CN203288562U - 一种场发射阵列激发的平板紫外辐射光源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及光源。一种场发射阵列激发的平板紫外辐射光源，包括一阳极板，所述阳极板上设有一紫外荧光粉层，所述光源还包括一场发射阴极阵列，所述场发射阴极阵列朝向所述阳极板。使用场发射阴极阵列可以产生电子束，激发紫外荧光粉层上的紫外荧光粉发出紫外光。本实用新型较之传统紫外光源，具有以下优点：无汞、节能、长寿命，发光质量好；较之传统热发射电子枪激发的紫外光源，具有外形轻薄，易于应于不同用途，同时场发射结构设计易于大规模生产的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及光电技术，具体涉及光源。
背景技术
紫外线根据波长分为长波紫外UVA，中波紫外UVB，短波紫外UVC和真空紫外VUV，在许多行业有着广泛用途。
常见的紫外线光源绝大多数是汞灯，都是通过电极放电激励或高频激励汞原子，当汞原子从激发态回到基态，产生185nm，253nm或365nm的紫外线。汞灯的谱线为紫外区域连续光谱，所有汞灯的通病是应用效率很低。高输出功率的超高压汞灯工作时电极温度达到2000度，因此寿命往往短于100小时。即使普通较低功率的高压汞灯，寿命也很难超过2000小时。从环境的角度看，所有汞灯的工作物质都是汞蒸气，有剧毒。
另一种被广泛看好的汞灯替代光源是UV-LED，其无汞，节能，便携的特点受到人们越来越多的关注。紫外LED在UVA波段工作的很好，但在UVB和UVC存在不少问题，特别是UVC波段，输出功率仅在几个mW，寿命也很短。各国LED的研发人员都想攻克这个难题，但目前未见很好的成果。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种场发射阵列激发的平板紫外辐射光源，以解决上述技术问题。
本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种场发射阵列激发的平板紫外辐射光源，包括一阳极板，所述阳极板上设有一紫外荧光粉层，其特征在于，所述光源还包括一场发射阴极阵列，所述场发射阴极阵列朝向所述阳极板。使用场发射阴极阵列可以产生电子束，激发紫外荧光粉层上的紫外荧光粉发出紫外光。
所述紫外荧光粉层可以是长波紫外荧光粉层、中波紫外荧光粉层、短波紫外荧光粉层或真空紫外荧光粉层。
所述紫外荧光粉层可以是掺杂导电微粒的紫外荧光粉层。或者所述紫外荧光粉层的上方固定有一导电层。导电层用于接入高电位并导出电荷。所述导电层优选为铝膜层。所述导电层还可以是碳纳米管排布成的碳纳米管层。
所述紫外荧光粉层的下方固定有一阳极用石英玻璃层，所述阳极用石英玻璃层、所述紫外荧光粉层、所述导电层构成所述阳极板。
所述光源还包括一玻璃粉烧结层，所述玻璃粉烧结层的上方连接所述场发射阴极阵列，所述玻璃粉烧结层的下方连接所述导电层或所述掺杂导电微粒的紫外荧光粉层。生产时，所述导电层和所述场发射阴极阵列间隔1～2mm，通过玻璃粉烧结后在排气台上抽真空。
为了方便开关电子束或改变电子束强度，从而实现光源的开关或光源强度的改变，所述玻璃粉烧结层与所述场发射阴极阵列之间还设有一由栅极构成的栅极层。这样通过调整栅极电位就可以开关电子束或改变电子束强度，进而开关光源或改变光源发出紫外的强度。
所述场发射阴极阵列的上方还设有一阴极用石英玻璃层，所述场发射阴极阵列固定在所述阴极用石英玻璃层的下表面上。
所述阴极用石英玻璃层、所述场发射阴极阵列、所述栅极层构成一阴极板。较之传统热发射电子枪激发的紫外光源，本实用新型外形轻薄，易于应于不同用途，同时场发射结构设计易于大规模生产。如果无调紫外光强度需求，可以省略栅极以简化生产加工。
所述场发射阴极阵列的阴极优选呈针状的阴极。所述场发射阴极阵列产生的电子束可以是短脉冲电子束或直流电子束。
该光源正常工作时，阴极接地，栅极接负电位-50V～-100V，铝膜层接5kV～10kV正高压，阳极高压在场发射针尖阴极处形成强电场，场发射针尖发射电子束，经过高压电场加速的电子穿透铝膜轰击紫外荧光粉，激发出相应波段的紫外光从石英玻璃透射出来。调整栅极电位可以开关电子束或改变电子束强度，进而开关光源或改变光源发出紫外的强度。
有益效果：本实用新型较之传统紫外光源，具有以下优点：无汞、节能、长寿命，发光质量好；较之传统热发射电子枪激发的紫外光源，具有外形轻薄，易于应于不同用途，同时场发射结构设计易于大规模生产的特点。
附图说明
图1为具体实施例2的主要部分的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。
参照图1，一种场发射阵列激发的平板紫外辐射光源，主要包括阳极板、场发射阴极阵列2，阳极板上设有一紫外荧光粉层6，场发射阴极阵列2朝向阳极板。使用场发射阴极阵列2可以产生电子束，激发紫外荧光粉层6上的紫外荧光粉发出紫外光。紫外荧光粉层6可以是长波紫外荧光粉层、中波紫外荧光粉层、短波紫外荧光粉层或真空紫外荧光粉层。具体根据需要设定。
光源的主要部分的结构如下：
具体实施例1
