NL7907319A - Elektrodenloze lichtbron voorzien van radio-aktief materiaal. - Google Patents

Description

• ^ GTE LABORATORIES INCORPORATED, te Wilmington, Delaware, Verenigde Staten van Amerika

Elektrodenloze lichtbron voorzien van radio-aktief materiaal

De uitvinding heeft betrekking op elektrodenloze lichtbronnen gevoed door hoogfrequentvermogensbronnen en in het bijzonder op het gebruik van radio-aktieve materialen voor het helpen bij het starten van elektrodenloze lichtbronnen.

5 Elektrodenloze lichtbronnen, welke werken door het koppelen van hoogfrequentvermogen met een boogontlading in een elektrodenloze lamp, zijn reeds ontwikkeld. Deze lichtbronnen omvatten'typerend een hoogfrequent vermogensbron, verbonden met een eindaansluiting met een binnenge-leider en een buitengeleider geplaatst rond de binnengeleider. De elek-10 trodenloze lamp is geplaatst aan het einde van de binnengeleider. Het hoogfrequentvermogen is gekoppeld met een lichtuitzendende elektromagnetische ontlading in de elektrodenloze lamp. Een deel van de eindaansluiting laat straling door bij zichtbare lichtfrequenties, waardoor het gebruik van de inrichting als een lichtbron mogelijk is.

15 De elektrodenloze lamp vormt in zijn werktoestand een rela tief lage impedantie van ongeveer enige honderden ohms. In de uitgeschakelde toestand is echter de impedantie van de lamp groot. Aangezien de eindaansluitingis ontworpen voor het verkrijgen van een impedantie-aan-passing aan de werkimpedantie van de lamp, waardoor maximum overdracht 2o van vermogen uit de bron naar de boogontlading wordt verkregen, is er in de uitgeschakelde toestand een foutieve aanpassing tussen de lamp en de hoogfrequentvermogensbron. Deze foutieve aanpassing in uitgeschakelde toestand vormt een probleem bij het starten van een ontlading, wanneer vermogen in eerste instantie wordt toegevoerd aan de lichtbron. In de 25 toestand van foutieve aanpassing kan het elektrische veld in de lamp on voldoende zijn om het starten te veroorzaken. Een afstemelement, gelegen in de eindaansluiting, wordt gebruikt voor het starten bij het Amerikaanse octrooischrift ^.002.9½. Een resonant iet oestand wordt gevormd, waardoor een sterk elektrisch veld wordt verkregen voor het inleiden van 7907319 £τ ί \ 2 doorslag en excitatie van het vulmateriaal binnen de lamp.

Het gebruik van ultraviolette lichtbronnen voor het starten van de ontlading in elektrodenloze lampen is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.997.816. Een ultraviolette bron verlicht de elek-trodenloze lamp en veroorzaakt in combinatie met een elektrisch hoogfre-quentveld uit de vermogensbron het starten van de elektrodenloze lamp.

De functie van de ultraviolette flux is om vooraf te beschikken over losjes gebonden ladingen op het binnenoppervlak van de lamp of vrije ladingen in het gas aanwezig in het lampomhulsel. De ladingen zijn dan be-•jQ schikbaar om te worden beinvloed door het aangelegde hoogfrequentveld, zodat collisie-ionisatie en doorslag wordt verkregen, zodat de ontlading wordt ingeleid. Hetzij een glimlamp of een vonkopwekorgaan is geplaatst in de ruimte tussen de binnen- en buitengeleiders van de eindaansluiting. Ultraviolette lichtbronnen werden ook gebruikt in startstelsels bij een ^ elektrodenloze lichtbron in de Amerikaanse octrooischriften 4.041.352 en 4,053.841. De Amerikaanse octrooiaanvrahe 952.7^5 van 19 oktober 1978 ten name van aanvrager beschrijft een zelf-bevattende ultraviolette starthulp voor een elektrodenloze lichtbron.

Hoewel een ultraviolette starthulp in het algemeen geschikte 20 resultaten levert, zijn er bepaalde nadelen. De ultraviolette bron wordt normaal gebruikt in samenhang met een schakeling, welke werkt voor het wegnemen van vermogen van de ultraviolette bron nadat de elektrodenloze lamp is gestart. Zowel de ultraviolette bron als zijn bijbehorende schakeling maken de lichtbron ingewikkeld en resulteren in verhoogde kosten 25 en geringere betrouwbaarheid.

Ioniserende kernstralingen, afgeleid van verscheidene isotopen van de elementen kunnen worden gebruikt voor het bereiken van dezelfde effecten, geleverd door de ultraviolette straling ter ondersteuning van het starten van de elektrodenloze lichtbron. De overheersende 30 radio-aktieve uitzendingen in samenhang met de natuurlijke afname van de radio-aktieve elementen zijn beta-deeltjes, alfa-deeltjes en gammastraling. Elke soort van radio-aktieve uitstraling heeft zijn speciale eigenschappen, welke bepalen hoe deze kan worden gebruikt bij de onderhavige uitvinding.

35 Gammastralen zijn energiefotonen zoals bekend en de meest 7907319 3 • ΰ doordringende soort van de drie uitzendingen. Zulke stralen bezitten typerend energie in het gebied van 0,0¾ tot 1 MEV en doordringen materialen zoals aluminium vanaf 1 cm tot 10 cm respectievelijk. Energieverlies geschiedt in grote hoofdzaak door foto-elektrisch effect aan-5 gezien gammastralen worden geabsorbeerd in materiaal, zodat geïoniseerde en geexciteerde atomen en molekulen worden achtergelaten in de absorptie-baan.

Beta-deeltjes zijn energie-elektronen, welke typerend energie bezitten in het gebied overeenkomend met dat, genoemd voor de gammastralen.

