RU2221311C2

RU2221311C2 - Spectral gas-discharge lamp for atomic absorption

Info

Publication number: RU2221311C2
Application number: RU2002105257/09A
Authority: RU
Inventors: шов В.В. Кудр; В.В. Кудряшов; И.А. Земскова; Н.Е. Мальцев; Т.С. Цыганкова
Original assignee: Открытое акционерное общество "Союзцветметавтоматика"
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2004-01-10

Abstract

FIELD: electrical engineering; light sources for atomic absorptive analyses. SUBSTANCE: spectral gas-discharge lamp has bulb with radiation-exit uviol glass window transparent in ultraviolet section of spectrum that accommodates anode and hollow cathode placed in insulating tube; the latter has internal discharge surface in the form of cylinder open on radiation exit end and made of material whose spectrum should be obtained; hollow cathode and insulating tube are provided with additional coaxial slits on side surfaces; anode and slits are relatively parallel and have same length equal to length of cathode discharge space. EFFECT: enhanced stability of discharge parameters and radiation intensity of lamp spectral lines with time. 1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к спектральным газоразрядным источникам света, предназначенным для работы в аппаратуре атомно-абсорбционного анализа. The invention relates to spectral gas-discharge light sources intended for operation in atomic absorption analysis apparatus.

Известны спектральные газоразрядные лампы с полым катодом, излучающие спектры различных химических элементов, содержащие колбу с увиолевым окном для выхода излучения, прозрачного в ультрафиолетовой части спектре, анод и полый катод, помещенный в электроизоляционную трубку, имеющий внутреннюю разрядную поверхность в виде цилиндре, открытого со стороны выхода излучения, выполненного из материала, спектр которого необходимо получить [1]. Known spectral discharge lamps with a hollow cathode, emitting spectra of various chemical elements, containing a flask with a uvole window for the exit of radiation transparent in the ultraviolet part of the spectrum, an anode and a hollow cathode placed in an electrical insulating tube having an internal discharge surface in the form of a cylinder open on the side the output of radiation made from a material whose spectrum must be obtained [1].

Анод имеет форму штыря или цилиндра, расположенного в непосредственной близости к открытому отверстию катода. Полый катод выполнен в виде ступенчатого цилиндра. Диаметры поперечного сечения ступеней цилиндра увеличиваются в сторону выхода излучения. Анод, катод и электроизоляционная трубка собраны на стеклянной ножке. Лампа наполнена инертным газом до определенного давления. The anode has the shape of a pin or cylinder located in close proximity to the open hole of the cathode. The hollow cathode is made in the form of a stepped cylinder. The diameters of the cross section of the steps of the cylinder increase in the direction of radiation output. The anode, cathode and electrical insulating tube are assembled on a glass leg. The lamp is filled with an inert gas to a certain pressure.

При подключении такой лампы к источнику питания между внутренней поверхностью катода и анода зажигается тлеющий разряд в инертном газе. Под действием интенсивной ионной бомбардировки в тлеющем разряде происходит распыление материала катода. Продукты распылением в виде нейтральных атомов попадают в газовый разряд, возбуждаются там и излучают линии, принадлежащие спектру этого элемента, интенсивность излучения которых используется в приборах атомно-абсорбционного анализа. When such a lamp is connected to a power source between the inner surface of the cathode and the anode, a glow discharge in an inert gas is ignited. Under the influence of intense ion bombardment in a glow discharge, the cathode material is atomized. Spray products in the form of neutral atoms fall into the gas discharge, are excited there and emit lines that belong to the spectrum of this element, the radiation intensity of which is used in atomic absorption analysis devices.

К недостаткам ламп такой конструкции относится нестабильность параметров газового разряда и интенсивности излучения резонансных линий во времени. В лампах со ступенчатой разрядной полостью катода при уменьшении давления инертного газа тлеющий разряд постепенно перемещается на цилиндры, имеющие большие диаметры. Это приводит к некоторым изменениям электрических и спектральных характеристик лампы, а именно нестабильности интенсивности излучения резонансных линий во времени. The disadvantages of lamps of this design include the instability of the parameters of the gas discharge and the radiation intensity of the resonant lines in time. In lamps with a stepped discharge cavity of the cathode, when the inert gas pressure decreases, the glow discharge gradually moves to cylinders with large diameters. This leads to some changes in the electrical and spectral characteristics of the lamp, namely, the instability of the radiation intensity of the resonance lines over time.

