SE441320B - Lagtrycks-kvicksilverlampa - Google Patents

Description

isno4s1s-5 Den ovannämnda tyska utläggningsskriften beskriver en sådan lampa bestående av glas, vars transmission är väsentligen 0 % vid 295 nm. Denna lampa har den allvarliga nackdelen att den emitterade mängden av användbar strålning är låg. Det vi- sade sig att för varje watt av total strålning, som emitteras i Uveområdet (250 - 400 nm), producerar lampan endast 0,14 watt användbar strålning i området 307,5 - 317,5 nm. Följakt~ ligen är långa bestrålningstider nödvändiga för fototerapi- behandlingar med alla nackdelar som åtföljer detta. En ytter- ligare nackdel hos den kända lampan är att mängden erytem- strålning, som emitteras av lampan, ligger avsevärt över den minimimängd, som är teoretiskt möjlig. Eftersom erytemsensi~ tivitetskurvan (definierad av Commission Internationale de l'Eclairageï i området 307,5 - 317,5 nm har värden varierande från 20 % till nästan 0 %, uppvisar strålning i detta våg- längdsområde likaså erytemaktivitet. Strålning med t.ex. ett ekvi-energispektrum, har i detta område per watt cirka 0,08 erytem-watt, vilket är den lägsta mängden erytemstrålning, som kan erhållas. Emellertid synes den kända lampan utstråla cirka 0,17 erytem-watt per watt användbar strålning. För en given tillåten erytem-belastning innebär detta en begränsning av dosen användbar strålning per fototerapibehandling och följaktligen en ökning i det erfordrade antalet behandlingar. Ändamålet med uppfinningen är sålunda erhållande av en lampa för strålningsändamål med en hög användbar effektivitet och en signifikant reducerad intensitet av erytemstrålning.

Genom uppfinningen erhålles en lâgtrycks-kvicksilverlampa för bestrålningsändamål med ett urladdningsrör tillverkat av glas med en absorptionskant mellan 280 och 305 nm, varvid röret är belagt på insidan med ett luminiscerande skikt innefattande ett luminiscerande material, vilket uppvisar den karakteris- tiska linjeemissionen för gadolinium vid 312 nm.

Uppfinningen är baserad på att en hög användbar effektivitet kombinerad med en låg erytembelastning endast kan erhållas 8004813-5 _då mycket stränga krav ställes på det luminiscerande materia- let, som skall användas. Förutom en hög effektivitet vid excitering vid 254 nm strålning, måste materialet uppvisa en emission, vilken är väsentligen fullständigt koncentrerad i området 305 - 320 nm, varvid väsentligen hela mängden av den genom materialet emitterade strålningen då är användbar strålning, och mängden erytemstrålning når då det lägsta vär- det, som är teoretiskt möjligt. Det visade sig att material med den karakteristiska linjeemissionen för gadolinium vid 3l2 nm uppfyller dessa betingelser. Gd-jonen uppvisar ett ka- rakteristiskt emissionsspektrum, d.v.s. spektrum är endast föga beroende på värdgittret, i vilket det luminiscerande jonen ingår. Gd-emissionen består av ett mycket smal band (i själva verket nâgra tätt angränsande emissionslinjer) med ett maximum vid cirka 312 nm. Halvvärdesbredden för dessa emíssionsband är endast 2 - 4 nm. Vidare visar det sig att Gd-luminiscensen synes inträffa mycket effektivt i olika värd- gitter.

