Claims (2)
Изобр етение относитс к светотехнике , конкретно к разработке газоразр дных источников света. Известен способ получени излучени в газовом разр де, включающий в себ приложение электрического пол меж ду катодом и анодом,электрический пробой газа, заполн ющего объем между като дом и анодом,причем с целью увеличени ркости оптического излучени производ т в направлении,поперечномотносител но направлени приложенного электрического пол , сужение области, занимаемой плазмой, образовавшейс % результате электрического прибо газа. В месте сужени при определенных услови х возникает скачок потенциала, св занный с образованием двойного электростатического сло . Электроны, ускорившиес в двойном слое,позвол ют получить большую степень оптически возбужденных атомов и молекул, а следовательно, и большую ркость све чени . Источником оптического излучени вл етс излучение плазмы в месте сжати 11. Однако в известном способе наблюдаетс потер ркости излучени в результате гибели части быстрых электронов „на границах области сужени . Наиболее близким к предлагаемым по технической сущности вл ютс .способ получени оптического иЗлучени в газоразр дном источнике света и устройство дл его осуществлени . Способ включает в себ создание электрического пол дл зажигани разр да между катодом и анодом,создание на части пространства между катодом и анодом дополнительного электрического пол , перпендикул рног го основному, измен ющего скорость электронов, возникающих в результате пробо газа, причем указанное дополнительное поле вл етс ускор ющим . Способ осуществл ют устройством дл получени оптического излучени . содержащим наполненную газовую оболочку с окном дл вывода излучени , установленные в ней герметично полы , анод и расположенный между ними промежуточный электрод с отвер стием, размеры которого меньше размеров полости катода, источник пита ни , положительный полюс которого соединен с анодом непосредственно, а с промежуточным электродом через выключатель, отрицательный полос со динен с катодом через резистор 21. Недостатком известного спосс а л етс потер ркости излучени , а следовательно, и снижение эффективнести (КПД) источника излучени в р зультате гибели части быстрых электронов на границе области сужени . В случае частичного ограничени величины тока с катода на область сужени присутствующее дополнительное электрическое поле, ускор ющее электроны а направлении к границе области сужени , приводит к еще больш потере ркости по срсГёнению со случаем , когда дополнительного пол не Некоторое увеличение ркости происходит вследствие увеличени силы то между катодом и промежуточным электродом по сравнению со случаем, ко да дополнительного пол нет, и св заж , во-первых, с уменьшением КПД источника, во-вторых, с увеличением тепловой нагрузки на катод, обуслов летшм увеличением тока с катода. йедостаткзми устрой ства ел ютс ниэю4е эффективность и интенсивност распыление , из которого изготовлен катсзд, а следовательно, сж кение срока слу сбы. Цель изобретени - повьшюние ркости излу14ени при одновременном увеличении КПД и сохранении срока газоразр дного источника сне Дл достижени поставленной цели в способе, предусматривающем создание электрического пол между катодом и анодом, создание электрического дополнительного пол , перпендикул рного основному, путем подачи электрического потенциала на промежуточный электрод, дл создани дополнительного пол на промежуточный электрод подают потенциал, отрицательный по отношению к катоду. В устройстве дл осуществлени способа, включающем в.себ оболочку наполненную газом, с окном дл вывода излучени , полый катод, анод,промежуточный электрод, расположенный между катодом и анодом и имеющий отверстие , поперечные размеры которого меньше, чем поперечные размеры полости катода, источник питани , один полюс которого соединен с промежуточным электродом через выключатель, отрицательный полюс источника питани соединен с катодом через резистор R, а положительный полюс соединен с анодом , положительный полюс источника питани соединен с анодом через другой резистор Rij, а промежуточный электрод подсоединен через выключатель к отрицательному полюсу источника питани . Соотношение величин сопротивлений резисторов R и Я/, составл етRq /R -IO. На фиг. 1 представлена конструкци газоразр дного источника свеТа; -на фиг. 2 - электрическа схема включени устройства. Лампа (фиг. 1) состоит из к тода 1, окруженного молибденовым цилиндром 2, к которому с одной