CS214941B1 - Přenosný zdroj ultrafialového žiarenia - Google Patents

Description

Vynález sa týká přenosného zdroja ultrafialového žiarenia s vysokou účinnosťou pri premene elektrickej energie na žiarivú a s efektívnym využitím žiarivej energie výbojky.

V dosial vyrábaných zahraničných přenosných UV lampách zdrojom žiarivej energie sú nízkotlakové ortuťové výbojky s menovitým výkonom 4 a 6 W, ktoré produkujú rezonančně žiarenie vlnovej dížky 253,7 nm. Výkon týchto UV lámp často nestačí pri prospekčných prácach v teréne, pretože zo vzdialenosti niekolkých metrov nie sú schopné dostatočne intenzívně vybudit luminiscenční. Nízkotlakové ortuťové výbojky sú napájané striedavým napátím s frekvenciou niekolko desiatok kHz, ktoré je generované tranzistorovým blokovacím oscilátorom. Energetická účinnost blokovacích oscilátorov je nízká a pohybuje sa v medziach 60 až 70 %. Výbojky pracujú bez žeravenia elektród. K zapáleniu výboja dochádza pri studených elektródach, čo spĎsobuje skrátenie života výbojky následkom porušenia emisnej vrstvy nanesenej na elektródach. Pri zapalovaní výboja zdrojom elektrónov je autoemisia vyvolaná silným elektrickým polom v čase trvania vysokých napáťových špičiek generovaných blokovacím oscilátorom. Emisia elektrónov zo studených elektród výbojky sa začína v mieste najnižšej výstupnej práce. Po zapálení výboja celý prúd vychádza z tohoto bodu elektródy, čo spósobí nadměrné lokálně prehriatie tohoto bodu energiou dopadajúcich ionov a elektrónov a zároveň zvýšenú eróziu materiálu elektródy z tohoto bodu. Výstupná práca tohoto bodu sa rýchle zvyšuje a emisia elektrónov pokračuje z iného, susediaceho bodu elektródy s nižšou výstupnou prácou. Tento dej pokračuje dalej a je sprevádzaný rýchlym čerpáním baňky výbojky vplyvom rozprašovania materiálu elektród, Pri takomto pracovnom režime výbojka sa rýchlo znehodnocuje znižovaním emisnej schopnosti elektród a zároveň znižovaním žiarivej energie výbojky vplyvom vysokej absorpcie ultrafialového žiarenia v sčernenej baňke.

Výbojky v UV lampách sú umiestnené v reflektore z leštěného hliníkového plechu tvaru paraboly alebo časti kruhu. Rozměry reflektora a vzájomná poloha výbojky a reflektore sú také, že uhol clonenia je blízky k nule. Žiarivá energla výbojky sa takýmto sposobom nevyužívá dost efektívne.

Zdrojom elektrickej energie v týchto UV lampách sú suché galvanické články alebo NiCd akumulátory. Indikátory vybitia akumulátorov v týchto UV lampách nie sú použité, preto akumulátory sa můžu často nadmeme vybíjet a znehodnocovat.

U iných typov zdrojov UV žiarenia sú použité nízkotlakové ortuťové výbojky s vyšším menovitým výkonom, a to 15 W, 30 W a 100 W. Tieto UV lampy sú však napájané \z0 siete 220 V, preto nie sú použitelné pre práce v ferénnych podmienkach.

Uvedené nedostatky dosial' vyrábaných přenosných UV lámp sú odstraněné přenosným zdrojom ultrafialového žiarenia podlá vynálezu, ktorého podstata je v tom, že zdroj napátia je připojený cez poistku, cez prvý konektor a cez vypínač jednak na indikátor vybitia, ku ktorému je paralelné připojená svietiaca dióda a jednak buď cez prvý odpor na střed prvého vinutia nasycovacieho transformátora, ktorého jeden vývod prvého vinutia je připojený na bázu prvého tranzistora a druhý vývod prvého vinutia je připojený na bázu druhého tranzistora a cez druhý odpor na spoločný bod, alebo je připojený na prvý kondenzátor a na střed prvého vinutia výstupného transformátora. Jeden vývod tohto transformátora je připojený na kolektor prvého tranzistora a na druhé vinutia nasycovacieho transformátora a druhý vývod prvého vinutia výstupného transformátora je připojený na kolektor druhého tranzistora a na druhé vinutie nasycovacieho transformátora. Spoločný bod je spojený jednak s emitorom prvého tranzistora, jednak s emitorom druhého tranzistora, jednak s prvým kondenzátorom a jednak s indikátorom vybitia a cez druhý konektor so zdrojom napátia. Výbojka je žeravená zo žeravlacich vinutí zapojených do série s druhým vinutím výstupného transformátora, ktoré uprostřed delené a spojené druhým kondenzátorom.

