RU2680821C1

RU2680821C1 - Ultraviolet uhf lamp

Info

Publication number: RU2680821C1
Application number: RU2018117490A
Authority: RU
Inventors: Светлана Анатольевна Микаева; Анжела Сергеевна Микаева; Юрий Петрович Петренко; Николай Юрьевич Петренко; Владимир Александрович Комаров
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2018-05-11
Publication date: 2019-02-27

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: invention relates to radiation sources, namely to an ultraviolet UHF lamp consisting of a quartz bulb filled with mercury – 30–70 wt.%, gallium – 7–12 wt.%, indium – 6–15 wt.%, zinc – 10–28 wt.% and cadmium – 7–15 wt.%.EFFECT: increased intensity of UV radiation of UHF lamp and expanded spectral composition of radiation in the ultraviolet range.1 cl

Description

Изобретение относится к источникам излучения, электропитание которых осуществляется частотой в несколько гигагерц, т.е. в СВЧ диапазоне. Современные источники оптического излучения продолжают совершенствоваться и примером такой модернизации могут служить СВЧ лампы (например, серная), эффективно используемые в видимом диапазоне.The invention relates to radiation sources whose power is supplied by a frequency of several gigahertz, i.e. in the microwave range. Modern sources of optical radiation continue to be improved, and microwave lamps (for example, sulfur), which are effectively used in the visible range, can serve as an example of such modernization.

Одним из аналогов предлагаемого изобретения является серная СВЧ-лампа, питание которой осуществляется частотой 1-2,3 ГГц и являющаяся весьма эффективным источником видимого излучения: лампа безэлектродная (т.е. значительный срок службы, соответственно высокая стабильность излучения и т.п.), спектр излучения близок к солнечному при высоких значениях световой отдачи [Рохлин Г.Н. Дуговым источникам света 200 лет. - М: ВИГМА, 2001. - 72 с., с. 59]. В этом же источнике указано, что СВЧ-разряд весьма эффективно используется и для генерации ультрафиолетового (УФ) излучения в безэлектродных лампах. Но, изменение частот излучения (в том числе и в меньшую сторону), улучшение элементов генерации и передачи энергии не исчерпывает весь спектр возможностей этого типа источников излучения. Приоритетом, как и для любого источника излучения, является спектральный состав излучения - заполнение определенных спектральных интервалов, различного рода их вариации и т.п., а также интенсивность излучения в этих интервалах.One of the analogues of the present invention is a sulfuric microwave lamp, which is powered by a frequency of 1-2.3 GHz and is a very effective source of visible radiation: an electrodeless lamp (i.e., a significant service life, respectively, high radiation stability, etc.) , the radiation spectrum is close to the solar at high values of light return [G. Rokhlin Arc light sources are 200 years old. - M: WIGMA, 2001 .-- 72 p., P. 59]. The same source indicates that the microwave discharge is very effectively used to generate ultraviolet (UV) radiation in electrodeless lamps. But, a change in the frequency of radiation (including downward), improvement of the elements of generation and transmission of energy does not exhaust the entire spectrum of possibilities of this type of radiation sources. The priority, as for any radiation source, is the spectral composition of the radiation — filling in certain spectral intervals, their various variations, etc., as well as the radiation intensity in these intervals.

Из уровня техники известны УФ СВЧ лампы, выпускаемые фирмой PRIMARC, ассортимент которой насчитывает большую номенклатуру этого типа источников ультрафиолета, причем в качестве излучающих добавок (кроме инертного газа) используются ртуть, ртуть и индий, ртуть и железо, ртуть и галлий [Электронные ресурсы: https://www.atd.ru/catalog/uf-lampy-915/14718/bezelektrodnye-lampy/; https://www.atd.ru/ATD_press/Flex/Primarc%20-%20UV_lamps.pdf].UV microwaves manufactured by PRIMARC are known from the prior art. Their assortment includes a large range of this type of ultraviolet sources, and mercury, mercury and indium, mercury and iron, mercury and gallium are used as emitting additives (except for inert gas) [Electronic resources: https://www.atd.ru/catalog/uf-lampy-915/14718/bezelektrodnye-lampy/; https://www.atd.ru/ATD_press/Flex/Primarc%20-%20UV_lamps.pdf].

Прототипом предлагаемого изобретения является лампа PRIMARC мощностью 600 Вт типа М6013 (или М6014) с внешним диаметром 15 мм и ртутным наполнением [Электронный ресурс: https://www.atd.ru/catalog/uf-lampy-915/14718/bezelektrodnye-lampy/, 2010].The prototype of the invention is a 600 W PRIMARC lamp of type M6013 (or M6014) with an external diameter of 15 mm and mercury filling [Electronic resource: https://www.atd.ru/catalog/uf-lampy-915/14718/bezelektrodnye-lampy /, 2010].

Как следует из источника информации, колба всех ламп выполнена из кварцевого стекла, а в наполнении всех типов ламп входит ртуть. Однако излучение ртути, индия и галлия не заполняет весь ультрафиолетовый диапазон; нет возможности «управлять» спектром излученеия лампы путем изменения условий разряда и т.п.As follows from the source of information, the bulb of all lamps is made of quartz glass, and mercury is included in the filling of all types of lamps. However, the radiation of mercury, indium and gallium does not fill the entire ultraviolet range; there is no way to “control” the emission spectrum of the lamp by changing the conditions of the discharge, etc.