J0 Beta-deeltjes zijn echter veel minder doordringend, in een gebied van 0,001 cm tot 0,1 cm in aluminium voor energie tussen 0,0¾ en 1 MEV respectievelijk. Hun absorptie in materiaal resulteert in geïoniseerde en geexciteerde atomen en molekulen door collisiewerking.

Alfadeeltjes zijn heliumkernen, welke typerend worden uitgedij zonden met energie in het gebied van verscheidene MEV. Hun gebied in materiaal is veel geringer dan dat voor de gammastralen of betadeeltjes.

In aluminium bijvoorbeeld dringen alfadeeltjes minder door dan 0,001 cm en slechts enige centimeters in lucht bij standaardomstandigheden. Doordringing van het materiaal van het lampomhulsel zal overeenkomen met 2o die, genoemd voor aluminium in elk bovenstaand geval.

De bekende techniek toont voorbeelden van het gebruik van radio-aktieve materialen in gasontladingsinrichtingen voor het snel inleiden van doorslag in het gas. Bij alle bekende inrichtingen is het doel van de inleidingshulp om te werken gedurende een zeer kort tijdin-25 terval tussen het aanleggen van het voedingsveld en de doorslag in het gas.

Een gepulseerde elektrodenloze verlichtingsinrichting is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.6U8.100 en methoden zijn aangegeven voor het verkrijgen van het snel inschakelen en uitschakelen 30 daarbij. Een bron van betastraling zoals 0,1 microcurie van cobalt 60 of 0,3 microcurie van zware waterstof, wordt binnen het lampomhulsel gebruikt. Opgemerkt wordt daar, dat het elektrische veld direkt werkt op de betadeeltjes en hun energie vergroot totdat ionisatie van het gas optreedt. Het gebruik van radio-aktieve uitzendingen afwijkend van deze 35 betadeeltjes, wordt niet beschreven. Een betadeeltjesuitzender werd ge- 7907319 *' κ ** k bruikt voor het bevorderen van snelle doorslag van het gas in een ont-ladingsinrichting volgens het Amerikaanse octrooischrift 3·705·319·

Tritium als beta-uitzender werd geabsorbeerd in titanium of yttrium en werd gescheiden van het ontladingsvolume door een dunne neerslag van 5 siliciumdioxyde.

De uitvinding voorziet nu in een elektrodenloze lamp voor gebruik in een elektromagnetische ontladingsinrichting, waarbij de elektrodenloze lamp is voorzien van een lampomhulsel gemaakt van een licht-doorlatend materiaal en met een binnenoppervlak, een vulmateriaal dat 10 licht uitzendt gedurende de elektromagnetische ontlading opgesloten bin nen het lampomhulsel, en een radio-aktief materiaal in samenwerking met de elektrodenloze lamp waarbij het radio-aktieve materiaal een half-waardetijd heeft voldoende voor het leveren van radio-aktieve uitzending gedurende de bruikbare levensduur van de elektrodenloze lamp en het 15 leveren van radio-aktieve uitzending met voldoende energie voor het be reiken van het binnenoppervlak van het lampomhulsel, terwijl de radio-aktieve uitzendingen werkzaam zijn om op het binnenoppervlak van het lampomhulsel losjes gebonden ladingen vooraf aan te brengen welke daarna helpen bij het inleiden van de ontlading.

20 Volgens een ander aspect van de uitvinding worden bovengenoem de en andere doeleinden en voordelen verkregen in een elektromagnetische ontladingsinrichting. De inrichting omvat een elektrodenloze lamp met een lampomhulsel van een lichtdoorlatend materiaal dat een vulmateriaal omsluit, dat licht uitzendt gedurende de elektromagnetische ontlading.

25 De inrichting omvat verder organen voor het exciteren van het vulma teriaal gekoppeld met de elektrodenloze lamp en ingericht voor het leveren van hoogfrequentvermogen aan de lamp voor het ondersteunen van de elektromagnetische ontlading. Met de elektromagnetische ontladingsinrichting werkt een radio-aktief materiaal samen dat een halfwaardetijd 30 heeft voldoende voor het leveren van radio-aktieve uitzending gedurende de bruikbare levensduur van de inrichting en het leveren van radio-aktieve uitzending met voldoende energie voor het bereiken van het binnenoppervlak van het lampomhulsel. De radio-aktieve uitzending is werkzaam om op het binnenoppervlak van het lampomhulsel losjes gebonden 35 ladingen vooraf te vormen welke daarna helpen bij het inleiden van de 7907319 » Λ 5 ontlading.

De uitvinding zal aan de hand van de tekening in het volgende nader vorden toegelicht.

Figuur 1 toont een doorsnede door een elektrodenloze lieht-5 bron volgens de uitvinding.

Figuur 2 toont een gedeeltelijke doorsnede van een elektrodenloze lamp en binnengeleider met niet-gasvormig vulmateriaal opgesloten binnen het lampomhulsel.

Figuur 3 toont een gedeeltelijke doorsnede van een elektroden-jO loze leap en de binnengeleider met radio-aktief materiaal gelegen in de eindaansluiting.

Figuur 4 is een gedeeltelijke doorsnede van een elektrodenloze lamp en de binnengeleider met gasvormig radio-aktief vulmateriaal opgesloten binnen het lampomhulsel.

1^ Figuur 5 is een gedeeltelijke doorsnede van een dubbel om- hulselstelsel en de binnengeleider met tritium 3 als het radio-aktieve materiaal.

Figuur 6 is een gedeeltelijke doorsnede van een elektrodenloze lamp en de binnengeleider met radio-aktief materiaal gedispergeerd 20 in het materiaal van het lampomhulsel.