В лампах с цилиндрической разрядной полостью катода, открытого со стороны выхода излучения, электрическое поле в полость катода проникает неравномерно. Разрядный ток распределяется по поверхности катода также неравномерно [2]. Это значит, что на участках полого катода, где ток больше, материал катода распыляется интенсивнее, чем на соседних участках, где ток меньше. Вследствие этого, внутри полого катода возникает градиент плотности распылившихся атомов, благодаря которому они диффундируют из областей сильного распыления в области слабого распыления. Таким образом, возникает перенос частиц полого катода из мест сильного распыления в места, где распыление слабее. Подобный процесс может длиться во времени чрезвычайно долго, приводя к нестабильности параметров газового разряда и интенсивности излучения резонансных линий во времени. In lamps with a cylindrical discharge cavity of the cathode open on the radiation output side, the electric field penetrates into the cathode cavity unevenly. The discharge current is distributed unevenly on the cathode surface [2]. This means that in areas of the hollow cathode where the current is higher, the cathode material is sprayed more intensively than in neighboring areas where the current is less. As a result, a density gradient of atomized atoms arises inside the hollow cathode, due to which they diffuse from the regions of strong atomization to the region of weak atomization. Thus, there is a transfer of hollow cathode particles from places of strong sputtering to places where sputtering is weaker. Such a process can last extremely long in time, leading to instability of the parameters of the gas discharge and the radiation intensity of the resonance lines in time.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение стабильности параметров газового разряда и интенсивности излучения резонансных линий во времени спектральных ламп. The technical result of the invention is to increase the stability of the parameters of the gas discharge and the radiation intensity of the resonant lines in time of the spectral lamps.

Для достижения технического результата в спектральной газоразрядной лампе для атомной абсорбции, содержащей колбу с увиолевым окном для выхода излучения, прозрачного в ультрафиолетовой части спектра и расположенные в ней анод и полый катод, помещенный в электроизоляционную трубку, имеющий внутреннюю разрядную поверхность в виде цилиндра, открытого со стороны выхода излучения, выполненного из материала, спектр которого необходимо получить. Полый катод и электроизоляционная трубка выполнены с дополнительными соосными щелевыми отверстиями на боковых поверхностях. Анод имеет форму штыря и расположен со стороны электроизоляционной трубки вблизи щелей. Анод и щелевые отверстия параллельны между собой и имеют одинаковую длину, равную длине разрядной полости катода. To achieve a technical result in a spectral atomic absorption gas discharge lamp containing a flask with an uviole window for the emission of radiation transparent in the ultraviolet part of the spectrum and an anode and a hollow cathode located in it, placed in an electrical insulating tube having an internal discharge surface in the form of a cylinder open with the output side of radiation made from a material whose spectrum is to be obtained. The hollow cathode and the insulating tube are made with additional coaxial slotted holes on the side surfaces. The anode has the shape of a pin and is located on the side of the insulating tube near the slots. The anode and slot holes are parallel to each other and have the same length equal to the length of the discharge cavity of the cathode.

На фиг.1 изображена конструкция газоразрядной спектральной лампы для атомной абсорбции общий вид, а на фиг.2 - катодно-анодный узел (вид сверху). Figure 1 shows the design of a gas discharge spectral lamp for atomic absorption, a General view, and figure 2 - cathode-anode assembly (top view).

Лампа представляет собой стеклянный баллон 1 цилиндрической формы с плоским окном 2 для выхода излучения, прозрачного в ультрафиолетовой части спектра, анод 3 выполнен из никелевой проволоки, имеет форму штыря. Полый катод 4, внутренняя поверхность которого выполнена из материала, спектр которого необходимо получить, установлен в стеклянной трубке 5 с небольшим зазором (0,2÷0,3), чтобы имеющий разряд не проникал на внешнюю поверхность катода. Полный катод и стеклянная трубка выполнены с дополнительными щелевыми отверстиями 6 и 7, расположенными на боковых поверхностях катода и трубки. Щелевые отверстия и анод параллельны между собой и имеют одинаковую длину, равную длине разрядной полости катода. Полый катод, анод и стеклянная трубка выполнены на стеклянной ножке 8 с помощью молибденовых выводов 9. Лампа пополняется инертным газом до необходимого давления. The lamp is a glass cylinder 1 of a cylindrical shape with a flat window 2 for the exit of radiation transparent in the ultraviolet part of the spectrum, the anode 3 is made of nickel wire, has the shape of a pin. The hollow cathode 4, the inner surface of which is made of material whose spectrum is to be obtained, is installed in the glass tube 5 with a small gap (0.2–0.3) so that the discharge does not penetrate the outer surface of the cathode. The full cathode and the glass tube are made with additional slotted holes 6 and 7 located on the side surfaces of the cathode and the tube. Slotted holes and the anode are parallel to each other and have the same length equal to the length of the discharge cavity of the cathode. The hollow cathode, the anode and the glass tube are made on the glass leg 8 using molybdenum leads 9. The lamp is replenished with inert gas to the required pressure.

