SU760241A1

SU760241A1 - Источник света1

Info

Publication number: SU760241A1
Application number: SU762384694A
Authority: SU
Inventors: Nikolaj F Lazarev
Original assignee: Nikolaj F Lazarev
Priority date: 1976-07-12
Filing date: 1976-07-12
Publication date: 1980-08-30

Description

Изобретение относится к области генерации светового излучения, а более конкретно - к источникам смешанного излучения, и может быть использовано в светотехнике и.спектроскопии.

Известны газоразрядные источники светового излучения с принудительным сужением канала разряда, достигаемого введением в колбу экрана- и · диафрагмы с отверстием, которые-разделяют объем колбы на анодную и' катодную камеры [1] .

Высокая плотность светового излучения, возникающая в области отверстия диафрагмы, обусловлена увеличением плотности тока разряда в этой области и наличием двойного' электрического слоя.

Иэ известных газоразрядных источников светового излучения наиболее близким к изобретению является газоразрядный источник ультрафиолетового излучения, содержащий колбу из светопрозрачного материала, газ в колбе, катод, диафрагму' с отверстием,' образующую в объеме колбы анодную и катодную, камеры, окно для выхода излучения, анод, расположенный ближе к окну, чем к катоду ^2].

2

Световой поток, излучаемый указанным источником, мал, а при необхо-. >

.димости его увеличения потребуется увеличение силы тока разряда, одна' ко увеличение сйлы тока разряда ограничено конструктивными и технологическими особенностями конструкции.

Целью изобретения является увёличение эффективности генерации свето’θ вого излучения.

Указанная цель достигается тем,

что в известном источнике света, содержащем колбу из светопрозрачного материала, наполненную газом, и

15 установленные в ней анод, катод и диафрагму с отверстием, разделяющую объем колбы на анодную .и катодную камеры, источник света.снабжен эле-, ментом из вещества, способного из20 лучать свет при воздействии на него электронов, рабочая поверхность которого помещена в объём, состоящий из объёма, образованного отверстием диафрагмы и примыкающих к ука25 занному отверстию с обеих сторон объемов, ограниченных частями сфер с центрами в точках пересечения оси •отверстия диафрагмы с плоскостями, проходящими через кромки отверстия

30 .соответственно в катодной и анодной

з 760241

камерах, и стенками диафрагмы, причем радиус сферы в катодной камере . равен дйаметру круга, площадь которого эквивалентна площади поперечного сечения отверстия диафрагмы, а радиус сферы в анодной камере в пять раз больше указанного диаметра.

Помещение вещества, способного излучать свет при воздействий на негоэ/лектроотрицат'ельно заряженньгх ;

~ час.тиц, в область, где имеется значительное количество электронов и отрицательных ионов, ускоренных в двойном электрическом слое, позволяет без 'дополнительных энергетических затрат увеличить /световой поток лампы за счет генерации света

......указанным веществом, например,

' Вследствие его нагрева. Нагрей ·.......

вещества осуществляется в основном за счет воздействия на него пучка электронов, ускоренных и сфокусиро-. ванных двойным электрическим слоем. Двойной электрический слой возникает в "области принудительного сужения разряда, например у отверстия диафрагмы. Сферическая форма границы двойного электрического слоя способствует фокусированию электронов и отрицательных ионов в некотором объеме газового разряда, в который помещается упомянутое вещество. Дополнительное увеличение энергии электронов в двойном электрическом слое и увеличение плотности электронов за счет фокусировки обеспечивают высокую эффективность воздействия, в том числе и нагрева вещества, помещенного в упомянутый объем. Основную долю энергии для нагрева

'"‘•ёещёстйа пёреносят· электроны, однако наряду с другими факторами переноса энергии к нагреваемому веществу, в некоторых случаях'сущеетвенное значение может иметь участие в этом процессе отрицательных ионов, ускоренных в двойном электрическом . .

10

15

20

25

30

35

40

женные частицы (электроны и отрицательные ионы) получают дополнительную энергию в двойном электрическом слое и бомбардируют вещество 5, по-, мещенное на таком расстоянии от границы двойного электрического слоя, на котором большая часть электронов еще не утратила энергию, полученную в двойном электрическом слое, на столкновения с частицами газоразрядной плазмы и газа. В результате бомбардировки поверхности вещества 5 частицами вещество 5 испускает свет, который выходит через прозрачные стенки колбы 1, вместе со светом, излучаемым плазменным образованием.

При йспытании источника света в качестве рабочего вещества используют в одном случае вольфрам, в другом - кварц. В обоих"случаях при работе: источника света температура поверхности рабочего вещества соот-1 ветствует температуре его плавления. При этом давление газа в колбе (гелий' технический) составляет 5-10'-7»Кгмм рт. ст., сила тока разряда 1-2 А, напряжение на разряде 60-100В, диаметр отверстия диафрагмы 1-3 мм, ' высота канала.отверстия диафрагмы 0,5 мм. Используют оксидный катод.

Помещение в канале отверстия диафрагмы или в анодной камере вещества, способного излучать свет при. воздействии на него отрицательно заряженных частиц, расположенного на расстоянии среднего свободного пути электрона от границы двойного электрического слоя в сторону анода от указанной границы, обеспечивает высокую эффективность генерации светового излучения за счет использования энергии отрицательно заряженных частиц, получивших ее в двойном Электрическом слое, а также за счет возможности нагрева поверхности вещества с наружной его стороны до температуры плавления.

слое.

На чертеже дана схема одного из вариантов источника света.

Источник света содержит колбу 1 материал а, катод 2, диафрагму 3 с отверстием, анод 4 и вещество 5.

"Источник света работает следующим образом.