Figuur 7 toont een gedeeltelijke doorsnede van een elektrodenloze lamp en de binnengeleider met het radio-aktieve materiaal ingebed in het materiaal van het lampomhulsel.

Een elektromagnetische ontladingsinrichting is aangegeven 25 in figuur 1 als een elektrodenloze lichtbron. De lichtbron omvat een elektrodenloze lamp 10, gemaakt van een lichtdoorlatend materiaal zoals kwarts, dat een vulmateriaal omsluit, dat licht uitzendt bij doorslag en excitatie. Het vulmateriaal is typerend samengesteld uit mengsels van kwik, natriumjodide en scandiumjodide in een inert hulpgas zoals neon, 30 argon of krypton. De elektrodenloze lichtbron omvat ook een middel voor het exciteren van het vulmateriaal, dat is gekoppeld met de elektrodenloze lamp 10. Het middel voor excitatie is normaal een eindaansluiting, waarin een transmissielijn is aangepast voor het leveren van hoogfrequent-vermogen aan de elektrodenloze lamp, zodat de lamp een eindbelasting 35 vormt voor het hoogfrequentvermogen, dat zich voortplant langs de trans- 7907319 6 9 > missielijn. Het excitatiemiddel kan bestaan uit een hoogfrequentvermo-gensbron. Het middel voor excitatie is in figuur 1 getekend als een eindaansluiting 12, welke een binnengeleider 1U heeft en een buitengeleider 16, geplaatst rond de binnengeleider 1^. De aansluiting 12 heeft 5 typerend een coaxiale uitvoering. De geleiders hebben een eerste einde, gekoppeld met de hoogfrequentvermogensbron 18 en een tweede einde, gekoppeld met de elektrodenloze lamp 10. De vermogensbron 18 kan via een coaxiale kabel worden verbonden met de eindaansluiting 12 of kan een integraal deel vormen van de elektromagnetische ontladingsinrichting. In 10 dit laatste geval is de vermogensbron 18 ingebouwd in de basis van de inrichting. Eindaansluitingsvormen, waarbij de elektrodenloze lamp gemakkelijk te vervangen is, zijn geschikt indien 'de levensduur van de lamp korter is dan de levensduur van de hoogfrequent vermogensbron. De hoogfrequentvermogensbron 18 levert in de elektrodenloze lamp 10 een 15 elektrisch hoogfrequentveld. De werkfrequentie ligt in het gebied vanaf 100 MHz tot 300 GHz en ligt typerend in de ISM-band (voor industrie, wetenschap en medicijnen) tussen 902 en 928 MHz. Een voorkeurswerkfre-quentie is 915 MHz. Constructie van de eindaansluiting is in detail beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.9^2.058. Beschouwingen 20 over impedantie-aanpassing zijn gegeven in het Amerikaanse octrooischrift 3.9^3.1*03. Een hoogfrequentvermogensbron is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 1*.070.603. Volgens figuur 1 bevat de elektrodenloze lamp 10 een niet-gasvormig radio-aktief materiaal 20 volgens een voorkeur suitvoering van de uitvinding. Het doel van het radio-aktieve ma-25 teriaal is het helpen bij het inleiden van de ontlading binnen de elek trodenloze lamp 10.

De meest gebruikelijke uitzendingen uit radio-aktief materiaal zijn alfadeeltjes, betadeeltjes en gammastralen, welke elk verschillende eigenschappen hebben zoals bovenbeschreven. Een typerend elek-20 trodenloos-lampomhulsel van de bovenbeschreven soort heeft inwendige afmetingen van ongeveer 1 cm en bevat gas bij een druk aanzienlijk beneden een atmosfeer wanneer het is gewenst een ontlading daarin in te leiden. De dikte van het lampomhulsel is typerend 0,1 cm. Aldus zullen alle bovengenoemde radio-aktieve uitzendingen bij voorkeur worden geab-35 sorbeerd in de materialen van het lampomhulsel. Slechts gammastralen 7907319 7 zijn in staat het materiaal van het lampomhulsel te doordringen en kunnen daarom inwendig of uitwendig ten aanzien van de lamp worden gebruikt met overeenkomstig effect. Alfadeeltjes en betadeeltjes moeten om effectief te zijn, aanwezig zijn binnen het omsloten volume van de lamp of 5 binnen het materiaal van het lampomhulsel.

Het effect van de alfadeeltjes, betadeeltjes of gammastralen is het vormen van ionisatie, molekulaire excitatie en het vrijmaken van losjes gebonden elektronische lading op het binnenoppervlak van het materiaal van het lampomhulsel. Een kleiner aantal ionisaties geschiedt 10 binnen het gasvormige deel van het lampvulmateriaal. Het elektrische hoog- frequentveld in de eindaansluiting heeft een verwaarloosbaar direkt effect op de alfa- en betadeeltjes en geen effect op de gammastralen.

Het aktiveren van de inwendige oppervlakken levert een gemakkelijk los te maken hoeveelheid ladingen voor versnelling door het elektrische hoog-15 frequentveld, gebruikt voor het voeden van de elektrodenloze lamp.

Het feit, dat het elektrische hoogfrequentveld niet direkt werkt op de radio-aktieve uitzendingen kan worden begrepen uit de beschouwing van de uiterst korte looptijd van de alfa- en betadeeltjes binnen het lampvolume en het feit, dat hun energie veel groter is dan die welke kan worden 20 geleverd door het aangelegde veld voorafgaand aan de absorptie van de deeltjes in het lampomhulsel. Gammastraling wordt niet beïnvloed door het veld vanwege zijn fotonenaard.

