EP0458140B1 - High power radiator - Google Patents

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EP0458140B1
EP0458140B1 EP19910107572 EP91107572A EP0458140B1 EP 0458140 B1 EP0458140 B1 EP 0458140B1 EP 19910107572 EP19910107572 EP 19910107572 EP 91107572 A EP91107572 A EP 91107572A EP 0458140 B1 EP0458140 B1 EP 0458140B1
Authority
EP
Grant status
Grant
Patent type
Prior art keywords
high
characterised
outer
device according
radiating device
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP19910107572
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0458140A1 (en )
Inventor
Ulrich Dr. Kogelschatz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heraeus Noblelight GmbH
Original Assignee
Heraeus Noblelight GmbH
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Filing date
Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J65/00Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J65/04Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels
    • H01J65/042Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field
    • H01J65/046Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field the field being produced by using capacitive means around the vessel

Description

    Technisches Gebiet technical field
  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochleistungsstrahler, insbesondere für ultraviolettes Licht, mit einem mit unter Entladungsbedingungen Strahlung aussendendem Füllgas gefüllten Entladungsraum, dessen Wandungen durch ein äusseres und ein inneres rohrförmiges Dielektrikum gebildet sind, welche jeweils auf den dem Entladungsraum abgewandten Oberflächen mit einer inneren und einer äusseren Elektrode versehen sind, und mit einer an diese Elektroden angeschlossenen Wechselstromquelle zur Speisung der Entladung. The invention relates to a high-power radiator, in particular for ultraviolet light, filled with a aussendendem with radiation under discharge conditions filling gas discharge space, the walls of which are formed by an outer and an inner tubular dielectric, which one each on the side remote from the discharge space surfaces with an inner and outer electrodes are provided, and with a source connected to these electrodes alternating current source for feeding the discharge.
  • Die Erfindung nimmt dabei Bezug auf einen Stand der Technik, wie er sich etwa aus der EP-A 0 254 111, der US-A-5 013 959, der EP-A- 0 385 205 oder der EP-A- 0 324 953 ergibt. The invention makes reference to a prior art such as, eg, from EP-A 0,254,111, US-A-5013959, EP-A-0385205 or EP-A-0324953 results.
  • Technologischer Hintergrund und Stand der Technik Technological background and state of the art
  • Der industrielle Einsatz photochemischer Verfahren hängt stark von der der Verfügbarkeit geeigneter UV-Quellen ab. The industrial use of photochemical processes depends heavily on the availability of suitable UV sources. Die klassischen UV-Strahler liefern niedrige bis mittlere UV-Intensitäten bei einigen diskreten Wellenlängen, wie zB die Quecksilber-Niederdrucklampen bei 185 nm und insbesondere bei 254 nm. Wirklich hohe UV-Leistungen erhält man nur aus Hochdrucklampen (Xe, Hg), die dann aber ihre Strahlung über einen grösseren Wellenlängenbereich verteilen. The conventional UV lamps provide low to medium UV intensities at several discrete wavelengths, such as the low-pressure mercury lamp is obtained only from the high-pressure lamps (Xe, Hg) at 185 nm and in particular at 254 nm. Really high UV powers, which then but distribute their radiation over a large wavelength range. Die neuen Excimer-Laser haben einige neue Wellenlängen für photochemische Grundlagenexperimente bereitgestellt, sind z.Zt. The new excimer lasers have provided some new wavelengths for photochemical basic experiments are currently aus Kostengründen für einen industriellen Prozess wohl nur in Ausnahmefällen geeignet. well suited for cost reasons for an industrial process only in exceptional cases.
