SU1055347A3 - Устройство дл генерации высокоинтенсивного ультрафиолетового излучени - Google Patents

Abstract

1. yCTPOftGTiBO ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ШСОКОИЙТЕНСИВНОГО УЛЬТРАШОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕЕда , содержащее разр дную трубку из материала, пропускакнцего ультра .олетовое излучение, соединенную на противоположньк концах с трубча;ть колбами, в которых помещены термоэмиссионные электроды, и заполненную смесью ртути под давлением 5-10 5 и инертным газом под давлением 0,01-0,5 торр, о т л и чающеес  тем, что, с целью генерации чистого излучени  с волной 254 нм при высокой эффективности и равномерной интенсивности, трубка и колбы выполнены из легированного кварцевого стекла, поглощающего линии 185 и 194 нм и пропускающего практически без потерь линию 254 нм, разр дна  трубка имеет участок дл  , приема сконденсированной ртути, выполненный в виде аппендикса со средствами дп  регулировани  температуры от 48 до 65 С, внутренний диаметр трубки лежит в пределах 8-15 мм, диаметр аппендикса составл ет 0,3-1 диаметра трубки, диаметр каждой из колб | составл ет 1-4диаметров трубки, СО дпина которой лежит в пределах 0,82м , длина аппендикса составл ет 0,005-0,1 длины разр дной трубки, а объем колб составл ет 0,5-4 объемов трубки. 2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что значени  о ел ел ( Давлени  инертного газа-ксенона име:ют пределы 0,04-0,1 торр. Приоритет по пунктам: &о 31.10.77 по п. 1 4 04.10.77 по п. 2