Het aanbrengen van energie in het lampomhulsel en in het bijzonder op het binnenoppervlak van het lampomhulsel, levert een inte-25 grerend effect aangezien secundaire ladingen veelvoudig in aantal zullen zijn en lange perioden zullen bestaan ten opzichte van het betreffende primaire deeltje of foton. Het integrerende effect vermindert het aantal primaire deeltjes vereist voor het vormen van betrekkelijk gemakkelijke lampstartcondities in vergelijking met dat, nodig bij bekende ontladings-30 inrichtingen, waarbij een snelle starttijd (microseconde) wordt vereist.

De aanwezigheid van een integrerend of accumulerend proces op het binnenoppervlak van het lampomhulsel, samen met de relatief langzame start-eisen van de elektrodenloze lichtbronnen (in de orde van enige seconden), veroorlooft het gebruik van buitengewoon geringe niveaus van radio-akti-35 viteit. Vanwege het continue effect van de radio-aktieve uitzendingen, 7907319 8 zijn voldoende losjes gebonden ladingen aanwezig voor het helpen hij het starten van de lamp, op het binnenoppérvlak van het lampomhulsel op het tijdstip dat hoogfrequentvermogen wordt toegevoerd. De losjes gebonden ladingen worden gemakkelijk losgemaakt en versneld door het 5 elektrische hoogfrequentveld voor het veroorzaken van collisie-ionisatie en doorslag en het inleiden van de ontlading binnen de lamp.

Er zijn verscheidene kriteria voor de keuze van specifieke radio-aktieve materialen voor gebruik bij de uitvinding. De halfwaar-detijd van het radio-aktieve materiaal is een belangrijke factor om te 10 overwegen bij het kiezen van specifieke radio-aktieve materialen. De halfwaardetijd, welke de tijd is voor de helft van de kernen in een radio-aktief materiaal voor het ondergaan van radio-aktief verval, moet zijn van dezelfde orde van grootte of langer dan de bruikbare levensduur van de elektrodenloze lamp. Indien het mdio-aktieve materiaal is gele-15 gen in de eindaansluiting, moet zijn halfwaardetijd zijn van dezelfde orde van grootte of langer dan de bruikbare levensduur van de eindaansluiting. Het radio-aktieve materiaal blijft doorgaan met het leveren van straling onafhankelijk van het al of niet werken van de lichtbron. Aldus betekent "bruikbare levensduur” zoals gebruikt in dit verband, niet al-2o leen de bedrijfstijd van de lichtbron, maar ook maximum verwachte opslag- tijd bij fabrikanten, groothandel, kleinhandel en uiteindelijk gebruikers. Een eenvoudige regel is het kiezen van een radio-aktief materiaal met een halfwaardetijd gelijk aan of langer dan de bruikbare levensduur van de lamp. Dit sluit echter niet het gebruik uit van materialen met half-25 waardetijd iets kleiner dan de bruikbare levensduur van de lamp, aange zien het materiaal blijft doorgaan met radio-aktief verval en het leveren van straling nadat een halfwaardetijd is gepasseerd. Verwacht wordt, dat de meeste toepassingen radio-aktief materiaal zullen vereisen met een halfwaardetijd groter dan een jaar. Aan de andere kant zijn radio-20 aktieve materialen met zeer lange halfwaardetijden onpraktisch voor ge bruik in de elektrodenloze lichtbronnen, vanwege grote hoeveelheden van het materiaal nodig voor een gegeven aktiviteitsniveau.

Radio-aktieve materialen gebruikt binnen het lampomhulsel moeten chemisch verenigbaar zijn met het lampvulmateriaal en met het lamp-25 omhulselmateriaal, zodat reacties geen onzuiverheden veroorzaken binnen 7907319 9 het lampomhulsel. Bijvoorbeeld zullen radio-aktieve isotopen van het, g-fr.gmflaa.TrPaTimviilmateriaal geschikt zijn. Indien het radio-aktieve materiaal moet worden omsloten binnen het lampomhulsel, moet het een materiaal zijn, dat kan zijn vervat in het omhulselmateriaal. Bijvoorbeeld 5 passeert tritium betrekkelijk gemakkelijk door hete kwarts. Buitendien moet de doordringingsdiepte en deeltjesenergie van de radio-aktieve uitzendingen in aanmerking worden genomen. De indringdiepte, welke de afstand is die een deeltje loopt in een gegeven materiaal voordat zijn energie is gedissipeerd, hangt af van het soort van deeltje en van de 10 deeltjesenergie en is belangrijk voor het bepalen waar een gegeven radio- aktief materiaal kan worden geplaatst in de elektrodenloze lichtbron. Gebaseerd op de indringdiepten zoals in het bovenstaande gegeven voor de verschillende deeltjes, zijn gammastraaluitzendorganen vereist indien het radio-aktieve materiaal is geplaatst buiten het lampomhulsel. Gammastralen-, 15 alfadeeltjes- of betadeeltjesuitzendorganen kunnen worden gebruikt bin nen het lampomhulsel. De deeltjesenergie bepaalt het aantal ionisaties gevormd per uitgezonden deeltje. Evenwel is het gevormde aantal ionisaties van minder belang aangezien vele ionisaties worden veroorzaakt zelfs door radio-aktief uitzenden bij betrekkelijk lage energie. De belangrij-2o ker overweging is te zorgen, dat de deeltjesenergie niet is gedissi peerd voordat het deeltje het inwendige van de lamp bereikt door juiste keuze van de indringdiepte. üiteindelijk is het aktiviteitsniveau van het radio-aktieve materiaal van belang. Vanwege het accumulatie-effect van de ladingen op het binnenoppervlak van het lampomhulsel, bereiken zeer 25 lage aktiviteitsniveaus het gewenste effect. Er is bepaald, dat aktivi- teitsniveaus van een lage waarde van bijvoorbeeld 0,01 microcurie effectief zijn bij het helpen van het starten van een lamp. Wanneer radio-aktieve materialen zijn geplaatst binnen het lampomhulsel, is 0,005 microcurie voldoende gebleken voor het helpen bij het starten van een lamp.