  • In der eingangs genannten EP-Patentanmeldung oder auch in dem Konferenzdruck "Neue UV- und VUV Excimerstrahler" von U. Kogelschatz und B. Eliasson, verteilt an der 10. Vortragstagung der Gesellschaft Deutscher Chemiker, Fachgruppe Photochemie, in Würzburg (BRD) 18.-20. In the above-mentioned EP-patent application or in the conference pressure "New UV and VUV excimer" by U. Kogelschatz and B. Eliasson, distributed at the 10th Lecture Meeting of the German Chemical Society, Section photochemistry, in Wurzburg (BRD) 18th -20. November 1987, wird ein neuer Excimerstrahler beschrieben. November 1987 a new excimer is described. Dieser neue Strahlertyp basiert auf der Grundlage, dass man Excimerstrahlung auch in stillen elektrischen Entladungen erzeugen kann, einem Entladungstyp, der in der Ozonerzeugung grosstechnisch eingesetzt wird. This new type of radiator is based on the principle that one can generate excimer radiation even in silent electrical discharges, a type of discharge which is used industrially in the ozone generation. In den nur kurzzeitig (< 1 Mikrosekunde) vorhandenen Stromfilamenten dieser Entladung werden durch Elektronenstoss Edelgasatome angeregt, die zu angeregten Molekülkomplexen (Excimeren) weiterreagieren. present in the short term (<1 microsecond) current filaments of this discharge are excited by electron impact noble gas atoms to form excited molecular complexes (excimers) react further. Diese Excimere leben nur einige 100 Nanosekunden und geben beim Zerfall ihre Bindungsenergie in Form von UV-Strahlung ab. These excimers live only a few 100 nanoseconds and give the decay their binding energy in the form of UV radiation.
  • Der Aufbau eines derartigen Excimerstrahlers entspricht weitgehend dem eines klassichen Ozonerzeugers, mit dem wesentlichen Unterschied, dass mindestens eine der den Entladungsraum begrenzenden Elektroden und/oder Dielektrikumsschichten für die erzeugte Strahlung durchlässig ist. The construction of such excimer lamp largely corresponds to that of a classic ozone generator, with the main difference that at least one of the discharge space defining electrode and / or dielectric layers to the generated radiation is permeable.
  • Die genannten Hochleistungsstrahler zeichnen sich durch hohe Effizienz, wirtschaftlichen Aufbau aus und ermöglichen die Schaffung grosser Flächenstrahler, mit der Einschränkung, dass grossflächige Flachstrahler einen eher grossen technischen Aufwand erfordern. The high-power radiation mentioned are characterized by high efficiency, economic development and enable the creation of large surface emitters, with the restriction that large-area flat radiators require a rather large technical effort. Bei den bekannten Zylinderstrahlern hingegen wird ein nicht unbeachtlicher Anteil der Strahlung durch Schattenwirkung der Innenelektrode nicht ausgenützt. In the known cylinder radiators, however, a not inconsiderable proportion of the radiation is not utilized by the shadow effect of the inner electrode. Um nun bei Zylinder-Strahlern die Ausbeute zu erhöhen, sind bei den Strahlern in der eingangsgenannten EP-A- 0 385 205 die inneren Dielektrikumsrohre im Vergleich zum den äusseren Dielektrikumsrohren sehr klein. In order to increase now in cylinder emitters of yield, are 0,385,205, the inner dielectric tubes in comparison to the outer dielectric tubes very small at the radiators in the initially-mentioned EP-A-. Durch exzentrische Anordnung der inneren Dielektrika mit im Vergleich zum Durchmesser der äusseren Dielektrika kleinem Durchmesser und äusseren Elektroden nur auf der dem inneren Dielektrikum benachbarten Oberfläche und gleichzeitige Ausbildung der äusseren Elektrode als Reflektor wird eine Vorzugsrichtung der Abstrahlung erzielt. By eccentric positioning of the inner dielectrics compared to the diameter of the outer dielectrics small diameter and outer electrodes only on the inner surface adjacent dielectric and simultaneous formation of the outer electrode as a reflector has a preferred direction of radiation is achieved.
  • Darstellung der Erfindung Summary of the Invention
  • Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Hochleistungsstrahler, insbesondere für UV- oder VUV-Strahlung, zu schaffen, der sich insbesondere durch hohe Effizienz auszeichnet, wirtschaftlich zu fertigen ist, den Aufbau sehr grosser Flächenstrahler ermöglicht und bei dem die UV-Strahlung gezielt auf einen in weiten Grenzen wählbaren Abstrahlwinkel konzentriert werden kann und die Innenelektrode keinen Schatten mehr werfen kann. Starting from the prior art, the invention has for its object, a high-power radiator, in particular for UV or VUV radiation, to provide which is characterized in particular by high efficiency, is economical to manufacture, enables the construction of very large area lamp and in which the UV radiation can be selectively concentrated to a selectable within wide limits viewing angle and the internal electrode can no longer cast shadows.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Hochleistungsstrahler der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäss vorgesehen, dass die äussere Elektrode sich nur über einen Bruchteil des Aussenumfangs des äusseren Dielektrikumsrohrs erstreckt, derart, dass sich sich Entladungen nur in einem im wesentlichen durch die äussere Elektrode definiertem Entladungssegment ausbilden. To achieve this object, the invention provides for a high-power radiator of the aforementioned type in that the outer electrode extends only over a fraction of the outer circumference of the outer dielectric tube, such that located discharges only form in a substantially by the outer electrode defined discharge segment.
