RU2254639C1

RU2254639C1 - Spectroscopic gas-discharge lamp

Info

Publication number: RU2254639C1
Application number: RU2003132860/09A
Authority: RU
Inventors: шов В.В. Кудр (RU); В.В. Кудряшов; И.А. Земскова (RU); И.А. Земскова; Н.Е. Мальцев (RU); Н.Е. Мальцев; Т.С. Цыганкова (RU); Т.С. Цыганкова
Original assignee: Открытое акционерное общество "СОЮЗЦВЕТМЕТАВТОМАТИКА" (ОАО СЦМА)
Priority date: 2003-11-12
Filing date: 2003-11-12
Publication date: 2005-06-20
Also published as: RU2003132860A

Abstract

FIELD: hollow-cathode spectroscopic gas-discharge lamps for nuclear absorption analyzing equipment.

SUBSTANCE: proposed spectroscopic gas-discharge lamp has bulb with radiation output uviol glass window transparent in ultraviolet spectrum; this bulb accommodates anode and hollow cathode placed in insulating tube and provided with internal discharge surface in the form of cylinder open on radiation output end which is made of material whose spectrum is to be obtained. Hollow cathode is provided with 2 or 4, or 8, or 16, or 32 additional discharge surfaces in the form of incomplete cylinders disposed over circle in parallel to discharge surface which are crossing the latter to form single discharge surface with common glow-discharge area. Distance between main-surface cylinder axis and axes of additional-surface cylinders meets expression l = Ro + (0.5 - 0.8) Rg, where Ro is radius of main-surface cylinder and Rg is that of additional gas-discharge surface cylinders.

EFFECT: enhanced radiation intensity of cathode resonant lines.

1 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к классу газоразрядных спектральных источников света, предназначенных для работы в аппаратуре атомно-абсорбционного анализа.The present invention relates to a class of gas-discharge spectral light sources intended for use in atomic absorption analysis equipment.

Известна конструкция газоразрядной спектральной лампы с полым катодом, излучающая спектры различных химических элементов, содержащая 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 [Л1]. Анод имеет форму цилиндра с сооно установленным внутри него стержнем.A known design of a gas-discharge spectral lamp with a hollow cathode emitting spectra of various chemical elements, containing a flask with an uvole 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 insulation tube having an internal discharge surface in the form a cylinder open on the output side of radiation made of a material whose spectrum is to be obtained [Л1]. The anode has the shape of a cylinder with a rod mounted inside it.

Полый катод помещен в электроизоляционную трубку с маленьким зазором. Для увеличения интенсивности излучения внутри полости катода вставлены элементы из проволоки или фольги. Анод, катод и электроизоляционная трубка собраны на стеклянной ножке. Лампа наполнена инертным газом (неоном) до определенного давления. При подключении такой лампы к источнику питания между внутренней поверхностью катода и анодом зажигается тлеющий разряд в инертном газе. Под действием интенсивной ионной бомбардировки в тлеющем разряде происходит распыление материала катода.The hollow cathode is placed in an insulating tube with a small gap. To increase the radiation intensity, elements of wire or foil are inserted inside the cathode cavity. The anode, cathode and electrical insulating tube are assembled on a glass leg. The lamp is filled with an inert gas (neon) to a certain pressure. 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.

Продукты распыления 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.Spray products in the form of neutral atoms fall into the gas discharge, are excited there and emit lines belonging to the spectrum of this element, the radiation intensity of which is used in atomic absorption analysis devices.

К недостаткам ламп такой конструкции следует отнести малую величину интенсивности излучения резонансных линий элемента катода.The disadvantages of lamps of this design include a small value of the radiation intensity of the resonance lines of the cathode element.

Несмотря на то, что внутрь разрядной полости катода вставлены в иных конструкциях дополнительные элементы в виде проволоки или фольги, интенсивность излучения резонансных линий несколько увеличилась, но недостаточно 2. Для качественной работы в аппаратуре атомно-абсорбционного анализа требуется более существенное увеличение. Более того, не на каждый металл можно иметь дополнительные элементы. На такие металлы, как калий, натрий, мышьяк и др., дополнительных элементов изготовить не удается. Поэтому для увеличения интенсивности излучения для многих металлов надо искать другие технические решения.Despite the fact that additional elements in the form of a wire or a foil are inserted into other types of structures inside the discharge cavity of the cathode, the radiation intensity of the resonance lines has slightly increased, but not enough 2. A more substantial increase is required for high-quality operation in atomic absorption analysis equipment. Moreover, not every metal can have additional elements. For metals such as potassium, sodium, arsenic, etc., additional elements cannot be manufactured. Therefore, to increase the radiation intensity for many metals, other technical solutions must be sought.