30 Zulke niveaus zijn volledig veilig te beschouwen en zijn veel lager dan toelaatbare overheidsstralingsniveaustandaards voor gebruik in huis.

De elektrodenloze lamp en een deel van de binnengeleider van ]£ de vooreursuitvoering volgens figuur 1 zijn getekend in figuur 2 m vergrote aanduiding. Het radio-aktieve materiaal 20 is gelegen binnen het 35 lampomhulsel 2k en is een vaste of vloeibare stof. Het radio-aktieve ma- 7907319 10 teriaal 20 is een bron van éên of meer van de radio-aktieve uitzendingen uit de groep van alfadeeltjes, betadeeltjes en gammastralen, zoals getekend in figuur 2. Bij voorkeur is het radio-aktieve materiaal een isotoop van de normale lampvulmaterialen. Gegeven de typerende vulma-c terialen als boven aangegeven, is jodium 129 een beta- en gamma-uitzend- ' <7 orgaan met een halfwaardetijd van 1,7 x 10 jaar een geschikte radio-aktieve isotoop. De enige geschikte isotoop van kwik Hg203 heeft een halfwaardetijd van slechts 1*7 dagen, hetgeen te kort is voor gebruik in een lichtbron. Noch natrium noch scandium bezitten radio-aktieve iso-1Q topen, welke een voldoende lange halfwaardetijd hebben om praktisch te zijn voor de uitvinding.

Andere radio-aktieve materialen dan isotopen van de normale vulmaterialen kunnen worden gebruikt onder voorwaarde dat zij chemisch verenigbaar zijn met deze vulmaterialen. Voorbeelden van materialen, welke kunnen worden gebruikt, zijn aangegeven in de onderstaande tabel. Daarbij zijn ook de soort van radio-aktieve uitzending en de halfwaardetijd van elk radio-aktief materiaal aangegeven.

Radio-aktief materiaal_Uitzending_Halfwaardetijd in jaren nikkel 63 beta 92 20 cesium 137 beta 30 antimoon 125 beta,gamma 2,7 holmium 166 beta 1200 thulium 171 beta 1,9 thallium 20U beta, gamma 3,8 25 thorium 228 alfa, gemma 1,9 americium 2U1 alfa, gamma H60 cadmium 113 beta, gamma 1¾

De uitzendingen uit het radio-aktieve materiaal 20, bijvoorbeeld alfadeeltjes en gammastralen in het geval van americium 2U1, werken voor 30 het vooraf aanbrengen van losjes gebonden ladingen 22 op het binnenop- pervlak van het lampomhulsel 2k. Het niveau van aktiviteit zoals nodig, is veel kleiner dan 0,1 microcurie, typerend 0,005 microcurie.

Volgens een andere voorkeursuitvoering van de uitvinding is het radio-aktieve materiaal opgenomen in de eindaansluiting. Men ziet 35 in figuur 3 een elektrodenloze lamp 11 en een deel van de binnengelei- 790 7 3 19 11 der 26 met een tablet van radio-aktief materiaal 28 gelegen aan het einde van de binnengeleider 26 direkt onder de elektrodenloze lamp 11.

De radio-aktieve uitzendingen in figuur 3 als gammastralen vanuit het radio-aktieve materiaal 28 zijn werkzaam voor het vooraf aanbrengen van 5 losjes gebonden ladingen 22 op het binnenopperrêak van het lampomhulsel 2h.

Aangezien de radio-aktieve uitzendingen moeten doordringen door het lamp-omhulselmateriaal, zijn alleen gemmastralen-uitzendorganen geschikt voor gebruik in de eindaansluiting. Essentieel zullen alle alfa- en beta-deeltjes worden geabsorbeerd en gedempt door het lampomhulselmateriaal.

IQ Het gebruik van een gammastralenbron, welke een deel is van de eindaan sluiting, is geschikt wanneer het ongewenst is om economische redenen of beperkingen voor het weggooien om de elektrodenloze lamp te voorzien van een radio-aktief materiaal. Dit kan het geval zijn wanneer de wijze van gebruiken resulteert in een betrekkelijk korte lamplevensduur. Een extra voordeel is de vrijheid om elke redelijke hoeveelheid materiaal te kiezen, nodig voor het verkrijgen van een gegeven aktiviteitsniveau vanwege de grotere afmetingen van deze eindaansluiting. De in bovenstaande tabel aangegeven materialen als gammastralen-uitzendorganen, namelijk antimoon 125, thallium 204, thorium 228, cadmium 113 en americium 2hl en 20 ook jodium 129, zijn voorbeelden van gammastralen-uitzendorganen, die geschikt zijn voor het platsen van de eindaansluiting. Het americium 221 is een bijzonder geschikt radio-aktief materiaal, aangezien het gewoonlijk wordt gebruikt in handelsprodukten zoals rookdetectoren en dus beschikbaar is in een geschikte vorm en met bruikbaar aktiviteitsniveau.

25 Vereiste aktiviteitsniveaus zgn veel kleiner dan 0,1 microcurie en ty perend ongeveer 0,01 microcurie. Laboratoriumproeven hebben aangetoond, dat americium 2^1 werkt als een effectieve start- en herstarthulp bij elektrodenloze lichtbronnen. Het zal een deskundige op dit gebied duidelijk zijn, dat het radio-aktieve materiaal kan worden aangebracht in de 2Q eindaansluiting in verschillende vormen en op plaatsen zonder buiten het kader van de uitvinding te treden. Bijvoorbeeld kan het radio-aktieve materiaal worden gedispergeerd in het materiaal van de binnengeleider in plaats van de vorm van een tablet te hebben. Alternatief kan het radio-aktieve materiaal worden geplaatst in de buitengeleider.