стороны приварена диафрагма 3 цилиндр 2 и диафрагма 3 выполн ют «роль промежуточного электрода. За диафрагмой по оси лампы располо)нен плоский дисковый анод 4 с отверстием в центре, далее находитс дисковый коллектор 5, ограничивающий поток зар женных частиц на окно.6 лампы, которое с помощью металлических фланцев 7 и 8 соединено со стекл нным корпусом 9 Дл электрической изол ции анодных, коллекторных и катодных выводов служат керамические детали 10. Лампа снабжена октальным цоколем 11. Дл получени излучени лампу подключают (фиг. 2) через балластные резисторы R и R(j к источнику 12 питани , а также к источнику 13 питани накала катода. После поджига разр да между промежуточным электродом (ПЭ) и катодом гцэикладывают дополнительное поле в направлении, перпендикул рном по отношению к полю,осуществл ющему поджиг разр да, путем подключени ПЭ к минусу источника питани . Подключение осуществл етс переключателем 14. Сопротивление (R R Rij) вл етс балластным и служит необходимым элементом питани любых газоразр дных устройств, к которым предъ вл ютс требовани устойчивости горени разр да. Сопротивле ние резистора R должно быть много меньше сопротивлени резистора R, поскольку при достаточно большой величине R (а следовательно и абсолютной величине отрицательного потенциала ПЭ)возникает переброс раз-, р да с катода на ПЭ, при этом ток разр да начинает течь по цепи: плюс источника, анод ПЭ, минус источника. В насто щих экспериментах R(900 Он, а R можно мен ть от О до 100 Ом. Эксперименты, проведенные с несколькими образцами.ламп указанных конструкций показывают,что стабильность ркости излучени при разомкнутом и замкнутом переключателе И и при , мен етс . После поджиг разр да в лампе (переключатель И разомкнут) в месте сужени разр дного промежутка возникает скачок потен циала, св занный с образованием двой ного электростатического сло . Существование двойного сло приводит к образованию быстрых электрож в с энерги ми в несколько дес тков э ектрон- ольт (эВ), движущихс внутри капилл ра по направлению к аноду/ Этот факт экспериментально установлен путем измерени функции распределени электронов по энерги м зон довым методом. Наличие избытка быстрых электронов по сравнению с максвелловской функцией распределени приводит к увеличению числа возбуждений атомов и молекул пр мым электронным ударом А св зи с чем ркость излучени возрастает. Однако вследствие амбипол рной диффузии часть наиболее быстрых электронов гибнет на стенках капилл ра. Если между пла мой и ограничивающей плазму провод щей поверхностью прикладывать дополнительное поле, тормоз щее электро |ны, то больша часть быстрых электIpoHOB , имеющих составл ющую скорости в направлении к стенке капилл ра, возвращаетс в плазму. При этом механизм амбипол рной диффузии нарушаетс (плазма перестраиваетс ), и наблюдаемое увеличение ркости и эффективности газоразр дного источника света (см. ниже) объ сн етс , IB основном, различием энергетических зависимостей сечений возбуждени и ионизации атомов (молекул) электрон ным ударом. При наложении указанного дополнительного пол потенциал ПЭ становитс меньше плавающего потенциала ПЭ (П), в цепи ПЭ протекает ИОННЫЙ ток. При уменьшении ионный ток в цепи ПЭ увеличиваетс . При некотором предельном знамении величины Uf весь анодный ток начинает течь по цепи ПЭ, т.е. возникает переброс тока с катода на ПЭ. Вблизи точки переброса наблюдаетс нестабильность горени разр да. Как ранее указывалось , необходимое рабочее значение Uflj достигаетс выбором соотношени сопротивлений R и Rij. При непосредственном замыкании ПЭ t катодом, когда Я О и, следовательно , выигрыш в ркости составл ет 25%. При дальнейшем увеличении по абсолютной величине I -Цгэ ркость продолжает расти и при Я О, IRfj составл ет 137 от ркости лампы при Unj .. Под КПД понимаетс отношение ркости излучени источника света к потребл емой этим источником мощности, котора складываетс из мощности, потребл емой в цепи канала катода, и мощности, потребл емой в цепи анодного питани . При соединении 113 с катодом КПД возрастает на й по сравнению с КГЭД лампы при разомкнутом переключателе И.