В настоящее время, к сожалению, не существует какой-либо теории, позволяющей связать такие характеристики как частота, выбор излучающих добавок, физико-химические свойства этих добавок и т.д. Именно поэтому весьма проблематично теоретически обосновать какие-либо технические решения и за основу принимаются экспериментальные данные, полученные иногда с помощью интуиции и большого опыта.Unfortunately, at present, there is no theory that allows one to relate such characteristics as frequency, choice of emitting additives, physicochemical properties of these additives, etc. That is why it is very problematic to theoretically justify any technical solutions and experimental data are sometimes taken as the basis, sometimes obtained with the help of intuition and great experience.

Проведенные нами работы свидетельствуют о том, что дополнение излучения ртути, индия и галлия излучением цинка и кадмия расширит и «усилит» спектральный состав предлагаемого излучателя, т.е. поднимет его на новый качественный уровень.Our work indicates that the addition of mercury, indium and gallium radiation by the radiation of zinc and cadmium will expand and “amplify” the spectral composition of the proposed emitter, i.e. will raise it to a new quality level.

В настоящем изобретении предлагается ультрафиолетовый СВЧ-источник на базе серной лампы с тем же блоком питания и той же конструкции, однако, имеющий иное наполнение.The present invention provides an ultraviolet microwave source based on a sulfur lamp with the same power supply and the same design, however, having a different content.

Технический результат, который достигается в настоящем изобретении, заключается в повышении интенсивности излучения УФ СВЧ лампы и расширении спектрального состава излучения в ультрафиолетовом диапазоне.The technical result that is achieved in the present invention is to increase the radiation intensity of the UV microwave lamp and expand the spectral composition of the radiation in the ultraviolet range.

Технический результат достигается тем, что ультрафиолетовая СВЧ лампа состоит из кварцевой колбы, которая помимо ртути, галлия и индия дополнительно наполнена цинком и кадмием при следующем соотношении компонентов, в вес. %:The technical result is achieved in that the ultraviolet microwave lamp consists of a quartz flask, which in addition to mercury, gallium and indium is additionally filled with zinc and cadmium in the following ratio of components, in weight. %:

ртутьmercury 30-7030-70 галлийgallium 7-127-12 индийindium 6-156-15 цинкzinc 10-2810-28 кадмийcadmium 7-15.7-15.

Длины волн такого наполнения заполняют практически весь ультрафиолетовый диапазон [Рохлин Г.Н. Разрядные источники света. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 720 с., с. 27]: 185, 214, 229, 254, 308, 326, 403, 410, 417, 451 нм.The wavelengths of this filling fill almost the entire ultraviolet range [G. Rokhlin Discharge light sources. - M.: Energoatomizdat, 1991 .-- 720 p., P. 27]: 185, 214, 229, 254, 308, 326, 403, 410, 417, 451 nm.

И если у индия и галлия излучение высвечивается в основном в длинноволновом ультрафиолете, то предлагаемое решение позволяет получить излучение и более коротковолнового (высокоэнергетического) диапазона.And if in indium and gallium the radiation is highlighted mainly in the long-wave ultraviolet, then the proposed solution allows us to obtain radiation of a shorter-wave (high-energy) range.

Необходимо также отметить, что предлагаемый состав эффективен в технологическом и экологическом отношении: из предлагаемых компонентов несложно изготовить амальгаму и удобную для дозировки ламп, и менее опасную, чем чистая ртуть.It should also be noted that the proposed composition is technologically and environmentally effective: it is not difficult to make an amalgam from the proposed components that is convenient for metering lamps and less dangerous than pure mercury.

Число эффективных вариантов может быть достаточно велико, однако предлагаемый состав наполнения обследован и реально используется в установке, для уничтожения запахов на промышленном производстве в качестве первого звена, дающего эффективный озоновый ультрафиолет.The number of effective options can be quite large, however, the proposed composition of the filling is examined and actually used in the installation, to eliminate odors in industrial production as the first link that gives effective ozone ultraviolet.

В процессе освоения данной тематики были изготовлены СВЧ УФ лампы, которые при сравнительных испытаниях в ультрафиолетовых диапазонах А, В и С (использовался прибор ТКА-ПКМ(12)) показали следующие результаты (см. таблицу):In the process of mastering this topic, microwave UV lamps were made, which, when compared with the ultraviolet ranges A, B, and C (the TKA-PKM device was used (12)), showed the following results (see table):

Таким образом, как следует из таблицы, регулируя состав наполнения подобных источников, достаточно уверенно можно регулировать их интенсивность излучения в УФ диапазоне.Thus, as follows from the table, by adjusting the composition of the filling of such sources, it is quite confidently possible to control their radiation intensity in the UV range.

Claims

An ultraviolet microwave lamp, consisting of a quartz bulb filled with mercury, gallium and indium, the filling of which additionally contains zinc and cadmium in the following ratio of components, wt.%:

mercury 30-70 gallium 7-12 indium 6-15 zinc 10-28 cadmium 7-15