  • Auf diese Weise kann die Strahlung in eine definierte Richtung ausgekoppelt werden, was insbesondere bei der Bestrahlung von ebenen oder gekrümmten Oberflächen vorteilhaft ist, da sich die elektrischen Entladungen nur auf der dem zu bestrahlenden Gut zugewandten Oberfläche ausbilden können. In this manner the radiation can be coupled in a defined direction, which is particularly advantageous in the case of the irradiation of flat or curved surfaces, since the electrical discharges only on the can form the facing surface to be irradiated Good. Als Aussenelektroden können neben den schon in der einschlägigen Literatur beschriebenen Drahtnetzen oder Drahtgeflechten auch elektrisch leitende, UV-transparente Beschichtungen, zB aus Leitlack oder dünnen Metallfilmen, dienen. As external electrodes in addition to the already described in the relevant literature wire mesh or wire mesh also electrically conductive, UV-transparent coatings, for example of conductive paint or thin metal films are used.
    Auch ist es möglich, die Aussenelektrode in flüssiger Form auszubilden, indem das äussere Rohr nur teilweise in einen transparenten Elektrolyten, vorzugsweise Wasser, eintaucht. it is also possible to form the external electrode in liquid form by the outer tube only partly in a transparent electrolyte, preferably water, is immersed. Diese Anordnung eignet sich insbesondere zur Bestrahlung temperaturempfindlicher Substanzen (zB Verkleben von LCD-Zellen, Bestrahlung dünner Folien), weil Wasser sehr effektiv eventuell vorhandene Infrarot-Strahlung aus der Entladung blockiert. This arrangement is particularly suitable for irradiation of temperature sensitive substances (eg bonding of LCD cells, irradiation of thin films), because water is very effectively blocked possibly existing infrared radiation from the discharge.
    Der Elektrolyt kann über einen Thermostaten umgewalzt und auf diese Weise auf konstanter niedriger Temperatur gehalten werden. The electrolyte may be umgewalzt means of a thermostat and maintained in this manner at a constant low temperature. Durch geeignete Auswahl des Elektrolyten kann zusätzlich eine optische Filterwirkung erreicht werden. By appropriate selection of the electrolyte, an optical filter effect can be achieved in addition. Darüber hinaus kann über die Eintauchtiefe des äusseren Rohres im Elektrolyten der Winkelbereich des gezündeten Segments verändert werden. In addition, the angular range of the ignited segment can be altered by the immersion depth of the outer tube in the electrolyte.
  • Die Innenelektrode ist vorzugsweise klassisch aufgebaut, dh besteht aus einer auf die Innenfläche des inneren Dielektrikumsrohres aufgebrachten Metallbelegung, zB Aluminium-Bedampfung. The inner electrode is preferably constructed classic, ie consists of a layer applied to the inner surface of the inner Dielektrikumsrohres metal coating, such as aluminum vapor deposition. Auf diese Weise wirkt die Innenelektrode gleichzeitig als Reflektor für die UV-Strahlung. In this manner, the inner electrode acts as a reflector for the ultraviolet radiation. Falls eine Kühlung erwünscht wird, kann ein Kühlmittelstrom (Gas oder Flüssigkeit) durch das innere Rohr geführt werden. If cooling is desired, a stream of coolant (gas or liquid) can be guided through the inner tube.
