Устройство для генерации высокоинтенсивного ультрафиолетового излучения

, СООЗ СОВЕТСКИХсддддлддддддддддРЕСПУБЛИК 31511 Н О6 Н О 1 ГОСУДАРСТВ ПО ДЕЛАМ И ЫЙ КОМИТЕТ ССС РЕТЕНИЙ И ОТНРЪ Е ИЗ РЕТЕНИЯ ". (71). БВЦ АГ Браун, Бовери унд Ко(56) 1. Патент ФРГ У 2412997,кл. Н 01 1 61/72, 19752. Патент ФРГ В 243355,кл. Н 0161/72, 976.3., Патент ФРГ Иф 2501635,кл. Н 01 Х 61 /72,. 1976.(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИВЫСОКОИЙТЕНСИВНОГО УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО. ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащее.разрядную трубку. иэ материала, пропускающего ультра.фиолетовое излучение, соединеннуюна противоположных концах с трубча:тыми колбами, в которых помещены тер.моэмиссионные электроды, и заполнен ную смесью ртути под давлением 5 1 О -510 торр и инертным газом под давлением 0,01-0,5 торр, о т л.и -0,00 объе труб по и. 1, о т 2. Устройствоч а ю щ е е с я начен тем, чтоО Газа к,1 торр.унктам: им ния инертнодепы 0,04 оритет по10.77 по п10.77 по п н давл ют пр Пр 312 ОПИСАНИИ ПАТЕНТ ч.а ю щ е е с я тем, что, с целью генерации чистого излучения с волной 254 нм при высокой эффективности и равномерной интенсивности, труб. ка и колбы выполнены иэ легированного кварцевого стекла, поглощающего линии 185 и 194 нм и пропускающего практически беэ потерь линию 254 нм, разрядная трубка имеет участок для, приема сконденсированной ртути, выполненный в виде аппендикса со средствами для регулирования температуры от 48 до 65 С, внутренний диаметр труба ки лежит в пределах 8-15 мм, диаметр аппендикса составляет 0,3-1 диаметра трубки, диаметр каждой из колб Е составляет 1-4 диаметров трубки, длина которой лежит в пределах 0,8- 2 м, длина аппендикса составляет 5-0,1 длины разрядной трубки, а м колб составляет 0,5-4 объемов1055347 10 15 55 Изобретение относится к устройствам для создания ультрафиолетово" .го излучения высокой интенсивности. Известны устройства, называемыемногоамперными источниками УФ-излучения низкого давления. Для достижениявысокой интенсивности излучения такиелампы работают иа постоянном токе,Для этого нужны два различных электрода, а именно термоэмисеионный катод,например, из окиси бария и бомбардируемый электронами высоких энергийи поэтому нагревостойкий, анод, например, из графита, Поскольку во времяработы источника излучения при малыхперепадах давления от полости анодак полости катода может двигаться интенсивный поток ртутных паров, необхо.дима, кроме того, камера (полость)компенсации давления, Однако процессы электрофореза в разряде не могутбыть устранены, поэтому осуществляется неодинаковое облучениевсей поверхности разрядной камеры и наступает преждевременное старение источника излучения Ц и 121,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является устройство генерации высокоинтенсивного ультрафиолетового излучения, содержащее разрядную трубку из материала,пропускающего ультрафиолетовое излучение. Трубка на противоположныхконцах соединена с трубчатыми колбами, в которых помещены термозмиссионные электроды, и заполнена смесьюртути под давлением 5.10- 510 торр-Фи инертным газом под давлением 0,010,5 торр 13.Известные устройства не обеспечивают генерации чистого. излучения.с волной 254 мм,Цель изобретения - обеспечениегенерации чистого излучения с волной 254 нм при высокой эффективности и равномерной интенсивности.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для генерациивысокоинтеысивного ультрафиолетово-,го излучения, содержащем .