Podstatou vynálezu je napájanie nízkotlakovej ortuťovej výbojky striedavým napátím z dvojčinného tranzistorového striedača, v ktorom spínanie a uzavieranie tranzistorov je riadené osobitným nasycovacím transformátorom, kým výstupný transformátor pracuje lineárně a prenáša výstupný výkon do záťaže. Striedač dosahuje vysokú energetická účinnost až nad 90 %. Je napájený z akumulátora s napátím 24 V, preto pracuje s malými prúdmi, čo tiež pomáhá dosiahnúť vysokú účinnost pri premene elektrickej energie na žiarivú. Elektrická energie, ktorá u dosial' vyrábaných přenosných UV lampách připadá na straty v blokovacom oscilátore, v navrhovanom prenosnom zdroji ultrafialového žiarenia sa využívá na žeravenie elektród ortuťovej výbojky, ktorej životnost sa tým značné predíži.

V prenosnom zdroji ultrafialového žiarenia podfa vynálezu, výbojka je umiestnená v ohnisku paraboly tvoriacej reflektor, pričom rozměry reflektora sú také, že uhol clonenia dosahuje minimálně 30 °. Týmto riešením bola dosiahnutá dobrá směrová vlastnost přenosného zdroja ultrafialového žiarenia a vysoká efektivnost využitia žiarivej energie výbojky. Nad výbojkou je umiestnený selektívny absorpčný filter s dobrou priepustnosťou pre vlnové dížky UV žiarenia a vysokou absorpciou pre viditelná oblast světla.

Přenosný zdroj ultrafialového žiarenia podlá vynálezu je vybavený elektronickým indikátorom vybitia akumulátora, ktorý světelnou diodou signalizuje vybitie akumulátora po přípustná hranicu.

Použitím dvojčinného tranzistorového striedača s osobitným nasycovacím transformátorom zvýši sa energetická účinnost pri generovaní striedavého napátia požadované] amplitůdy a výkonu pre napájanie ortuťove] výbojky. Zvýši sa tým účinnost^ pri premene elektrickej energie na žiarivú. Casť ušetrenej elektrickej energie je využitá na žeravenie elektrod výbojky z pomocných žeraviacich vinutí na výstupnom transformátore striedača. Zeravené elektrody výbojky emitujú elektrony celým svojím povrchom a nedochádza k ich nadměrnému lokálnemu prehrievaniu. Emisná vrstva z elektród nie je rozprašovaná a životnost výbojky tým nie je obmedzovaná.

Umiestnením výbojky výkonu 15 W do ohniska paraboly tvoriacej reflektor, tak že uhol clonenia dosahuje minimálně 30 °, bola dosiahnutá zlepšená směrová vlastnost přenosného zdroja ultrafialového žiarenia umožňujú dostatočne intenzívně vybudit luminiscenciu i zo vzdialenosti troch až štyroch metrov.

Vybavením přenosného zdroja ultrafialového žiarenia elektronickým indikátorom vybitia akumulátora, bola dosiahnutá stála kontrola stavu nabitia akumulátora, aby nemohlo dójsť k jeho nadměrnému vybíjaniu a rýchlemu znehodnocovaniu.

Na priloženom výkrese č. 1 je znázorněné elektrické zapojenie přenosného zdroja ultrafialového žiarenia. Na výkrese č. 2 je příklad vyhotovenia přenosného zdroja ultrafialového žiarenia.