光源由上到下依次为阴极用石英玻璃层、场发射阴极阵列、玻璃粉烧结层、铝膜层或碳纳米管层、紫外荧光粉层、阳极用石英玻璃层。
具体实施例2，如图1：
光源由上到下依次为阴极用石英玻璃层1、场发射阴极阵列2、栅极层3、玻璃粉烧结层4、铝膜层5或碳纳米管层、紫外荧光粉层6、阳极用石英玻璃层7。
具体实施例3
光源由上到下依次为阴极用石英玻璃层、场发射阴极阵列、玻璃粉烧结层、掺杂导电微粒的紫外荧光粉层、阳极用石英玻璃层。
具体实施例4
光源由上到下依次为阴极用石英玻璃层、场发射阴极阵列、栅极层、玻璃粉烧结层、掺杂导电微粒的紫外荧光粉层、阳极用石英玻璃层。
其中，铝膜层5用于接入高电位并导出电荷，故为一导电层，可以采用其它导电材料代替，如其它导电金属材料。阳极用石英玻璃层7和阴极用石英玻璃层均采用石英玻璃制成，作为衬底。此处也可以选用其它透明衬底材料，如蓝宝石晶体。较之传统热发射电子枪激发的紫外光源，本实用新型外形轻薄，易于应于不同用途，同时场发射结构设计易于大规模生产。
为了方便开关电子束或改变电子束强度，从而实现光源的开关或光源强度的改变，玻璃粉烧结层4与场发射阴极阵列2之间还设有一由栅极构成的栅极层3。这样通过调整栅极电位就可以开关电子束或改变电子束强度，进而开关光源或改变光源发出紫外的强度。如果无调紫外光强度需求，可以省略栅极以简化生产加工。
生产时，导电层和场发射阴极阵列2间隔1～2mm，通过玻璃粉烧结后在排气台上抽真空。场发射阴极阵列2的阴极优选呈针状的阴极。场发射阴极阵列2产生的电子束可以是短脉冲电子束或直流电子束。
使用时，阴极接地，栅极接负电位-50V～-100V，铝膜层5接5kV～10kV正高压，阳极高压在场发射针尖阴极处形成强电场，场发射针尖发射电子束，经过高压电场加速的电子穿透铝膜轰击紫外荧光粉，激发出相应波段的紫外光从石英玻璃透射出来。调整栅极电位可以开关电子束或改变电子束强度，进而开关光源或改变光源发出紫外的强度。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种场发射阵列激发的平板紫外辐射光源，包括一阳极板，所述阳极板上设有一紫外荧光粉层，其特征在于，所述光源还包括一场发射阴极阵列，所述场发射阴极阵列朝向所述阳极板。
2.根据权利要求1所述的一种场发射阵列激发的平板紫外辐射光源，其特征在于：所述紫外荧光粉层是长波紫外荧光粉层、中波紫外荧光粉层、短波紫外荧光粉层或真空紫外荧光粉层。
3.根据权利要求1所述的一种场发射阵列激发的平板紫外辐射光源，其特征在于：所述紫外荧光粉层是掺杂导电微粒的紫外荧光粉层。
4.根据权利要求1所述的一种场发射阵列激发的平板紫外辐射光源，其特征在于：所述紫外荧光粉层的上方固定有一导电层，所述导电层为铝膜层。
5.根据权利要求1所述的一种场发射阵列激发的平板紫外辐射光源，其特征在于：所述紫外荧光粉层的上方固定有一导电层，所述导电层是碳纳米管排布成的碳纳米管层。
6.根据权利要求3、4或5所述的一种场发射阵列激发的平板紫外辐射光源，其特征在于：所述紫外荧光粉层的下方固定有一阳极用石英玻璃层。
7.根据权利要求6所述的一种场发射阵列激发的平板紫外辐射光源，其特征在于：所述光源还包括一玻璃粉烧结层，所述玻璃粉烧结层的上方连接所述场发射阴极阵列，所述玻璃粉烧结层的下方连接所述导电层或所述掺杂导电微粒的紫外荧光粉层。
8.根据权利要求7所述的一种场发射阵列激发的平板紫外辐射光源，其特征在于：所述玻璃粉烧结层与所述场发射阴极阵列之间还设有一由栅极构成的栅极层。
9.根据权利要求8所述的一种场发射阵列激发的平板紫外辐射光源，其特征在于：所述场发射阴极阵列的上方还设有一阴极用石英玻璃层，所述场发射阴极阵列固定在所述阴极用石英玻璃层的下表面上。
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| CN2013201386931U CN203288562U (zh) | 2013-03-25 | 2013-03-25 | 一种场发射阵列激发的平板紫外辐射光源 |
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| CN2013201386931U CN203288562U (zh) | 2013-03-25 | 2013-03-25 | 一种场发射阵列激发的平板紫外辐射光源 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3168860A1 (en) | 2015-11-16 | 2017-05-17 | Tomas Bata University In Zlín | Device and method for producing uv radiation |
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2013
- 2013-03-25 CN CN2013201386931U patent/CN203288562U/zh not_active Expired - Lifetime
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