Техническим результатом предлагаемого изобретении является увеличение интенсивного излучения резонансных линий.The technical result of the invention is to increase the intense radiation of the resonance lines.

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 основную внутреннюю разрядную поверхность в виде цилиндра, открытого со стороны выхода излучения, выполненного из материала, спектр которого необходимо получить.To achieve a technical result in a spectral atomic absorption gas discharge lamp containing a flask with a uviole window for the emission of transparent radiation in the ultraviolet part of the spectrum and anode and hollow cathode located in it, placed in an electrical insulating tube having a main 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.

Полый катод выполнен с 2, либо 4, либо 8, либо 16, либо 32-мя дополнительными разрядными поверхностями, имеющими форму неполных цилиндров, расположенными по кругу и параллельно основной разрядной поверхности и пересекающимися с ней, образуя единую разрядную поверхность с общей площадью горения. Причем расстояние от оси цилиндра основной разрядной поверхности до оси цилиндров дополнительных поверхностей удовлетворяет выражению:

, где R_o - радиус цилиндра основной разрядной поверхности, R_д - радиус цилиндров дополнительных разрядных поверхностей.The hollow cathode is made with 2, or 4, or 8, or 16, or 32 additional discharge surfaces, having the form of incomplete cylinders, arranged in a circle and parallel to the main discharge surface and intersecting with it, forming a single discharge surface with a total combustion area. Moreover, the distance from the cylinder axis of the main discharge surface to the cylinder axis of the additional surfaces satisfies the expression:

where R _o is the radius of the cylinder of the main discharge surface, R _d is the radius of the cylinders of the additional discharge surfaces.

Основная разрядная поверхность вместе с дополнительными разрядными поверхностями образуют один общий полый катод, имеющий такую сложную конфигурацию. За счет этого удалось увеличить площадь горения тлеющего разряда на величину суммарной площади горения дополнительных поверхностей, это дает существенный выигрыш интенсивности излучения резонансных линий.The main discharge surface together with additional discharge surfaces form one common hollow cathode having such a complex configuration. Due to this, it was possible to increase the combustion area of the glow discharge by the value of the total combustion area of additional surfaces, this gives a significant gain in the radiation intensity of the resonance lines.

На фиг.1 изображена спектральная газоразрядная лампа для атомной абсорбции, общий вид, а на фиг.2 полый катод (вид сверху).Figure 1 shows a spectral discharge lamp for atomic absorption, a General view, and figure 2 a hollow cathode (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 форду кольца со штырем. Полый катод 4 имеет основную разрядную поверхность 5 в виде цилиндра, открытого в сторону выхода излучения, выполненную из материала, спектр которого необходимо получить, но он выполнен с 2, либо 4, либо 8, либо 16, либо 32-мя дополнительными поверхностями (6), имеющими форму цилиндров, расположенными вокруг и параллельно основной поверхности и пересекающихся с ней, образуя единую разрядную поверхность, с общей площадью горения, причем расстояние от оси цилиндра основной разрядной поверхности до оси цилиндров дополнительный поверхностей удовлетворяет выражению: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. Anode 3 is made of nickel wire, has a Ford ring with a pin. The hollow cathode 4 has a main discharge surface 5 in the form of a cylinder open to the radiation output side, made of material whose spectrum must be obtained, but it is made with 2, 4, 8, 16, or 32 additional surfaces (6 ), having the form of cylinders, located around and parallel to the main surface and intersecting with it, forming a single discharge surface, with a total combustion area, and the distance from the cylinder axis of the main discharge surface to the axis of the cylinders additional surfaces satisfying isfies expression:

,

где R₀ - радиус цилиндра основной разрядной поверхности,where R ₀ is the radius of the cylinder of the main discharge surface,

R_д- радиус цилиндров дополнительных разрядных поверхностей.R _d - the radius of the cylinders of the additional discharge surfaces.

Полый катод помещен в электроизоляционную трубку 7 с небольшим (0,2-0,3) мм зазором. Это предотвращает горение тлеющего разряда по внешней поверхности полого катода и концентрирует разряд внутри цилиндров основной и дополнительных поверхностей полого катода. Катод, анод и электроизоляционная трубка собраны на стеклянной ножке 8 с помощью молибденовых выводов 9.The hollow cathode is placed in an insulating tube 7 with a small (0.2-0.3) mm gap. This prevents the glow discharge from burning on the outer surface of the hollow cathode and concentrates the discharge inside the cylinders of the main and additional surfaces of the hollow cathode. The cathode, anode and electrical insulating tube are assembled on a glass leg 8 using molybdenum leads 9.