  • Man kann leicht mehrere solcher Strahler zu Blöcken kombinieren, die zur Bestrahlung grosser Flächen geeignet sind. It is easy to combine several such emitters into blocks which are suitable for the irradiation of large areas. Vorteilhaft ordnet man zu diesem Zweck die äusseren Rohre in rillenförmigen halbzylindrischen Aussparungen in einem Tragkörper aus einem elektrisch isolierenden, jedoch gut wärmeleitendem Material an. Advantageously, arranged for this purpose on the outer tubes in groove-shaped semi-cylindrical recesses in a carrier body from an electrically insulating, but good heat conducting material. Solche Materialen gibt es auf Keramik-Basis, zB Aluminiumnitrid (AlN) oder Berylliumoxid (BeO) als auch auf Kunststoff-Basis (Vergussmassen für Transformatoren und elektrische Schaltungen). Such materials, there are ceramic-based, such as aluminum nitride (AlN) or beryllium oxide (BeO) and resin-based (encapsulants for transformers and electrical circuits). Bei weniger extremen Anforderungen kommen auch gebräuchlichere Materialien wie Alumniumoxid (Al₂O₃), Glaskeramik oder hitzebeständige Kunststoffe wie Polytetrafluoräthylen, in Frage. In less extreme demands also more common materials like Alumniumoxid (Al₂O₃), ceramic or heat-resistant plastics such as polytetrafluoroethylene come into question. Bei höheren Leistungen ist es möglich, den Tragkörper und damit die äusseren Rohre zu kühlen, zB indem man in Rohrlängsrichtung verlaufende Kühlkanäle im Tragkörper vorsieht. At higher powers, it is possible to cool the supporting body and the outer tube, for example by providing running in the tube longitudinal direction cooling channels in the supporting body.
    Das Relexionsvermögen der halbzylindrischen Ausnehmungen im Tragkörper kann durch eine metallische Verspiegelung, zB eine Aluminiumschicht mit darüberliegender Schutzschicht aus Magnesiumfluorid (MgF₂), verbessern. The Relexionsvermögen the semi-cylindrical recesses in the supporting body can improve an aluminum layer with overlying protective layer of magnesium fluoride (MgF₂) by a metallic reflective coating, for example. Es kann sich aber auch als vorteilhaft erweisen, eine diffus reflektierende Schicht aufzubringen, wie sie in der Radiometrie in sogenannten Ulbricht-Kugel verwendet wird. However, it can also prove to be advantageous as it is used in the radiometry in so-called integrating sphere apply a diffusely reflecting layer. In diesem Fall würde man eine Schicht aus Magnesiumoxid (MgO)oder Bariumsulfat (BaSO₄) verwenden. In this case, one would use a layer of magnesium oxide (MgO) or barium sulfate (BaSO₄).
  • Bei der UV-Behandlung von Oberflächen und der Aushärtung von UV-Farben und UV-Lacken ist es in bestimmten Fällen von Vorteil, nicht in Luft zu arbeiten. In the UV treatment of surfaces and curing of UV inks and UV coatings, it is in certain cases be advantageous not to work in air. Es gibt mindestens zwei Gründe, die eine UV-Behandlung unter Ausschluss von Luft angezeigt erscheinen lassen. There are at least two reasons that make it appear a UV treatment indicated the absence of air. Der erste Grund liegt vor, wenn die Strahlung so kurzwellig ist, dass sie von Luft absorbiert und damit abgeschwächt wird (Wellenlängen < 190 nm). The first reason is when the radiation is so short a wavelength that it is absorbed by air and thus weakened (wavelengths <190 nm). Diese Strahlung führt zur Sauerstoffspaltung und damit zur unerwünschten Ozonbildung. This radiation results in the cleavage of oxygen and thus undesirable ozone formation. Der zweite Grund liegt vor, wenn die beabsichtigte photochemische Wirkung der UV-Strahlung durch die Anwesenheit von Sauerstoff behindert wird (oxygen inhibition). The second reason is when the intended photochemical effect of the UV radiation is hindered by the presence of oxygen (oxygen inhibition). Dieser Fall tritt zB bei der Photovernetzung (UV-Polymerisation, UV-Trockung) von Lacken und Farben auf. This case occurs, for example in the photocrosslinking (UV polymerization, UV-drying) of coatings and paints. Diese Vorgänge sind an sich bekannt und beispielsweise im Buch "UVand EB Curing Formulation for Printing Ink, Coatings and Paints", herausgegeben 1988 von SITA-Technology, 203 Gardiner House, Broomhill Road, London SW18, Seiten 89 - 91, beschrieben. These processes are known per se and, for example in the book "UVand EB Curing Formulation for Printing Ink, Coatings and Paints", published in 1988 by SITA Technology, 203 Gardiner House, Broomhill Road, London SW18, pages 89 - described 91. In diesen Fällen ist vorgesehen, Mittel zur Spülung des Behandlungsraums mit einem inerten UV-transparenten Gas wie zB Stickstoff oder Argon vorzusehen. In these cases, is provided to provide means for purging the treatment space with an inert UV transparent gas such as nitrogen or