увеличению срока службы лампы без ухудшения ее параметров.Все лампы испытывают в одинаковом электрическом режиме. Из графика на фнг. 2 видно, что если при чисто дейтериевом наполнении лампы выходили из строя в среднем, через 800 ч, а при наполнении предложенной смесью после 1200 ч еще остается достаточный запас по важнейшему критерию - силе света, а электрические параметры остаются в норме.Таким образом, опытная проверка цодтверждает значительное увеличение срока службы спектральных ламп при наполнении их предложенной смесью.Для опытных образцов спектральных ламп при поддержании стабильным паде- ния напряжения на лампе, равном 80 В при токе через лампу 0,3 А (это соответствует наиболее благоприятному режиму работы этих ламп): были испробованы раэные варианты газовой,смеси Результаты экспериментов приведены в таблице, где показано давление газанаполнителя при разных составах газовой смеси и при постоянстве указанных элект. 9,4 9,0 90 8,8 9,211 6 105 102 98 11 1105 9 ю 8 9,7 9 3 10 1 ния аргона ниже 2% уже не дает заметных отличий по сравнению со смесью дейтерий-неон, а повышение содержания аргона выше 10% ведет к снижению общего давления смеси, в том числе и )парциаль ного давления дейтерия, Кроме того, в8925 этом случае уменьшается свечение неона, т.е. нельзя использовать лампу и в качеств ве источника видимого излучения. То же наблюдается при уменьшении содержания неона ниже 20% (при содержании аргона 2%). При этом давление наполнения уменьшается до 6,2 - 6,5 мм рт. ст. При повышении содержания неона выше 40% (при содержании аргона 5%) давлениенаполнения снижается до 8,3 - 8,8 мм 10 рт. ст., следовательно в этом случае парциальное давление уменьшается до величин, присущих известной лампе, и возможность увеличения долговечности сводится к минимуму. 15Предложенная спектральная газоразрядная лампа обладает повышенной, по сравнению с известными лампами, долговечностью. При этом обеспечивается воз-.;. можность использования ее в широком спектральном диапазоне, от 185 до 600 нм,что позволяет обойтись в аппаратуре одним источником излучения. Повышение срока службы достигается без какого- либо ухудшения электрических и световых параметров ламп. Внедрение предложенной лампы в серийное производство несложно и дает экономический эффект в народном хозяйстве. 27 8, ф ормула изобретенияСпектральная газоразрядная лампа, содержащая заполненную смесью дейтерия и неона колбу с. выходным окном из материала, прозрачного,для ультрафиолетового излучения, установленные в колбе накаливаемый катод, айод и расположенную между ними диафрагму для формирования разряда, о т л и ч а ю щ а я с я тем что, с целью увеличения долговечности без,ухудшения электрических и све- товых параметров, в колбу лампы дополнительно введен аргон, при этом компоненты взяты в следующем соотношении, об %Аргон 2-10 Неон 20-40 Дейтерий Остальное Источники информации,принятые во внимание при экспертизе892527 Составитель В. Горчакова Лазаренко Техред И. Гайду Корректоредакто ко 268/76 Тираж 787 ВНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и 113035, Москва, Ж 35, Рауд. 4/ Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектна Од Фиг Подписное митета (ЙСР ткрытий кая наб., 5