разряднуютрубку из материала, пропускающегоультрафиолетовое излучение, соединенную на противоположных концах струбчатыми колбами, в которых помещены термоэмиссионные электроды,и заполненную смесью ртути под давлением 510 -51 О торр и инертным газом под давлением 0,01-0,5 торр 1 20 25 30 35 40 45 50 2трубка и колбы выполнены из легированного кварцевого стекла, поглощающего линии 185 и 194 нм и пропускающего практически без потерь линию 254 нм, разрядная трубка имеет участок для приема сконденсированной ртути, выполненный в виде аппендикса со средствами для регулирования температуры от 48 до 65 оС, внутренний диаметр трубки лежит в пределах 8- 15 мм, диаметр аппендикса составляет 0,3-1 диаметра трубки, диаметр каждой нэ колб составляет 1-4 диамет. ров трубки, длина которой лежит в пределах 0,8-2 м, длина аппендикса составляет 0,005-0,1 длины разрядной трубки, а объем колб составляет 0,5-4 объемов трубки.Значения давления инертного газаксенона имеют пределы 0,04-0,1 торр,На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для работы на переменном токе для создания УФ-излучения с О-образной газоразрядной трубкой; на фиг, 2 - принципиальная электрическая схема блока питания устройства на фиг, 3 - относительный выход УФ-излучения в устройстве в зависимости от давления инертного. газа; на фиг. 4 - устройство для работы на постоянном токе с компенсацией давления с детальным изображением колб; на фиг, 5 - то же, общий вид.0 -образная газоразрядная трубка 1 на каждом из концов соединена с трубчатыми колбами 2 и 3, в которых находятся соответственно электроды 4 и 5, которые выводами 6 и 7, выведены наружу. В середине изогнутого участка гаэоразрядной трубки 1 находится аппендиксообразный участок 8, который служит для приема сконденсированной ртути, Газоразрядная трубка 1, включая обе колбы 2 и 3, а также аппендиксообразный участок 8, состоит из кварцевого стекла, легированного таким образом, что генерирующие озон ртутные линии 185 и 94 нм поглощаются, а стерилизующая линия 254 нм пропускается практически без потерь. Электрическими выводами 6 и 7, являются молибденовые пластины, которые запрессованы в кварцевое стекло колб 2 и 3. Провод 9, прикасающийся: к газоразрядной трубке 1, при нагру-. жении его импульсами около 20 кВ способствует зажиганию подготовлен45 Полость 16 компенсации давления . между стенками колб 2 и 3 во всей области образует стабильный и защищенный от пробоя участок, который обеспечивает достаточный поток газа/пара, если расстояние 0 не меньше 0,5 мм. При расстояниях 0 более 4 мм может осуществляться самопро 3 05534ной к работе газоразрядной трубки 1,Одновременно этот провод может служить креплением для газоразряднойтрубки.Газоразрядная трубка 1 имеет приблизительно круглое сечение и внутренний диаметр преимущественно 8,5 мм, длину 0,8-2 м, Обе колбы 2 и3 имеют внутренний диаметр в 1-4 раза больше, чем у газоразрядной труб- Оки, а объем составляет 0,5 объема ее,Аппендиксообразный участок 8 имеетдлину преимущественно 0-50 мм, авнутренний диаметр составляет 0,3 внутреннего диаметра газоразрядной трубки.Форма и конструкция электродов .4 и 5 по существу соответствуют форме и устройству термоэмиссионногокатода (фиг. 4, позиция 5). Пригодны, кроме того, оксидные катоды, изготовленные с использованием порош"ковогоникеля и (Ва, Са, 5 г)"карбоната, или дисперсные катоды, содержащие вольфрам, молибден или танталв порошке и барий или редкоземельный металл,Для питания предлагаемого устройства служит схема (фиг. 2). В этом.