Napátie 24 V z akumulátora 6 privádzame cez poisitku 7, prvý konektor 51 a vypínač 4 na napájacie svorky 2B a 27 dvojčinného tranzistorového striedača 2 s pomocným nasycovacím transformátorom 21 a výstupným transformátorom 22. Tranzistorový striedač 2 pozostáva z prvého tranzistora 28, z druhého tranzistora 29, z prvého odporu 32, z druhého odporu 33, z prvého kondenzátora 34 a spoločného bodu 35. Striedavé napátie požadované]' amplitůdy pre napájanie výbojky

I odoberáme z vinutia 25, ktoré je uprostřed rozdělené na dve časti. Medzi vinutia 25 je zapojený kondenzátor 24, ktorý stabilizuje prúd výbojky 1. Elektrody výbojky 1 sú žeravené zo žeraviacich vinutí 23.

Paralelné k napájacím svorkám 26 a 27 striedača 2 je připojený indikátor vybitia akumulátora 3 so světelnou diodou 31. Keď klesne napátie akumulátora na nastavenu hranicu, světelná dióda sa rozsvieti.

Na výkrese č. 2 je znázorněný příklad vyhotovenia přenosného zdroja ultrafialového žiarenia. V dolnej časti púzdra 11 je umiestnený tranzistorový striedač 2, ktorý je napájaný cez konektor 5 a vypínač 4 umiestnené v rukověti 12. Rukověť je upevněná na zadnej straně púzdra 11. V hornej časti púzdra

II je umiestnený indikátor vybitia akumulátora so světelnou diodou 31. Nízkotlaková ortuťová výbojka 1 výkonu 15 W je uchytená v strednej časti púzdra 11 v objímkách 10 tak, aby bola v ohnisku reflektora 8 tvaru paraboly, pričom rozměry paraboly sú také, aby vefkosť uhla clonenia 14 bola minimálně 30 °. Vzhfadom na lineárnu závislost odrazivosti hliníka od vlnovej dížky světelného žiarenia, pre odrazová vrstvu reflektora bola zvolená lesklá hliníková vrstva. Nad reflektorom 8 je upevněný pomocou rámu 13 selektívny absorpčný filter 9 s dobrou priepustnosťou pre světelné žiarenie vlnovej dížky 253,7 nm a s velkou absorpciou pre viditefnú oblasť světelného žiarenia.

Přenosný zdroj ultrafialového žiarenia sa dobré uplatní při vyhledávaní nerastných surovin ako sú volfrám, molybdén, urán a iné. Možno ho použiť pri povrchových prospekčných prácach, při dokumentácii a mapovaní banských diel, pri vyhodnocovaní a dokumentácii vrtov, a pri určovaní minerálov v laboratórnych podmienkach.

Ďalšie možnosti uplatnenia sú například v kriminalistike, v školstve, v chemických laboratóriach, pri kontrole papierových bankoviek a dokumentov a podobné.

Claims (1)

1. Přenosný zdroj ultrafialového žiarenia s nízkotlakovou ortuťovou výbojkou umiestnenou v ohnisku reflektora tvaru paraboly vyznačujúci sa tým, že zdroj napátia (6) je připojený cez poistku (7), cez prvý konektor (51) a cez vypínač (4) jednak na indikátor vybitia (3), ku ktorému je paralelné připojená svietiaca dióda (31) a jednak buď cez prvý odpor (32) na střed prvého vinutia nasycovacieho transformátora (21), ktorého jeden vývod prvého vinutia je připojený na bázu prvého tranzistora (28) a druhý

   VYNÁLEZU vývod prvého Vinutia je připojený na bázu druhého tranzistora (29) a cez druhý odpor (33) na spoločný bod (35), alebo je připojený na prvý kondenzátor (34) a na střed prvého vinutia výstupného transformátora (22), ktorého jeden vývod prvého vinutia je připojený na kolektor prvého tranzistora (28) a na druhé vinutie nasycovacieho transformátora (21) a druhý vývod prvého vinutia výstupného transformátora (22) je připojený na kolektor druhého tranzistora (29) a na druhé vinutie nasycovacieho transformátora (21), pričom spoločný bod (35) je spojený jednak s emitorom prvého tranzistora (28), jednak s emitorom druhého tranzistora (29), jednak s prvým kondenzátorom (34) a jednak s indikátorom vybitia (3) a cez druhý konektor (52) so zdrojom napátia (6), pričom výbojka (1) má žeravenie připojené k žeraviacemu vinutiu (23) zapojenému do série s druhým vinutím (25) výstupného transformátora (22), ktoré je uprostřed dělené a je spojené druhým kondenzátorom (24).