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  создани  ультрафиолетового излучени  высокой интенсивности. Известны устройства, называемые многоамперными источниками УФ-излуче ни  низкого давлени . Дл  достижени  высокой интенсивности излучени  таки лампы работают на посто нном токе. Дл  этого нужны два раз щчньпс электр да, а именно термоэмиссионный катод например, из окиси бари  и бомбардируем 1Й электронами высоких энергий и поэтому нагревостойкий. анод, напри мер, из графита. Поскольку во врем  работы источника излучени  при малых перепадах давлени  от полости анода к полости катода может двигатьс  интенсивный поток ртутных парив, необх дима, кроме того, камера (полость) компенсации давлени . Однако процессы электрофореза в разр де не могут быть устранены, поэтому осуществл етс  неодинаковое облучение всей поверхности разр дной камеры и наступает преждевременное старение источника излучени  l и 2j . Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  уст ройство генерации высокоинтенсивного ультрафиолетового излучени , соде жгццее разр дную трубку из материала пропускающего ультрафиолетовое излучение . Трубка на противоположных цонцах соединена струбчатйми колбами , в которых помещены термоэмиссионные электроды, и заполнена смесь ртути под давлением 5-10 510 тор и инертным газом под давлением 0,010 ,5 торр З. Известные устройства не обеспечивают генерации чистого излучени  .с БОлной 254 мм. Цель изобретени  - обеспечение генерации чистого излучени  с волной 254 нм при высокой эффективности и равномерной интенсивности. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  генерации высокоинтенсивного ультрафиолетового излучени , содержащем разр дную трубку из материала, пропускающего ультрафиолетовое излучение, соединенную на противоположных концах с трубчатыми колбами, в которых norteщены термоэмиссионные электроды, и заполненную смесью ртути под давле нием 510-5ШЧорр и инертным газом п.од давлением 0,01-0,5 торр 72 трубка и колбы выполнены из легированного кварцевого стекла, поглощающего линии 185 и 194 нм и пропускающего практически без потерь линию 254 нм, разр дна  трубка имеет участок дл  приёма сконденсированной ртути, выполненный в виде аппендикса со средствами дл  регулировани  температуры от 48 до 65°С, внутренний диаметф трубки лежит в пределах 815 мм, диаметр аппендикса составл ет 0,3-1 диаметра трубки, диаметр каждой из колб составл ет 1-4 диаметров трубки, длина которой лежит в пределах 0,8-2 м, длина аппендикса составл ет 0,005-0,1 длины разр д- ной трубки, а объем колб составл ет 0,5-4 объемов трубки. Значени  давлени  инертного газаксенона имеют пределы 0,04-0,1 торр. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство дл  работы на переменном токе дл  создани  УФ-излучени  с И-образной газоразр дной трубкой; на фиг. 2 - принципиальна  электрическа  схема блока питани  устройства; -на фиг. 3 - относительный выход УФ-излучени  в устройстве в зависимости от давлени  инертного.газа; на фиг. 4 - устройство дл  работы на посто нном токе с компенсацией давлени  с детальным изображением колб; на фиг. 5 - то же, общий вид. U -образна  газоразр дна  трубка I на каждом из концов соединена с трубчатыми колбами 2 и 3, в которых наход тс  соответственно электроды 4 и 5, которые выводами 6 и 7, выведены наружу. В середине изогнутого участка газоразр дной трубки 1 находитс  аппендйксообразныйучасток 8, который служит дл  приема сконденсированной ртути. Газоразр дна  трубка 1 , включа  обе колбы 2 и 3, а также аппендйксообразный участок 8, состоит из кварцевого стекла, легированного таким образом, что генерирующие озон ртутные линии 185 и 194 нм поглощаютс , а стерилизующа  лини  254 нм пропускаетс  практически без потерь. Электрическими выводами 6 и 7 .  вл ютс  молибденовые пластины, которые запрессованы в кварцевое стекло колб 2 и 3. Провод 9, прикасающийс  к газоразр дной трубке 1, при нагружении его импульсами около 20 кВ способствует зажиганию подготовленной к работе газоразр дной трубки 1 . Одновременно этот провод может служить креплением дл  газоразр дной трубки. Газоразр дна  трубка 1 имеет при близительно круглое сечение и внутренний диаметр преимущественно 8 ,15 мм, длину 0,8-2 м. Обе колбы 2 и 3 имеют внутренний диаметр в 1-4 ра за б.ольшё, чем у газоразр дной труб ки, а объем составл ет 0,5 объема ее Аппендиксообразный участок 8 имеет длину преимущественно 10-50 мм, а внутренний диаметр составл ет 0,3- 1 внутреннего диаметра газоразр дной трубки. Форма и конструкци  электродов 4 и 5 по существу соответствуют форме и устройству термоэмиссионного катода {фаг. 4, позици  5). Пригодны , кроме того, оксидные катоды, изготовленные с использованием порошкового никел  и (Ва, Са, Sr)-карбоната , или дисперсные катоды, содержапще вольфрам, молибден или тантал в порошке и барий или редкоземельный металл. Дп  питани  предлагаемого устройства служит схема (фиг. 2). В этом блоке, трансформатор 10 нагрева электродов первичной обмоткой св зан с источником переменного напр жени  220 В. Часть вторичной обмотки служит дл  нагрева электрода 4, друга  часть - дл  нагрева электрода 5. Параллельно двум тоководам обоих эле тродов 4 и 5 смонтирована схема зажигани  11. Питающа  электрод 4 током вторична  обмотка нагревательного трансформатора 10 соединена через токоограничительный дроссель 12 и коммутатор 13 с одним из полюсов источника напр жени , а питающа  током электрод 4 вторична  обмотка нагревательного трансформатора 10 замкнута на другой полюс источника напр жени . Благодар  этому блоку .данное устройство можно эксплуатировать с простейшими средствами, не использу  выпр мители. В качестве газов наполнени  используютс  аргон, криптон и/или ксенон , а также ртуть, котора  в избытке в жидком виде размещаетс  в аппен диксообразном отрезке 8 трубки. Тем пература и, следовательно, давление ртути регулируютс  посредством нагре ва аппендиксообразного участка до 48-65°С. Из фиг. 3, где показан выход УФизлучени  данного устройства в диапазоне длин, волн 254 нм в зависимости от давлени , используемого дл  наполнени  инертного газа следует, что выход УФ-излучени  данной пампы в диапазоне давлени  0,01-0,5 торр аргона, криптона или ксенона составл ет более 50% от максимального выхода , и поэтому в этом диапазоне давлени  без труда достигаетс  высока  интенсивность излучени  на длине волны 254 нм. Кроме того, целесообразно устанавливать давление ксенона 0,040 ,1 торр, так как ксенон в этом диапазоне давлени  по отношению, в частности, к напр жению ионизации при электрическом разр де обладает свойствами, аналогичш 1ми ртути при 55° С. Кривые (фиг. 3) построены дп  газоразр дной трубки с внутренним диаметром около 10 мм при давлении ртути , соответствующем температуре конденсации 55 С и плотности тока 5 А/см. Вместо того, чтобы ограничивать плотность тока только значением 5 А/см, в зависимости от формы и размеров предлагаемой лампы целесообразно устанавливать плотность тока в пределах 3-10 А/см , а напр жение дуги 0,3-1,2 В/см2. В колбе 2 (фиг. 4)из жаропрочного тугоплавкого стекла друг за другом расположены оба электрода катод 5 и анод 4. 5 нар ду с собственной нагревательной обмоТкой имеет цилиндрический радиационный экран 14, который должен задерживать излучение тепла в стороны. .Газоразр дна  трубка 1 состоит из двух колен, которые замыкаютс  на один конец к олбы 2. При этом начинающе- . ес  в колбе 2 колено коаксиально входит в колбу 3, пронизывает кольцевой анод 4 и при соответствующем расширении в области I5 охватывает катод 5. Полость 16 компенсации давлени  . между стенками колб 2 и 3 во всей области образует стабильный и защищенный от пробо  участок, который обеспечивает достаточный поток газа/пара , если рассто ние D не меньше 0,5 мм. При рассто ни х D более 4 мм может осуществл тьс  самонро5 извольное зажигание (пробой). В этих случа х катод 5 должен устанавливатьс  дальше внутри колбы 3, так как тогда удлин етс  путь от ано да к катоду через полость сомпенсации давлени , вследствие чего также предотвращаетс  возможность пробо  Целесообразны источники излучени  с рассто нием О, равным 1 мм. Дл  того, чтобы обеспечить безупречную работу источника изЛучени , длина L вход щей в колбу 2 колбы 3 от нижнего кра  анода 4 до нижнего кра  колбы 3 должна составл ть 7 примерно 1/5-1/20, преимущественно 1/10, длищл L всей наход щейс  вне колбы 2 газоразр дной(трубки. Данна  конструкци  «предлагаемого устройства проста в изготовлении. Предпочтительные .рабочие характеристики: давление инертного газа (2-5) 10 торр, плотность тока 48 А/см, температура ртути в аппендиксообразном учйстке ЗО-бО С, падение напр жени  на разр дном промежутке 1 В/см±0,2, длина аппендиксообразного участка 3-6 см при внутреннем диаметре 10 мм.