Med en lampa enligt uppfinningen är det möjligt att erhålla en hög användbar effektivitet. I stället för den emitterade strålningen (för den kända lampan) av endast 0,14 watt använd- bar strålning (307,5 - 317,5 nm) per watt i UV-delen (250 - 400 nm) av spektrum, är denna fraktion av användbar strålning högre med en faktor 4 - 5, nämligen 0,50 - 0,75 watt per watt, i en lampa enligt uppfinningen. En stor fördel hos en lampa enligt uppfinningen är den mycket låga brâkdelen erytemstrål- ning, då det visade sig att beroende på typen av valt glas kan erytemstrâlningen begränsas till cirka 0,09 erytem-watt för varje watt användbar strålning, vilket värde är mycket nära den teoretiskt möjliga minimimängden. _ I en utföringsform av en lampa enligt uppfinningen innehåller det luminiscerande skiktet ett borat, aktiverat genom Gd och Bi och med en komposition definierad genom formeln La Gd Bi 13306, varvid O,l5$x, 0,00léy§0,05 och l-x-y x y (x+y)5§l. Dessa borater, vilka ytterligare beskrives i brit- 1?c)<)ï& šëïjëähà 8004813-5 tiska patentskriften 1 536 637, emitterar mycket effektivt den karakteristiska Gd-strålningen. Vid excitering genom kvicksilverresonansstrålning med en våglängd av cirka 254 nm kan kvantutbyten av 70 - 75 % erhållas med dessa material.

I en annan utföringsform av en lampa enligt uppfinningen in- nehâller det luminiscerande skiktet ett ternärt aluminat akti- verat genom Gd och Pb och med en hexagonal magneto-plumbit- struktur, varvid aluminatet uppvisar kompositionen ABC, där A betecknar 25 - 99 mol-% 1/2 Gd2O3, 1 - 35 mol-% PbO och eventuellt 1/2 La203, varvid B betecknar Al2O3, varvid högst 20 mol-% av Al2O3 har ersatts med Sc203, och varvid C beteck- nar Mg0 och/eller ZnO, varvid upp till 10 mol-% av Al203 eventuellt har ersatts med en ekvivalent mängd av SiO2 till- sammans med MgO och/eller ZnO, varvid upp till 70 mol-% av ; A eventuellt har ersatts med SrO och/eller CaO och samtidigt en ekvivalent mängd av C med 1/2 Al2O3, och vari halterna av A, B och C uppfyller villkoret [Ä] z 0,02, 0,55 6 ÄÉ] 6 0,95 och [C] 2 1/2 ÄÄY. Dessa luminiscerande aluminater är kända och synes uppvisa höga kvantutbyten. Materialen, som t.ex. definieras genom formeln Gd0,9OPb0'15MgAl11O19 och Gd0,88Pb0'18 ZnAl11O19 uppvisar ett kvantutbyte (254 nm excitering) av 50 - 55 %.

I en annan utföringsform av en lampa enligt uppfinningen in- nehåller det luminiscerande skiktet ett silikat aktiverat ge- nom Gd och Pb, av Sr och/eller Ca och av Y och/eller La och uppvisar en komposition definierad genom formeln (Sr, Ca)3_pPbp(Y, La)2 Gd Si6O18, varvid 0401 5 p $ 0,50 och “Q q 0,05 < q á 2,0. Vid 254 nm excitering uppvisar dessa silikater ett kvantutbyte för Gd-luminiscensen av cirka 60 %.

Det är fördelaktigt att välja ett glas med en absorptionskant mellan 295 och 304 nm för urladdningsröret för en lampa en- ligt uppfinningen. Mycket låga värden erhålles då för erytem- belastningen, då strålningen av kvicksilverlinjerna vid 297 8004813-5 och 303 nm, som alstras vid urladdningen, väsentligen full- ständigt absorberas av detta glas.

Sådana lampor föredrages, för vilka glaset innehåller 60 - 75 mol-% SiO2 10 - 25 mol-% av minst en alkalimetalloxid, 7 - 15 mol-% av minst en jordalkalimetalloxid, 0 - 2 mol-% Al2O3 0,01 - 0,1 mol-% Fe2O3 0 -- 1 mol-% (As2O3 + Sb2O3).

Dessa glas, vilka eventuellt kan innehålla små mängder (0 - l mol-%) av ett raffineringsmedel, som t.ex. Sb203 och As2O3, har den avsevärda fördelen att de är billiga, då de användes i stora mängder för lågtrycks-kvicksilverlampor för generella belysningsändamål.