argon. Insbesondere bei Konfigurationen, bei denen die ersten Rohre in einem mit Rillen versehenen Tragkörper angeordnet sind, lässt sich eine derartige Spülung ohne grossen technischen Aufwand verwirklichen, zB durch zusätzliche von einer Inertgasquelle gespeiste und gegen den Entladungsraum offene Kanäle. In particular, in configurations in which the first tubes are arranged in a grooved support member, can be realized, such a rinsing without great technical effort, for example by additional fed from an inert gas source and to the discharge space open channels. Das durch besagte Kanäle geleitete Inertgas kann darüber hinaus zur Kühlung des Strahlers herangezogen werden, so dass bei manchen Anwendungen auf separate Kühlkanäle verzichtet werden kann. The inert gas passed through said channels can be used in addition for cooling of the radiator, so that it is possible to dispense with separate cooling channels in some applications.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief Description of Drawings
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt; In the drawing embodiments of the invention are schematically illustrated; darin zeigt shows it
  • Fig.1 Fig.1
    Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Zylinderstrahlers mit konzentrischer Anordnung des inneren Dielektrikumsrohres im Querschnitt mit verschiedenen Elektrodenanordnungen auf dem äusseren Dielektrikumsrohr; A first embodiment of a cylindrical radiator with a concentric arrangement of the inner Dielektrikumsrohres in cross section with various electrode arrangements on the outer dielectric tube;
    Fig.2 Fig.2
    einen UV-Strahler mit einer Aussenelektrode in flüssiger Form; a UV lamp having an outer electrode in liquid form;
    Fig. 3 Fig. 3
    eine Ausführungsform einer Bestrahlungseinrichtung mit drei nebeneinanderliegenden Zylinderstrahlern gemäss Fig.1c, welche auf einem Tragkörper aus Isoliermaterial angeordnet sind; an embodiment of an irradiation device with three adjacent emitters cylinder according to Figure 1C, which are arranged on a support body of insulating material;
    Fig.4 Figure 4
    eine Ausführungsform einer Bestrahlungseinrichtung analog Fig. 3, jedoch mit einer die gesamte freie Oberfläche der äusseren Dielektrikumsrohre überdeckenden Aussenelektrode. an embodiment of a radiation device similar to FIG. 3, but with the entire free surface of the outer dielectric tubes overlapping outer electrode.
    Wege zur Ausführung der Erfindung Ways of carrying out the invention
  • In Fig.1a bis 1c ist in einem äusseren Quarzrohr 1 mit einer Wandstärke von etwa 0,5 bis 1,5 mm und einem Aussendurchmesser von etwa 20 bis 30 mm ein inneres Quarzrohr 2 koaxial angeordnet. In FIGURE 1a to 1c, an inner quartz tube 2 is arranged coaxially in an outer quartz tube 1 having a wall thickness of about 0.5 to 1.5 mm and an outer diameter of about 20 to 30 mm. Die Innenfläche des inneren Quarzrohrs 2 ist mit einer Innenelektrode 3 versehen, die beispielsweise durch Beschichten mit Aluminium hergestellt ist. The inner surface of the inner quartz tube 2 is provided with an inner electrode 3, which is produced for example by coating with aluminum. Eine Aussenelektrode 4 in Form eines schmalen Streifens aus Drahtnetz erstreckt sich nur über einen kleinen Teil des Umfangs des äusseres Quarzrohrs 1. Die Quarzrohre 1 und 2 sind an beiden Enden verschlossen. An outer electrode 4 in the form of a narrow strip of wire mesh extends only over a small part of the circumference of the outer quartz tube 1. The quartz tubes 1 and 2 are closed at both ends. Der Raum zwischen den beiden Rohren 1 und 2, der Entladungsraum 5, ist mit einem unter Entladungsbedingungen Strahlung aussendendem Gas/Gasgemisch gefüllt. The space between the two tubes 1 and 2, the discharge space 5 is filled with a aussendendem radiation under discharge conditions of gas / gas mixture. Die beiden Elektroden 3,4 sind mit den beiden Polen einer Wechselstromquelle 6 verbunden. The two electrodes 3,4 are connected to the two poles of an AC power source. 6 Die Wechselstromquelle entspricht grundsätzlich jenen, wie sie zur Anspeisung von Ozonerzeugern verwendet werden. The alternating current source basically corresponds to those as they are used for the energiser of ozone generators. Typisch liefert sie eine einstellbare Wechselspannung in der Grössenordnung von mehreren 100 Volt bis 20000 Volt bei Frequenzen im Bereich des technischen Wechselstroms bis hin zu einigen 1000 kHz - abhängig von der Elektrodengeometrie, Druck im Entladungsraum und Zusammensetzung des Füllgases. Typically, it provides an adjustable AC voltage in the order of several 100 volts to 20,000 volts at frequencies in the range of the commercial AC current up to a few 1000 kHz - depending on the electrodes geometry, pressure in the discharge space and composition of the filling gas.