V

13

т.0 .

т

г

If

11 6

5

Ar

ю

г S

PCJffrrJ

Фиг.

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ВЫСОКОИЙТЕНСИВНОГО УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащее разрядную трубку из материала, пропускающего ультрафиолетовое излучение, соединенную на противоположных концах с трубчатымц колбами, в которых помещены термоэмиссионные электроды, и заполнен- * ную смесью ртути под давлением 5·10 5 «Ю'^торр и инертным газом под давлением 0,01-0,5 торр, отли чающееся тем, что, с целью генерации чистого излучения с волной 254 нм при высокой эффективности и равномерной интенсивности, трубка и колбы выполнены из легированного кварцевого стекла, поглощающего линии 185 и 194 нм и пропускающего практически без потерь линию 254 нм, разрядная трубка имеет участок для . приема сконденсированной ртути, выполненный в виде аппендикса со средствами для регулирования температуры от 48 до 65°С, внутренний диаметр трубки лежит в пределах 8-15 мм, диаметр аппендикса составляет 0,3-1 диаметра трубки, диаметр каждой из колб составляет 1-4*диаметров трубки, длина которой лежит в пределах 0,82м, длина аппендикса составляет 0,005-0,1 длины разрядной трубки, а объем колб составляет 0,5-4 объемов g трубки.

2. Устройство по п. I, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что значения (давления инертного газа-ксенона имеют пределы 0,04-0,1 торр.

Приоритет по пунктам:

31.10.77 по π. 1 04.10.77 по п. 2