При Я, 0,1R. выигрыш в КПД составл ет 6%. Применение предлагаемого способа получени излучени и устройства дл его реализации позвол ет увеличить ркость газоразр дных источников света , а при данной величине ркости излучени сэкономить электроэнергию, обеспечить работу катера капилл рнодуговой лампы в более легком тепловом режиме, поскольку увеличение ркости происходит при меньшем токе эмиссии с катода, что увеличивает ресурс его работы. Следует отметить, что в р де разработанных в насто щее врем типов спектральных ламп (например ДНУ-65) ресурс работы катода в значительной степени определ ет долговечность лампы . Технике-экономическа эффективность предлагаемого способа по сравнению с известным заключаетс в том, что применение источника света с большим КПД дл получени той же ркости излучени позвол ет сэкономить в год следующее количество электроэнергии (на примере лампы ЛД-2Д) uW (г -гв)-Рцом- - п . N, где uW - сэкономленное количество электроэнергии в год, квтч; 79 КПД лампы в предлагаемой схеме и при отключенном ПЭ соответственно, ; среднее срем наработки ланпы за день, ч; число рабочих дней в году; номинальна мощность лампы ЯД-2Д, Вт; N - число ламп, выпускаемых в год; ( 106-100) 50-7-260100000 5,5-105 кВт.й.. При вычислении прин ты следующие численные значени указанных величин t 7 ч, п 2бО рабочих дней, 5Э 8т, N too 000 шт/год,го 00 i 1061. Таким образом, кроме экономии эле ктроэнергии, что вл етс важным в насто щее врем , денежна стоимость сэкономленной электроэнергии из рас чета 0,02 руб. за 1 кат- ч составл ет П AW 0,02 11 000 руб. в год. Формула изобретени 1. Способ получени излучени в газовом разр де, состо щий в том, что в газе создают электрическое поле дл зажигани разр да между катодом к анодом, на части пространства (между катодом и анодом создают допол нительное электрическое поле, перпенйикул рное основному, путем подачи электрического потенциала на промежуточный электрод, установленный мееду катодом и анодом, отличающийс тем, что, с целью 9 повышени ркости при одновременном увеличении КПД и сохранении срока службы газоразр дного источника света , дл создани дополнительного пол на промежуточный электрод подают потенциал, отрицательный по отношению к катоду. 2.Устройство дл осуществлени способа по п. 1, содержащее наполненную рабочим газом оболочку с окном дл вывода излучени , герметично установленные внутри оболочки полый катод, анод и расположенный между ними промежуточный электрод с отверстием , поперечные размеры которого меньше поперечных размеров полости катода, и источник питани , один полюс которого соединен с промежуточным электродом через выключатель, положительный полюс источника питани соединен с анодом,а отрицательный полюс соединен с катодом через резистор R, отличающеес тем,что между положительным полюсом источника питани и анодом включен резистор Rj, а промежуточный электрод подключен к отрицательному полюсу источника питани . 3.Устройство по п. 2, отличающеес тем, что соотношение величин сопротивлений резисторов R., и R2 составл ет 10. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Зайдель А.Н. и Шрейдер Е.Я. Вакуумна спектроскопи и ее применение . Наука, 1976, с. ЧЗ-ЧЧ. The invention relates to lighting engineering, specifically to the development of gas-discharge light sources. A known method for producing radiation in a gas discharge involves the application of an electric field between the cathode and the anode, electrical breakdown of the gas filling the volume between the cathode and the anode, and in order to increase the brightness of the optical radiation, the direction of the applied electric field, the narrowing of the area occupied by the plasma, the resulting% of the electric drive gas. Under certain conditions, a potential jump occurs at the site of constriction associated with the formation of a double electrostatic layer. The electrons accelerated in the double layer make it possible to obtain a greater degree of optically excited atoms and molecules, and, consequently, a higher luminance intensity. The source of optical radiation is plasma radiation at the site of compression 11. However, in a known method, radiation loss is observed as a result of the death of a part of fast electrons at the boundaries of the constriction region. The closest to that proposed by the technical entity is a method of obtaining optical and radiation in a gas-discharge light source and a device for its implementation. The method includes creating an electric field for igniting the discharge between the cathode and the anode, creating an additional electric field on the part of the space between the cathode and the anode, perpendicular to the main, velocity-changing electrons resulting from the sample of the gas, and this additional field is