  • Das Füllgas ist, zB Quecksilber, Edelgas, Edelgas-Metalldampf-Gemisch, Edelgas-Halogen-Gemisch, gegebenenfalls unter Verwendung eines zusätzlichen weiteren Edelgases, vorzugsweise Ar, He, Ne, als Puffergas. The filling gas is, for example, mercury, rare gas, rare gas metal-vapor mixture rare gas-halogen mixture, optionally with the use of an additional further noble gas, preferably Ar, He, Ne, as a buffer gas.
  • Je nach gewünschter spektraler Zusammensetzung der Strahlung kann dabei eine Substanz/Substanzgemisch gemäss nachfolgender Tabelle Verwendung finden: Depending on the desired spectral composition of the radiation thereby a substance / substance mixture to be used according to the following table:
  • Daneben kommen eine ganze Reihe weiterer Füllgase in Frage: In addition, a number of other filling gases are:
    • Ein Edelgas (Ar, He, Kr, Ne, Xe) oder Hg mit einem Gas bzw. Dampf aus F₂, J₂, Br₂, Cl₂ oder eine Verbindung die in der Entladung ein oder mehrere Atome F, J, Br oder Cl abspaltet; in the discharge one or more atoms F, I, Br or Cl cleaves a noble gas (Ar, He, Kr, Ne, Xe), or Hg with a gas or vapor from F₂, J₂, Br₂, Cl₂ or a compound;
    • ein Edelgas (Ar, He, Kr, Ne, Xe) oder Hg mit O₂ oder einer Verbindung, die in der Entladung ein oder mehrere 0-Atome abspaltet; a noble gas (Ar, He, Kr, Ne, Xe), or Hg with O₂ or a compound that splits off in the discharge one or more 0 atoms;
    • ein Edelgas (Ar, He, Kr, Ne, Xe) mit Hg. a noble gas (Ar, He, Kr, Ne, Xe) with Hg.
  • In der sich bildenden stillen elektrischen Entladung (silent discharge) kann die Elektronenenergieverteilung durch Dicke der Dielektrika und deren Eigenschaften Druck und/oder Temperatur im Entladungsraum optimal eingestellt werden. In the forming silent electric discharge (silent discharge), the electron energy distribution can be optimally adjusted by the thickness of the dielectrics and the properties of pressure and / or temperature in the discharge space.
  • Bei Anliegen einer Wechselspannung zwischen den Elektroden 3 und 4 bildet sich eine Vielzahl von Entladungskanälen 7 (Teilentladungen) im Entladungsraum 5 aus. Upon application of an AC voltage between the electrodes 3 and 4, a plurality of discharge channels 7 (partial discharge) in the discharge space 5 is formed. Diese treten mit den Atomen/Molekülen des Füllgases in Wechselwirkung, was schlussendlich zur UV oder VUV-Strahlung führt. These occur with the atoms / molecules of the filling gas in interaction, which leads finally to the UV or VUV radiation.