При подключении к катоду 2 и аноду 4 источника электрического тока между катодом 2 и анодом 4 благодаря наличию газа в объеме колбы 1 протекает электрический ток. В области отверстия диафрагмы 3, с катодной

Севере ти я, воз ник ает светящееся. плазменное образование полусферической формы, с двойным электрическим слоем. Свет, излучаемый плазменным образованием, выходит йз

“^’^Ф'бчЖка света черёз' прозрачные стенки колбы 1. Отрицательно заря45 Наиболее "целесообразные величины диаметра или ширины отверстия в диафрагме, предложенной лампы, лежат в пределах 0,3-12 мм. Эти пределы связаны с величиной давления рабо50 чего газа в колбе лампы. При малых отверстиях в диафрагме ввиду откачного действия отверстия при прохождении разрядного тока требуется повышенное давление газа в-колбе, что приводит к уменьшению средней длины

³³ свободного пробега электрона в газе и увеличению потерь ускоренных электронов, что приводит также к уменьшению эффективности работы лампы, а при больших диаметрах или

40 ширине отверстия диафрагмы падает плотность тока в области отверстия и увеличивается фокусное расстояние для электронов, так как радиус кривизны границы двойного злектричес65 кого слоя увеличивается, в связи <

5

760241

6

чем также увеличиваются потери уско· ренных электронов и соответственно ' уменьшается эффективность работы лампы.

Длина канала отверстия диафрагмы должна быть меньше диаметра или ши- ₍ 5

рины отверстия, особенно в случае, когда элемент из вещества, способного' излучать свет при воздействии на него отрицательно заряженных частиц, расположен не в канале отверстия, а, , θ например, в анодной камере. В этом случае целесообразно толщину диафрагмы выбирать минимально возможную, например, 0,1 мм, с тем, чтобы потери в канале отверстия диафрагмы ускоренных электронов были минимальны, '5 и напряжение зажигания на предложенном источнике света также было мини^ мальным.

Осуществление предложенного источника света, возможно только при 20 таком давлении газа в колба, при котором может устойчиво существовать двойной электрический слой и потери ’тепла на нагрев газа малы. Поэтому при давлениях газа менее 1 ·10’³μμ рт. 25 ст. фактически осуществить предложенный источник весьма трудно,- с другой стороны, при. больших давлениях, например, больших I мм рт. ст.-, работа источника света становится малоэффек- 30 тивйой, поскольку, при этом увеличиваются значительно потери ускоренных . электронов на столкновение в газе и на стенках канала отверстия диафрагмы, а также увеличивается пере- 35 дача тепла от светоизлучающего элемента к газу, т.е. происходит его охлаждение, что важно в случае, когда излучение света элементом происходит в результате его нагрева.

Наиболее эффективное воздействие ^иотрицательно заряженных частиц (в основном электронов) на поверхность светоизлучающего вещества наблюдается в зоне ускоренных электронов. Указанная зона расположена с анодной стороны двойного электрического слоя, возникающего в газовом разряде у отверстия сужения канала, разряда с катодной стороны. Указанная зона распространена в сторону 50 «анода на расстояние, соответствующее среднему свободному пути электрона в газе от границы двойного электрического слоя·, а по отношению к отверстию диафрагмы занимает часть 55

объема катодной камеры, объем отверстия диафрагмы и часть объема анодной камеры. Наибольшая эффективность воздействия электронов наблюдается в отверстии диафрагмы и в анодной £β камере на расстоянии от кромки отверстия не более чем два диаметра отверстия.

Однако с увеличением расстояния

в сторону анодной камеры эффектив- 65

ность воздействия электронов падает в результате потерь энергии электронов на столкновение с частицами газа, а также в результате рассеяния электронов, и на расстоянии, большем чем пять диаметров отверстия диафрагмы, эффективность воздействия электронов становится минимальной. Зона эффективного воздействия электронов на светоизлучающее вещество занимает часть объема катодной камеры, объем отверстия диафрагмы и часть объема анодной камеры, причем объем, занимаемый активной зоной в анодной камере, в несколько раз больше аналогичного объема в катодной камере.

Поскольку границы двойного электрического слоя расположена в катодной камере, а активная зона ускоренных электронов распространяется че- рез отверстие диафрагмы в анодную камеру, то рабочую поверхность све~тоизлучаЮщего элемента можно располагать в катодной камере, отверстии диафрагмы и в анодной камере.

Помещение светоизлучающего вещества в отверстии диафрагмы целесообразно в случае, когда не требуется большой телесный угол светового потока излучаемого лампой. '

Светоизлучающее вещество может быть помещено не только на аноде, но и на стенке колбы, диафрагме или поверхности канала отверстия диафрагмы.

При наличии электропроводящг с свойств у светоизлучающего элемента ^!последний может быть соединен электрически с анодом.

Claims

Формула изобретения · ' ·

Источник света, содержащий колбу из светопрозрачного материала, наполненную газом и установленные в ней анод, катод и диафрагму с отверстием, разделяющую объем колбы на анодную и катодную камеры, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности генерации светового излучения, источник света снабжен элементом из.вещества, способного излучать свет при воздействии на него электронов, рабочая поверхноств которого помещена в объем’, состоящий из объема, образованного отверстием диафрагмы, и примыкающих к указанному отверстию с обеих сторон объемов, ограниченных частями сфер с центрами в’точках пересечения оси отверстия диафрагмы с плоскостями, проходящими через кромки отверстия соответственно в катодной и анодной камерах, и стенками диафрагмы, причем радиус сферы в

7

<

катодной камере равен диаметру крута, площадь которого эквивалентна площади поперечного сечения отверстия диафрагмы, а радиус сферы в анодной камере в пять раз больше указанного диаметра.

760241

8