accelerating. The method is carried out by an apparatus for receiving optical radiation. containing a filled gas envelope with a window for outputting radiation, hermetic fields installed in it, an anode and an intermediate electrode with an opening located between them, the dimensions of which are smaller than the dimensions of the cathode cavity, the power source, the positive pole of which is connected to the anode directly, and to the intermediate electrode through the switch, the negative bands are connected to the cathode through the resistor 21. The disadvantage of the known spass is that the radiation intensity is lost, and consequently, the reduction in the efficiency (efficiency) of the source and radiation in the district of the result of the death of fast electrons on the boundary of the narrowing. In the case of partial limitation of the current from the cathode to the narrowing region, the additional electric field present, accelerating electrons in the direction of the boundary of the narrowing region, leads to an even greater loss of brightness in the case of an additional field. as compared with the case where there is no additional floor, and a cathode and an intermediate electrode, first, with a decrease in the source efficiency, and second, with an increase in thermal load and to the cathode, due to the increase in current from the cathode. Only the devices that lack the efficiency and intensity of spraying, which is used to make the machine, and, therefore, shorten the life of the market. The purpose of the invention is to increase the luminance of radiation while increasing the efficiency and maintaining the life of the gas discharge source in order to achieve the goal in the method of creating an electric field between the cathode and anode, creating an additional electric field perpendicular to the main one, to create an additional field, a potential negative to the cathode is applied to the intermediate electrode. In an apparatus for carrying out the method comprising a self-filled gas casing with a window for outputting radiation, a hollow cathode, an anode, an intermediate electrode located between the cathode and the anode and having an opening whose transverse dimensions are smaller than the transverse dimensions of the cathode cavity, the power supply , one pole of which is connected to the intermediate electrode through a switch, the negative pole of the power source is connected to the cathode via a resistor R, and the positive pole is connected to the anode, the positive pole of the power source connected to the anode via another resistor Rij, and the intermediate electrode is connected via a switch to the negative pole of the power source. The ratio of the resistance values of the resistors R and I / is Rq / R -IO. FIG. Figure 1 shows the design of a gas discharge light source; in FIG. 2 is an electrical wiring diagram of the device. The lamp (Fig. 1) consists of a tod 1 surrounded by a molybdenum cylinder 2, to which a diaphragm 3 is welded to one side of a cylinder 2 and a diaphragm 3 plays the role of an intermediate electrode. Behind the diaphragm along the axis of the lamp there is a flat disk anode 4 with a hole in the center, then there is a disk collector 5, which restricts the flow of charged particles to the window of the lamp, which is connected to the glass case 9 with metal flanges 7 and 8. insulating the anode, collector, and cathode leads are ceramic parts 10. The lamp is equipped with an octal base 11. To receive radiation, the lamp is connected (Fig. 2) via ballast resistors R and R (j to the source 12 of the cathode heat . Pos The discharge ignition gap between the intermediate electrode (PE) and the cathode gce equals an additional field in the direction perpendicular to the field carrying out the ignition of the discharge by connecting the PE to the power supply minus. Connection is made by switch 14. Resistance (RR Rij) It is a ballast and serves as a necessary power supply element for any gas discharge devices that are subject to the requirements of the sustainability of the discharge. The resistance of the resistor R should be much less than the resistance of the resistor R, since when the value of R is sufficiently large (and hence the absolute value of the negative potential of PE), there is a transfer of the discharge from the cathode to PE, and the discharge current begins to flow