При подключения такой лампы к источнику питания между анодом 3 и разрядной полостью катода 4 зажигается тлеющий разряд в инертном газе за счет электрического поля, пропускающего в катодную полость через всю длину изделий стеклянной трубки и полого катода от всей длины анода. Разрядный ток по поверхности катода будет распределяться более равномерно. Это приведет к равномерному распылению катодной внутренней поверхности. Продукты распыления в виде нейтральных атомов попадают в газовый разряд тоже равномерно по всей длине катодной полости, где и возбуждаются при соударениях с электронами в спектр, излучение которых выходит через плоское окно 2 из лампы. When such a lamp is connected to a power source between the anode 3 and the discharge cavity of the cathode 4, a glow discharge in an inert gas is ignited due to the electric field passing into the cathode cavity through the entire length of the glass tube and hollow cathode products from the entire length of the anode. The discharge current on the surface of the cathode will be distributed more evenly. This will result in uniform atomization of the cathode inner surface. The sputtering products in the form of neutral atoms also enter the gas discharge uniformly along the entire length of the cathode cavity, where they are excited by collisions with electrons into the spectrum, the radiation of which leaves the lamp through a plane window 2.

Продукты распыления будут осаждаться по всей поверхности разрядной полости более равномерно, чем у аналогов, и через щелевые отверстия будут частично покидать пределы полости. Диаметр разрядной полости будет незначительно равномерно увеличиваться, но оставаться практически одинакового диаметра по всей длине. Это приведет к стабилизации параметров газового разряда и интенсивности излучения резонансных линий во времени. Spray products will be deposited over the entire surface of the discharge cavity more uniformly than with analogues, and through slotted holes will partially leave the cavity. The diameter of the discharge cavity will increase slightly uniformly, but remain almost the same diameter along the entire length. This will lead to stabilization of the parameters of the gas discharge and the radiation intensity of the resonance lines in time.

Предложенное изобретение является новым. The proposed invention is new.

Предложена новая конструкция полого катода, электроизоляционной трубки и лампы в целом. Произведен изобретательский шаг - полый катод и электроизоляционная трубка выполнены с дополнительными соосными щелевыми отверстиями на боковых поверхностях, причем анод и щелевое отверстие полого катода параллельны между собой и имеют одинаковую длину, равную длине разрядной полости катода. A new design of the hollow cathode, the electrical insulating tube and the lamp as a whole is proposed. An inventive step has been made - the hollow cathode and the insulating tube are made with additional coaxial slotted holes on the side surfaces, and the anode and slotted hole of the hollow cathode are parallel to each other and have the same length equal to the length of the cathode discharge cavity.

Изобретение промышленно применимо в производстве спектральных ламп для улучшения качественных характеристик лампы, улучшения параметров газового разряда и стабильности интенсивности получения резонансных линий. The invention is industrially applicable in the production of spectral lamps to improve the quality characteristics of the lamp, improve gas discharge parameters and stability of the intensity of obtaining resonance lines.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1636694, кл. А 01 J 61/02, G 01 J 3/10, 1991.Sources of information
1. USSR copyright certificate 1636694, cl. A 01 J 61/02, G 01 J 3/10, 1991.

2. Б.И. Москалев. Разряд с полым катодом. М.: Энергия, 1969, с. 62-64. 2. B.I. Moskalev. Hollow cathode discharge. M .: Energy, 1969, p. 62-64.

Claims

A spectral gas discharge lamp for atomic absorption, comprising a flask with a uvole window for the exit of radiation transparent in the ultraviolet part of the spectrum, and an anode and a hollow cathode located therein, placed in an electric insulating tube having an internal discharge surface in the form of a cylinder open on the radiation exit side, made of material, the spectrum of which must be obtained, characterized in that the hollow cathode and the insulating tube are made with additional coaxial slotted holes on the side walls surfaces, and the anode and slot holes are parallel to each other and have the same length equal to the length of the discharge surface of the cathode.