Några utföringsformer av lampor enligt uppfinningen beskrives nedan med hänvisning till följande exempel och ritningen, där fig. l är en schematisk längdvy av en lampa enligt uppfin- ningen, och fig. 2 visar i form av en kurva spektralenergifördelningen för den emitterade strålningen hos en sådan lampa.

Den i fig. l visade lampan har ett glasurladdningsrör l, vil- ket är cirka 1200 mm långt och har en ytterdiameter av cirka 38 mm. Väggtjockleken för röret 1 är cirka 0,75 mm, och gla- set har följande komposition: 66,30 m0l~% (72,6 Vikt-%) Si02, 21,96 mOl~% (l6,9 Vikt-%) Na20, 0,685 mol-% (O,8 vikt-%) K2O, *"'“""¶,44 mol-% (5,3 vikt~%) CaO, 5,19 mol-% (2,6 vikt-%) MgO, ïÖOR Quairry gå 8004813-5- 1,34 mol-% (1,7 vikt-%) Al2O3 0,075 mol-% (0,l5 vikt-%) Fe2O3 Vid cirka 304 nm uppvisar detta glas en transmission av 10 %.

Elektroder 2 och 3 är anordnade, en vid vardera änden av lam- pan, varvid urladdningen sker mellan dessa elektroder. Lam- pan innehåller en blandning av ädelgaser som startgas, och en liten mängd kvicksilver. På insidan är röret l belagt med ett luminiscerande skikt 4, innefattande ett luminiscerande material som emitterar den karakteristiska 312 nm strålningen för Gd. Skiktet 4 kan anbringas på sedvanligt sätt på röret 1, t.ex. med hjälp av en suspension innehållande det luminisce- rande materialet. Under drift förbrukar lampan en energi av 40W.

Exempel l Ett antal lampor av den med hänvisning till fig. l beskrivna typen överdrogs med ett skikt av luminiscerande borat med en komposition definierad genom formeln LaO'487Gd0,5Bi0'Ol3B3O6.

Efter att ha varit i drift under 100 timmar visade det sig att dessa lampor emitterade över hela UV-spektrum (250 - 400 nm) en mängd av strålning som uppgick till totalt 1,800 W.

Mängden användbar strålning i området 307,5 - 317,5 nm visade sig vara l,290 W, d.v.s. cirka 72 % av den totala emitterade strålningen består av användbar strålning. Fig. 2 är en gra- fisk representation av spektralenergifördelningen för den av denna lampa emitterade strålningen. Våglängden i nm är av- satt på horisontalaxeln och den emitterade strålningsenergin E är avsatt på den vertikala axeln i W per väglängdsinter- vall av 5 nm. 1 Exempel 2 Lampor med en konstruktion, såsom beskrivits med hänvisning till fig. l, men med ett 1500 mm långt rör och avsedd att för- bruka en energi av 80 W, överdrogs med ett luminiscerande skikt av samma luminiscerande material som användes i exem- soo4s13_5 pel l. Efter att ha varit i drift under 100 timmar uppmättes en total UV~emitterad (250 - 400 nm) strålningsmängd av 2,75 W för dessa lampor. Det visade sig att l,46 W (d.v.s. cirka 53 %) emitterades i området 307,5 - 317,5 nm. Mängden erytemstrålning, som emitterades av lampan, visade sig vara 0,14 erytem-watt, d.v.s. endast cirka 9,6 % av den totala mängden användbar strålning. I jämförelse emitterar de kända lamporna med en konstruktion, som liknar de ovan beskrivna ' lamporna men framställda av glas innehållande ett luminisce- rande ceriumaktiverat strontiumaluminat, totalt (250 - 400 nm) strålning av 5,9 W. Emellertid är endast cirka 14 % (0,83 W) av denna strålningsmängd belägen i omrâdet 307,5 - 317,5 nm. Dessutom visade det sig att mängden erytem-strål- ning, som emitterades av den kända lampan, var 16,7 % av mängden användbar strålning (nämligen cirka 0,14 erytem-watt).