блоке трансформатор 10 нагрева элек-"тродов первичной обмоткой связанс источником переменного напряжения220 В. Часть вторичной обмотки служит для нагрева электрода 4, другаячасть . - для нагрева электрода 5.Параллельно двум тоководам обоих электродов 4 и 5 смонтирована схема зажигания 1. Питающая электрод 4 током вторичная обмотка нагревательного трансформатора 10 соединена черезтокоограничительный дроссель 2 и40коммутатор 13.с одним из полюсов источника напряжения, а питающая токомэлектрод 4 другая вторичная обмотканагревательного трансформатора 10замкнута на другой полюс источниканапряжения. Благодаря этому блокуданное устройство можно эксплуатировать с простейшими средствами, неиспользуя выпрямители.В качестве газов наполнения используются аргон, криптон и/или ксенон, а также ртуть, которая в избыт"ке в жидком виде размещается в аппендиксообразном отрезке 8 трубки. Тем.пература и, следовательно давление 55ртути регулируются посредством нагре-,ва аппендиксообразного участка до48-65 С. 7 4Из фиг. 3, где показан выход УФизлучения данного устройства в диапа-.зоне длин. волн 254 нм в зависимости от давления, используемого для наполнения инертного газа следует,что выход УФ-излучения данной пампыв диапазоне давления 0,01-0,5 торраргона, криптона или ксенона составляет более 502 от максимального вы"хода, и поэтому в этом диапазоне давления без труда достигается высокаяинтенсивность излучения на длине волны 254 нм.Кроме того, целесообразно устанавливать давление ксенона 0,040,1 торр, так как ксенон в этом диапазоне давления по отношению, вчастности, к напряжение ионизациипри электрическом разряде обладаетсвойствами, аналогичными ртути при550Кривые (фиг, 3) построены для газоразрядной трубки с внутренним диаметром около О мм при давлении ртути, соответствующем температуре конденсации 55 С и плотности гокао5 А/см 2Вместо того, чтобы ограничиватьплотность тока только значением5 А/см , в зависимости от формы иразмеров предлагаемой лампы целесообразно устанавливать плотность токав пределах 3-10 А/см , а напряжениедуги 0,3-1,2 В/см ,В колбе 2 (фиг, 4)из жаропрочного тугоплавкого стекла друг задругом расположены оба электрода -катод 5 ианод 4. Катод 5 наряду ссобственной нагревательной обмоткойимеет цилиндрический радиационныйэкран 14, который должен задерживать излучение тепла в стороныГазоразрядная трубкасостоит из двухколен, которые замыкаются на одинконец колбы 2. При этом начинающе-,еся в колбе 2 колено коаксиально вхо.дит в колбу 3, пронизывает кольцевойанод 4 и при соответствующем расширении в области 15 охватывает катод 5..извольное зажигание (пробой), В этих случаях катод 5 должен устанавливаться дальше внутри колбы 3, так как тогда удлиняется путь от анода к катоду через полость компенсации давления, вследствие чего также предотвращается возможность пробоя Целесообразны источники излучения с расстоянием О, равным 1 мм.Для того, чтобы обеспечить безупречную работу источника излучения, длина 1. входящей в колбу 2 колбы 3 от нижнего края анода 4 до нижнего края колбы 3 должна составлять бпримерно 1/5-1/20, преимущественно1/10, длины 1. всей находящейся внеколбы 2 гаэораэрядной 1 трубки.Данная конструкция предлагаемого устройства проста в изготовлении.Предпочтительные рабочие характеристики: давление инертного газа(2-5)ф 1 О торр, плотность тока 48 А/смф, температура ртути в аппен- О диксообразном участке 50-60 С, падеоние напряжения на разрядномпромежуткеВ/смЮ,2, длина аппендиксообраэногоучастка 3-6 см при внутреннем диаметре 10 мм."Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Филиап ВНИИПИ по 113035, Много ком ний и от аушская Подпистета СССРрытийаб., д. 4/5