  • Anstelle eines schmalen Drahtnetzes als Aussenlektrode 4 können auch zwei voneinander distanzierte schmale Aussenelektroden 4a und 4b (Fig.1b) oder ein breiteres Drahtnetz, das sich etwa über ein Sechstel des Rohrumfangs erstreckt (Fig.1c), verwendet werden. Instead of a narrow wire net as Aussenlektrode 4 also two mutually distanced narrow external electrodes 4a and 4b (FIGURE 1b) or a wide wire net which extends over approximately one sixth of the tube circumference can be used (Figure 1C). Statt eines Drahtnetzes kann auch eine perforierte Metallfolie oder ein UV-transparenter, elektrisch leitfähiger Belag benutzt werden. Instead of a wire net, a perforated metal foil or a UV-transparent, electrically conductive coating can be used.
    Neben den vorstehend genannten festen Aussenelektroden kann auch ein transparenter Elektrolyt verwendet werden. Besides the aforementioned fixed outer electrodes and a transparent electrolyte can be used. In der Ausführungsform nach Fig.2 tauchen drei Dielektrikumsrohre 1 mit innenliegenden mit Innenelektroden 3 versehenen inneren Dielektrikumsrohren 2 in ein mit Wasser 4′ gefülltes Quarzgefäss 8 ein. In the embodiment of Figure 2 three dielectric tubes 1 are immersed in a 'filled with water 4 quartz vessel 8 with internal electrodes 3 provided with an internal inner dielectric tubes. 2 Ueber die Eintauchtiefe t kann die Grösse des gezündeten Segments variiert werden. By the immersion depth t may be varied the size of the ignited segment. Durch entsprechende Auswahl des Elektrolyten kann darüber hinaus eine zusätzliche optische Filterwirkung erreicht werden: so blockiert zB Wasser sehr effektiv eventuell vorhandene Infrarotstrahlung aus der Entladung. By appropriate choice of the electrolyte, an additional optical filtering effect can be achieved in addition: very effective so may eg water existing blocks infrared radiation from the discharge. Dies ist insbesondere bei der Bestrahlung sehr temperaturempfindlicher Substanzen von Wichtigkeit. This is very temperature-sensitive substances of importance especially during irradiation.
  • In Fig.3 ist veranschaulicht, auf welche Weise eine Mehrzahl von Zylinderstrahlern gemäss Fig.1c zu einem Flächenstrahler zusammengefasst werden können. In Figure 3 is illustrated the manner in which a plurality of cylinders can be combined radiators according to Figure 1C to a surface emitter. Ein Tragkörper 9 aus einem elektrisch isolierendem Material, jedoch mit guter thermischer Leitfähigkeit, zB auf Keramik-Basis, ist zu diesem Zweck mit einer parallelen Rillen 10 mit halbkreisförmigem Querschnitt versehen, die um mehr als einen Aussenrohrdurchmesser voneinander beabstandet sind. A support body 9 of an electrically insulating material, but with good thermal conductivity, such as ceramic-based, is provided for this purpose with a parallel grooves 10 having a semicircular cross-section, which are spaced apart by more than one outer tube diameter. Die Rillen 10 sind den äusseren Quarzrohren 1 angepasst und durch Beschichten mit einem UV-reflektierenden Material, zB Aluminium, das mit einer Schutzschicht aus MgF₂ versehen ist. The grooves 10 are adapted to the outer quartz tubes 1 and by coating with a UV reflective material, such as aluminum, which is provided with a protective layer of MgF₂. Zusätzlichen Bohrungen 11, die in Richtung der Rohre 1 verlaufen, dienen der Kühlung der Einzelstrahler. Additional holes 11, which extend in the direction of the tubes 1, are used for cooling the individual radiators.
  • Für spezielle Anwendungen kann man Einzelstrahler mit verschiedenen Gasfüllungen und damit verschiedenen (UV-)Wellenlängen kombinieren. For special applications can be single emitters with different gas fillings and thus different (UV) combine wavelengths.