Då lamporna enligt uppfinningen användes är det sålunda möj- ligt, för erhållande av samma mängd användbar strålning som emitteras av en av de kända lamporna, att reducera strål- ningstiden med mer än 40 %, under det att erytemdosen reduce- ras med ungefär samma procenttal.

Exempel 3 Ett antal lampor av den i fig. l visade typen framställdes med användning av ett luminiscerande skikt bestående av ett luminiscerande silikat med en komposition definierad genom formeln Sr2,9Pb0,lLaGdSi6018. Efter att ha varit i drift un- der l00 timmar mättes en strâlningsmängd av 1,25 W, emitterad över hela ultravioletta delen (250 - 400 nm) av spektrum för dessa lampor. Det visade sig att 0,9 W därav emitterades i området 307,5 - 317,5 nm. Det visade sig att för dessa lampor - var spektralenergifördelningen för den emitterade strålningen I väsentligen densamma som för de i exempel l beskrivna lam- porna. ÉQQR QÜÅLITY

Claims (7)

soø4ß1s-5 8 Patentkrav

1. Lågtrycks-kvicksilverlampa för bestrålningsändamâl, k ä n n e t e c k n a d av att den uppvisar ett urladdnings- rör tillverkat av glas med en absorptionskant mellan 280 och 305 nm) varvid röret är belagt på insidan med ett luminisce- rande skikt innefattande ett luminiscerande material, vilket uppvisar den karakteristiska linjeemissionen för gadolinium vid 312 nm.

2. Kvicksilverlampa enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att det luminiscerande skiktet innefattar ett borat akti- verat genom Gd och Bi, vilket borat uppvisar en komposition definierad genom formeln Lal_X_yGdxBiyB3O6, varvid 0,l5§>g 0,00l< y$0,05 och (x+y)\§ 1.

3. Kvicksilverlampa enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att det luminiscerande skiktet innehåller ett ternärt alu- minat aktiverat genom Gd och Pb med den hexagonala magneto- plumbit-strukturen, varvid aluminatet uppvisar kompositionen ABC, där A betecknar 25 - 99 mol-% 1/2 Gd2O3, 1 - 35 mol-% PbO och, eventuellt, 1/2 La2O3, varvid B betecknar A12O3, med högst 20 mol-% av Al2O3 ersatt med Sc203 och varvid C beteck- nar MgO och/eller ZnO, med upp till 10 mol-% av A12O3 even- tuellt ersatt med en ekvivalent mängd av SiO2 tillsammans med MgO och/eller ZnO, med upp till 70 mol-% av A eventuellt er- satt med SrO och/eller Ca0 och, samtidigt, en ekvivalent mängd av C med 1/2 A12O3, varvid halterna av A, B och C upp- _ fyller villkoren [A g o,o2, 0,55 5 [Elg 0,95 och [gg 1/2 [A1

4. Kvicksilverlampa enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att det luminiscerande skiktet innefattar ett Gd- och Pb- aktiverat silikat av Sr och/eller Ca och av Y och/eller La med en komposition definierad genom formeln (Sr,Ca)3_pPbp (Y,La) 2_qGdqSi6Ol8, varvid 0 ,0lS på 0 ,5O och o,os§q<2,o. 8004813-5 9

5. Kvicksilverlampa enligt något av kraven l - 4, k ä n n e t e c k n a d av att glaset i urladdningsröret uppvisar en absorptionskant mellan 295 och 305 nm.

6. Kvicksilverlampa enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att glaset i urladdningsröret består av följande kompo- nenter_i de angivna mängderna: 60 - 75 mol-% SiO2, 10 - 25 mol-% av minst en alkalimetalloxid,

7. - 15 mol-% av minst en jordalkalimetalloxid, O - 2 mol-% AIZO3, 0,01 - 0,1 mol-% Fe2O3 och o - 1 moi-fa (As2o3 + 519203).