35 Een andere voorkeursuitvoering volgens de uitvinding ziet men 7907319 12 in figuur 4. Een elektrodenloze lamp 13 en een deel van de binnengelei-der 1U zijn getekend met een gasvormig radio-aktief materiaal 30, opgesloten binnen het lampomhulsel 2b. De radio-aktieve uitzendingen uit het radio-aktieve materiaal 30 zijn werkzaam voor het vooraf aanbrengen ej van losjes gebonden ladingen 22 op het binnenoppervlak van het lampom hulsel 2b. Uitzendorganen voor alfadeeltjes, betadeeltjes en gammastralen zoals aangegeven in figuur U, zijn allemaal bruikbaar als het gasvormige radio-aktieve materiaal 30, op te sluiten binnen het lampomhulsel 2b.

Het is bijzonder geschikt een edelgas te gebruiken voor dit doel, aange-zien zulke gassen normaal worden vereist bij drukken van 1 tot 20 Torr als het aanvankeoijke ontladingsmedium in de elektrodenloze lamp 13. Gebaseerd op de halfwaardetijd en andere overwegingen, is crypton 85 bijzonder geschikt als starthulp. Crypton 85 zendt een betadeeltje en een gammastraal uit met een halfwaardetijd van ongeveer 11 jaar. Het gas is beschikbaar met een specifieke aktiviteit van ongeveer 20 curie/gm. Aangezien aktiviteitsniveaus veel minder dan 0,1 microcurie effectief zijn bij het vormen van gemhkkelijke startcondities in elektrodenloze lampen, zijn met succes mengsels gebruikt typerend met 99 % argon, het normale vulgas, en 1 % crypton. Andere gassen kunnen worden gebruikt, onder voor-20 waarde dat wordt voldaan aan bepaalde kriteria met betrekking tot aan wezigheid en elektrische ontladingseigenschappen. Tritium 3 zendt een betadeeltje uit met een halfwaardetijd van 12 jaar. Evenwel tracht zijn molekulaire aard een doorslag te verhinderen en het is niet permanent vervat in vele glasomhulsels, in het bijzonder die gemaakt van kwarts.

25 Een manier om tritium 3 te gebruiken als een starthulp terwijl de boven genoemde problemen worden vermeden, is het gebruik van een dubbel omhulsel stelsel overeenkomstig figuur 5. Het dubbele omhulselstelsel heeft een lampomhulsel 2b en een buitenste omhulsel 31. Het is gekoppeld met de binnengeleider 1U. Het lampomhulsel 2b is van kwarts zoals hierboven be-30 schreven, bevatals 1ampvulmateriaal anders dan tritium 3 en is het ont- ladingsvat. Het buitenomhulsel 31 is van glas van een soort, niet doorlaatbaar voor waterstof of waterstofisotopen. Het is typerend een multi-componentglas zoals Pyrex, dat een borosilicaatglas is. Tritium 3, aangegeven met 32, is aanwezig binnen het buitenomhulsel 31 en ook aanwezig 35 binnen het lampomhulsel b aangezien het lampomhulsel 2b doorlaatbaar is 790 7 3 19 13 voor tritium 3. Het lampomhulsel 2k is noodzakelijk voor het weerstaan van de temperaturen gevormd tijdens de ontlading.

Nog een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding ziet men in figuur 6. Een elektrodenloze lamp 15 en een deel van de hinnengeleider 5 1h zijn aangegeven met een radio-aktief materiaal 33 gedispergeerd in het materiaal van het lampomhulsel 3^. Radio-aktieve uitzendingen volgens figuur 6 zijn alfadeeltjes, betadeeltjes of gammastralen uit het radio-aktieve materiaal 33 en werkzaam voor het vooraf aanbrengen vein losjes gebonden ladingen 22 op het binnenoppervlak van het lampomhulsel 31*.

jO Indien het radio-aktieve materiaal praktisch uniform is aangebracht in het materiaal van het lampomhulsel 3^, zgn alfadeeltjes, betadeeltjes en gammastralen allemaal bruikbaar als lampstarthulp. Alfadeeltjes en betadeeltjes zijn minder efficient wanneer het radio-aktieve materiaal is gedispergeerd in het omhulselmateriaal, omdat deeltjes komend van nabij J5 het buitenoppervlak van het lampomhulsel 3^ worden geabsorbeerd voordat zij het binnenoppervlak bereiken. Slechts die alfa- en betadeeltjes komend van nabij het binnenoppervlak van het lampomhulsel 3^ zijn effectief bij het doordringen naar het inwendige van de lamp. Gammastralen-bronnen zijn effectiever vanwege de grotere doordringdiepte van de garnma-20 stralen. Het radio-aktieve materiaal kan zijn gedispergeerd in het lamp- omhulselmateriaal volgens verschillende methoden, zoals mechanisch mengen in gesmolten toestand, bundelimplantering en chemische reactie.

Een voorbeeld van een chemische reactie is uraniumglas, bekend volgens de Coming-code 3320, dat 1,8 gew.% U^Og bevat. Een gram van zulk glas ver-25 toont een aktiviteitsniveau van ongeveer 10 ^ curie wanneer isotopen van uranium aanwezig zijn in hun natuurlijk optredende hoeveelheid.