Для изоляции от газового разряда анодный вывод внутри лампы помещен в стеклянную трубку 10. Лампа наполнена инертным газом неоном до давления примерно 8 мм рт.ст.To isolate from gas discharge, the anode terminal inside the lamp is placed in a glass tube 10. The lamp is filled with inert gas neon to a pressure of about 8 mm Hg.

При подключении такой лампы к источнику питания между анодом 3 основной 5 и дополнительными 6 поверхностями зажигаются тлеющие разряды в инертном газе.When such a lamp is connected to a power source between the anode 3 of the main 5 and an additional 6 surfaces, glow discharges in an inert gas are ignited.

Продукты распыления от всех поверхностей в виде нейтральных атомов попадают в газовый разряд, возбуждаются там при соударениях с электронами и в виде излучения спектральных линий через плоское окно 2 выходят из лампы.The spray products from all surfaces in the form of neutral atoms fall into the gas discharge, are excited there by collisions with electrons and in the form of emission of spectral lines through a flat window 2 exit the lamp.

Кроме этого продукты распыления с дополнительных поверхностей попадают в основную разрядную полость, возбуждаются там и в виде дополнительного излучения увеличивают излучение резонансных линий по оси основной полости катода. Таким образом, при наличии дополнительных поверхностей происходит увеличение интенсивности излучения резонансных линий.In addition, sputtering products from additional surfaces fall into the main discharge cavity, are excited there and, in the form of additional radiation, increase the radiation of resonance lines along the axis of the main cathode cavity. Thus, in the presence of additional surfaces, an increase in the radiation intensity of the resonance lines occurs.

Чем больше дополнительных поверхностей, тем больше нейтральных атомов будет возбуждаться в газовом разряде, тем больше излучения выходит из лампы по оси разряда основной полости излучения.The more additional surfaces, the more neutral atoms will be excited in a gas discharge, the more radiation comes out of the lamp along the discharge axis of the main radiation cavity.

Предложенное изобретение является новым - предложена новая конструкция полого катода и лампы в целом.The proposed invention is new - a new design of the hollow cathode and the lamp as a whole.

Произведен изобретательский шаг. Полый катод лампы выполнен с 2, либо 4, либо 8, либо 16, либо 32-мя дополнительными разрядными поверхностями, имеющими форму неполных цилиндров, расположенных по кругу и параллельно основной разрядной поверхности и пересекающихся с ней, образуя единую разрядную поверхность, с общей площадью горения, причем расстояние от оси цилиндра основной поверхности до осей цилиндров дополнительных поверхностей удовлетворяет выражению:Made an inventive step. The hollow cathode of the lamp is made with 2, or 4, or 8, or 16, or 32 additional discharge surfaces having the form of incomplete cylinders located in a circle and parallel to the main discharge surface and intersecting with it, forming a single discharge surface with a total area combustion, and the distance from the cylinder axis of the main surface to the cylinder axes of the additional surfaces satisfies the expression:

,

где R_o - радиус цилиндра основной разрядной поверхности,where R _o is the radius of the cylinder of the main discharge surface,

R_д - радиус цилиндров дополнительных разрядных поверхностей.R _d - the radius of the cylinders of the additional discharge surfaces.

Изобретение промышленно применимо в производстве спектральных ламп для улучшения характеристик лампы, увеличения интенсивности излучения резонансных линий.The invention is industrially applicable in the production of spectral lamps to improve the characteristics of the lamp, increasing the radiation intensity of the resonance lines.

ЛитератураLiterature

А.С. СССР №1553255 "Спектральная газоразрядная лампа", Н 01 J 61/09, опубл. 23.03.90.A.S. USSR No. 1553255 "Spectral discharge lamp", H 01 J 61/09, publ. 03/23/90.

A.C. СССР №1804597 "Спектральная лампа для АА", Н 01 J 63/02, опубл. 23.03.93.A.C. USSR No. 1804597 "Spectral lamp for AA", H 01 J 63/02, publ. 03/23/93.

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 insulating tube having an internal discharge surface in the form of a cylinder open on the radiation exit side, made of a material the spectrum of which is to be obtained, characterized in that the hollow cathode is made with 2, or 4, or 8, or 16, or 32 additional discharge surfaces having the form of incomplete s cylinders, arranged in a circle and parallel to the discharge surface and intersecting with it, forming a single bit a surface with a total area of combustion, where the distance from the main axis of the cylinder to the cylinder axes other surfaces satisfies the expression

where R _o is the radius of the cylinder of the main discharge surface;

R _d - the radius of the cylinders of the additional discharge surfaces.