  • Der Tragkörper 9 muss nicht unbedingt plattenförmig ausgebildet sein. The support body 9 is not necessarily plate-shaped. Er kann auch einen hohlzylindrischen Querschnitt mit regelmässig über seinen Innenumfang verteilten achsparallelen Rillen aufweisen, in welche jeweils ein Strahlerelement nach Fig.1a bis 1c eingelegt ist analog zu Fig.7 oder Fig.8 der eingangs genannten EP-A-0 385 205. It may also have a hollow cylindrical cross-section with regularly about its inner periphery distributed axially parallel groove into which is inserted a respective radiating element according to 1a to 1c analogous to Figure 7 or Figure 8 of the aforementioned EP-A 0 385 205th
  • Die Bestrahlungseinrichtung gemäss Fig.4 entspricht grundsätzlich derjenigen nach Fig.3. The irradiation device in accordance with Figure 4 corresponds in principle to that according to Fig.3. mit zusätzlichen in Längsrichtung des Tragkörpers 9 verlaufenden Kanälen 12. Diese Kanäle stehen mit dem Aussenraum 13 über eine Vielzahl von Bohrungen oder Schlitze 14 im Tragkörper 9 in Verbindung.Die Kanäle 12 sind an eine nicht dargestellte Inertgasquelle, zB Stickstoff- oder Argonquelle angeschlossen. with additional longitudinal direction of the supporting body 9 extending channels 12. These channels are provided to the outer space 13 via a plurality of bores or slots 14 in the support body 9 in compound.The channels 12 are connected to a not shown inert gas such as nitrogen or argon source. Von den Kanälen 12 gelangt das unter Druck stehende Inertgas auf dem beschriebenen Wege in den Behandlungsraum 13. Zusätzlich ist in Fig.4 eine besonders einfache und wirtschaftliche Ausführung für die Aussenelektrode veranschaulicht. From the channels 12, the inert gas under pressure arrives at the described way in the treatment chamber 13. Additionally, in Figure 4, a particularly simple and economic embodiment of the external electrode is illustrated. Diese Aussenelektrode ist allen Strahlern gemeinsam. This outer electrode is common to all emitters. Sie besteht aus einem durchgehenden Drahtnetz oder Drahtgeflecht 15 mit in Rohrlängsrichtung verlaufenden halbkreisförmigen Ausbuchtungen, die sich an die äusseren Quarzrohre 1 anschmiegen. It consists of a continuous wire mesh or wire mesh 15 running in the tube longitudinal direction hemispherical protuberances, which align with the outer quartz tubes. 1

Claims (10)

  1. A high power radiating device, in particular for ultraviolet light, with a discharge chamber (5) filled with filling gas emitting radiation under discharge conditions, the walls of which are formed by a first (1) and a second tubular dielectric (2), which is provided in each case on the surfaces facing away from the discharge chamber (5) with an outer (4) and an inner electrode (3), and with an alternating current source (6) connected to these electrodes to supply the discharge, characterised in that the outer electrode (4;4a;4b;4′;15) only extends over a fraction of the circumference of the first dielectric tube (1), such that discharges (7) only form in a discharge segment substantially defined by the outer electrode (4).
  2. A high-power radiating device according to Claim 1, characterised in that the outer electrode(s) extend in strip form in the longitudinal direction of the tube.
  3. A high-power radiating device according to Claim 1, characterised in that the outer electrode is formed by an electrolyte (4′), into which the outer dielectric tube(s) immerse at the most partially.
  4. A high-power radiating device according to Claim 3, characterised in that the size of the effective radiating segment is able to be adjusted by the immersion depth (t) of the outer dielectric tube (1) in electrolyte (4′).
  5. A high-power radiating device according to Claim 4, characterised in that the outer tubes (1) are arranged partially in material recesses (10) in a carrier body (9) of insulating material with good thermal conductivity.
  6. A high-power radiating device according to Claim 5, characterised in that cooling bores (11) are provided in the support body (9), which do not intersect the material recesses (10).
  7. A high-power radiating device according to Claim 5, characterised in that the cross-section of the material recesses (10) are matched to the external diameter of the outer tubes (1) and the recess walls are constructed as UV reflectors.
  8. A high-power radiating device according to one of Claims 5 to 7, characterised in that means (11,14) are provided for the supply of inert gas into the chamber (13) outside the outer tubes (1).
  9. A high-power radiating device according to Claim 8, characterised in that channels (12) are provided in the support body, which are connected directly or indirectly with said chamber (13), through which channels (12) an inert gas, preferably nitrogen or argon, is able to be fed.
  10. A high-power radiating device according to Claim 9, characterised in that the channels (12) are arranged in each case between adjacent dielectric tubes (1) and communicate with said chamber via bores or slits (14).
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