Nog een verdere uitvoering van de uitvinding ziet men in figuur 7. Een elektrodenloze lamp 17 en een deel van de hinnengeleider 1^ zijn aangegeven met radio-aktief materiaal 36 ingebed in het materiaal 30 van het lampomhulsel 38. De radio-aktieve uitzendingen volgens figuur 7 als gammastralen of betadeeltjes vanuit het radio-aktieve materiaal 36 zijn werkzaam voor het vooraf aanbrengen van losjes gebon-endadingen 22 op het binnenoppervlak van het lampomhulsel 38. In dit geval is het radio-aktieve materiaal 36 geconcentreerd op êén of meer plaatsen in het ma-35 teriaal van het lampomhulsel 38 in plaats van uniform te zijn gedisper- 7907319 ill ^ <*· geerd over het lampomhulsel 38 en kan de vorm van een tablet hebben.

Uitzendorganen voor gammastralen zijn het meest geschikt als lampstart-hulp wanneer het radio-aktieve materiaal is ingebed in het materiaal van het lampomhulsel aangezien gammastralen het materiaal van het lampomhulsel 5 effectief doordringen. Alfadeeltjes dringen niet door het omhulselma- teriaal, dat het radio-aktieve materiaal omgeeft en zijn daardoor niet effectief bij de onderhavige uitvoering. Betadeeltjes zijn slechts deels effectief en slechts een percentage van deze deeltjes als uitgezonden dringt door naar het inwendige van het lampomhulsel 26. Uitzendorganen 10 voor gammastralen zoals antimoon 125, thallium 20U, thorium 228, cadmium 113, jodium 129 en americium 2U1 zijn voorbeelden van radio-aktieve materialen geschikt voor gebruik bij deze uitvoering van de uitvinding.

Het zal duidelijk zijn dat verschillende wijzigingen mogelijk zijn binnen het kader van de uitvinding.

7907319

Claims (31)

1. Elektrodenloze lamp voor gebruik in een elektromagnetische ontladingsinrichting, met het kenmerk, dat de elektrodenloze lamp is voorzien van een lampomhulsel van een lichtdoorlatend materiaal en met 5 een binnenoppervlak, een vulmateriaal dat licht uitzendt gedurende de elek tromagnetische ontlading, omsloten door het lampomhulsel, en een radio-aktief materiaal samenverkend met de elektrodenloze lamp, waarbij dit radio-aktieve materiaal een halfwaardetpd heeft velke voldoende is voor het leveren van radio-aktieve uitzending gedurende de bruikbare levens-10 duur van de elektrodenloze lamp en voor het leveren van radio-aktieve uit zending met voldoende energie voor het bereiken van het binnenoppervlak van het lampomhulsel terwijl de radio-aktieve uitzending werkzaam is voor het vooraf op het binnenoppervlak van het lampomhulsel aanbrengen van losjes gebonden ladingen welke daarba helpen bij het inleiden van de ont-15 lading.

2. Elektrodenloze lamp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het radio-aktieve materiaal wordt omsloten binnen het lanroomhulsel en chemisch verenigbaar is met het vulmateriaal.

3. Elektrodenloze lamp volgens conclusie 2, met het kenmerk, 20 dat het radio-aktieve materiaal een gas omvat. h. Elektrodenloze lamp volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het radio-aktieve materiaal crypton 85 omvat.

5. Elektrodenloze lamp volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het radio-aktieve materiaal een niet-gasvormig materiaal omvat.

6. Elektrodenloze lamp volgens conclusie 5» met het kenmerk, dat het radio-aktieve materiaal bestaat uit materiaal gekozen uit de groep bestaande uit jodium 129, nikkel 63, cesium 137» antimoon 125» holmium 166, thullium 171» thallium 20k, thorium 228, cadmium 113 en americium 2h\. 30 7· Elektrodenloze lamp volgens conclusie 1, met het kenmerk. dat het radio-aktieve materiaal is gedispergeerd in het lichtdoorlatende materiaal, dat het lampomhulsel vormt.

8. Elektrodenloze lamp volgens conclusie 7» met het kenmerk, dat het lampomhulsel tenminste gedeeltelijk is gemaakt van uraniumglas. 35 9· Elektrodenloze lamp volgens conclusie 1, met het kenmerk, 7907319 dat het radio-aktieve materiaal is ingebed op tenminste één plaats in het lichtdoorlatende materiaal dat het lampomhulsel vormt.

10. Elektrodenloze lamp volgens conclusie 9» met het kenmerk, dat het radio-aktieve materiaal americium 2U1 omvat.

11. Elektrodenloze lamp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het radio-aktieve materiaal een halfwaardetijd heeft groter dan een jaar.

12. Elektrodenloze lamp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het radio-aktieve materiaal een aktiviteitsniveau van ongeveer 10 IQ curie heeft.

13. Elektrodenloze lamp volgens conclusie 2, met het kenmerk, —8 dat het radio-aktieve materiaal een aktiviteitsniveau van ongeveer 10 curie heeft. 1^. Elektrodenloze lamp volgens conclusie 2, met het kenmerk, 15 dat het radio-aktieve materiaal tenminste een van de radio-aktieve uit zendingen uitzendt geselecteerd uit de groep bestaande uit alfadeeltjes, betadeeltjes en gammastralen.

15· Elektromagnetische ontladingsinrichting, met het kenmerk, dat een elektrodenloze lamp aanvezig is met een lampomhulsel van licht-20 doorlatend materiaal waarbij het omhulsel een binnenoppervlak heeft en een vulmateriaal omsluit dat licht uitzendt gedurende elektromagnetische ontlading, organen gekoppeld met de elektrodenloze lamp voor het exciteren van het vulmateriaal en ingericht voor het afleveren van hoogfre-quentvermogen aan de lamp voor het onderhouden van de elektromagnetische 25 ontlading, en radio-aktief materiaal samenwerkend met de ontladings inrichting, waarbij het radio-aktieve materiaal een halfwaardetijd heeft voldoende voor het leveren vaniadio-aktieve uitzending gedurende de bruikbare levensduur van de ontladingsinrichting en het leveren van radio-aktieve uitzending met voldoende energie voor het bereiken van het bin-30 nenoppervlak van het lampomhulsel, terwijl de radio-aktieve uitzending werkzaam is voor het op het binnenoppervlak van hst lampomhulsel vooraf plaatsen van losjes gebonden ladingen welke daarna het inleiden van de ontlading ondersteunen.

16. Inrichting volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat 35 de organen voor het exciteren van het vulmateriaal zijn voorzien van transmissielijnorganen met een eerste einde voor het ontvangen van hoog- 7907319 frequentvermogen en een tveede einde gekoppeld met de lamp zodanig dat de lamp een eindbelasting vormt voor het hoogfrequentvermogen zich voortplantend langs de transmi ssielij norganen.

17. Inrichting volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat 5 de organen voor het exciteren van het vulmateriaal verder zijn voorzien van hoogfrequent vermogensorganen gekoppeld met het eerste einde van de transmissielijnorganen.

18. Inrichting volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de transmissielijnorganen zijn voorzien van een eindafsluiting met een •jq binnengeleider en een buitengeleider geplaatst rond de binnengeleider.

19. Inrichting volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat het radio-aktieve materiaal is opgesloten binnen het lampomhulsel en chemisch verenigbaar is met dat vulmateriaal.

20. Inrichting volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat Ij het radio-aktieve materiaal een gas omvat.

21. Inrichting volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat het radio-aktieve materiaal crypron 85 omvat.

22. Inrichting volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat het radio-aktieve materiaal tritium 3 omvat en de inrichting verder is 2q voorzien van een buitenomhulsel geplaatst rond de elektrodenloze lamp waarbij het buitenomhulsel is gemaakt van transparant materiaal dat on-doorlaatbaar is voor tritium 3.

23. Inrichting volgens conclusie 19, met het kenmerk. dat het radio-aktieve materiaal niet-gasvormig materiaal omvat. 25 2k. Inrichting volgens conclusie 23, met het kenmerk, dat het radio-aktieve materiaal materiaal omvat geselecteerd uit de groep bestaande uit jodium 129, nikkel 63, cesium 137, antimoon 125, holmium 166, thallium 171, thallium 20k, thorium 228, cadmium 113 en americium 2U1.

25. Inrichting volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat 30 h^t radio-aktieve materiaal is gedispergeerd in het lichtdoorlatende materiaal dat het lampomhulsel vormt.

26. Inrichting volgens conclusie 25, met het kenmerk, dat het lampomhulsel tenminste gedeeltelijk is gemaakt uit uraniumglas.

27. Inrichting volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat 35 het radio-aktieve materiaal is ingebed op tenminste êên plaats in het 7907319 ·« » N lichtdoorlatende materiaal dat het lampomhulsel vormt.

28. Inrichting volgens conclusie 27» met het kenmerk, dat het radio-aktieve materiaal americium 2U1 omvat.

29. Inrichting volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat 5 het radio-aktieve materiaal een uitzendorgaan voor gammastralen omvat in samenwerking met de eindafsluiting.

30. Inrichting volgens conclusie 29, met het kenmerk, dat het radio-aktieve materiaal is gelegen bij het tweede einde van de binnenge-leider.

31. Inrichting volgens conclusie 30, met het kenmerk, dat het radio-aktieve materiaal materiaal omvat geselecteerd uit de groep bestaande uit americium 2kl, antimoon 125, thallium 20U, thorium 228, cadmium 113 en jodium 129.

32. Inrichting volgens conclusie 29, met het kenmerk, dat 15 het radio-aktieve materiaal een halfwaardetijd heeft welke groter is dan een jaar.

33· Inrichting volgens conclusie 21, met het kenmerk, dat Q het radio-aktieve materiaal een aktiviteitsniveau van ongeveer 10” curie heeft. 20 3U. Inrichting volgens conclusie 2U, met het kenmerk, dat —8 het radio-aktieve materiaal een aktiviteitsniveau van ongeveer 10 curie heeft.

35. Inrichting volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat het radio-aktieve materiaal tenminste een van de radio-aktieve uitzen- 25 dingen uitzendt gekozen uit de groep bestaande uit alfadeeltjes, beta- deeltjes en gammastralen.

36. Werkwijze voor het inleiden van een ontlading in een elektrodenloze lamp met een lampomhulsel gemaakt van een lichtdoorlatend materiaal, waarbij het omhulsel een binnenoppervlak heeft en een vulma- 30 teriaal omsluit dat licht uitzendt gedurende de ontlading, met het kenmerk, dat het binnenoppervlak van de elektrodenloze lamp wordt bestraald met tenminste een van de soorten van radio-aktieve uitzendingen gekozen uit de groep bestaande uit alfadeeltjes en gammastralen waarbij de radio-aktieve uitzendingen werkzaam zijn voor het op het binnenoppervlak van de 35 lamp vooraf losjes gebonden ladingen aan te brengen, en hoogfrequentver- 790 73 19 > >- o mogen te leveren aan de lamp waarbij het hoogfrequentvermogen werkzaam is voor het versnellen van de losjes gebonden ladingen, waardoor colli-sie-ionisatie en doorslag en inleiding van de ontlading worden veroorzaakt.

37. Werkwijze en inrichting in hoofdzaak zoals beschreven in de beschrijving en/of weergegeven in de tekening. 7907319