along the circuit: plus source, anode PE, minus source. In the present experiments, R (900 It, and R can be changed from O to 100 Ohms. Experiments conducted with several samples. Lamps of the indicated structures show that the stability of the radiation brightness with the open and closed And switches and changes with. After ignition discharge in the lamp (switch AND open) at the point of narrowing of the discharge gap, a potential jump occurs due to the formation of a double electrostatic layer. The existence of a double layer leads to the formation of fast electrodes with energies of several tens of electron-volt (eV) moving inside the capillary towards the anode / This fact was experimentally established by measuring the electron energy distribution function using the zoning method. An excess of fast electrons compared to the Maxwell distribution function leads to an increase in the number of atomic and molecular excitations direct electron impact of A causes the radiation intensity to increase, but due to ambipolar diffusion, some of the fastest electrons die on the walls of the capillary. If an additional field decelerating electrons is applied between the plasma and the plasma-limiting conductive surface, then most of the fast electropholes having a velocity component in the direction of the capillary wall return to the plasma. In this case, the mechanism of ambipolar diffusion is disturbed (the plasma is rearranged), and the observed increase in the brightness and efficiency of the gas-discharge light source is explained, IB mainly, by the difference in energy dependences of the excitation sections and ionization of atoms (molecules) by electron impact. When this additional field is applied, the potential of the PE becomes less than the floating potential of the PE (P), the ION current flows in the PE circuit. Decreasing the ion current in the PE circuit increases. At a certain limiting sign of Uf, the entire anode current begins to flow along the PE circuit, i.e. there is a current transfer from the cathode to PE. In the vicinity of the transfer point, burning instability is observed. As previously indicated, the required operating value Uflj is achieved by selecting the ratio of the resistances R and Rij. With the direct closure of PE t by the cathode, when I O and, therefore, the gain in brightness is 25%. With a further increase in the absolute value of I-CyGe, the brightness continues to grow and with IO, IRfj is 137 of the lamp's brightness with Unj. By the efficiency, we mean the ratio of the brightness of the light source to the power consumed by this source, which is the power consumed in the cathode channel circuit, and the power consumed in the anode feed circuit. At connection 113 with the cathode, the efficiency increases by nd in comparison with the lamp CEDED when the switch is open I.Pri I, 0,1R. the efficiency gain is 6%. The application of the proposed method of obtaining radiation and the device for its implementation allows increasing the brightness of gas-discharge light sources, and at a given radiation brightness value, it saves electric power and ensures the operation of a capillary lamp boat in a lighter thermal mode, since an increase in brightness occurs at a lower emission current from the cathode that increases the resource of his work. It should be noted that in a number of currently developed types of spectral lamps (for example DNU-65), the life of the cathode is largely determined by the durability of the lamp. The technical and economic efficiency of the proposed method as compared with the known one is that the use of a light source with a high efficiency to obtain the same radiation intensity allows saving the following annual amount of electricity (for example, LD-2D lamp) uW (r -rv) - Rtsom- - p. N, where uW is the saved amount of electricity per year, kWh; 79 Lamp efficiency in the proposed scheme and when PE is off, respectively,; the average crap of the operating time of the lanpa per day, h; the number of working days per year; nominal lamp power of poison-2D, W; N is the number of lamps produced per year; (106-100) 50-7-260100000 5.5-105 kW.y .. When calculating, the following numerical values of the indicated values of t are taken 7 h, n 2bO of working days, 5E 8t, N too 000 units / year, th 00 i 1061. Thus, in addition to saving energy, which is important at the present time, the monetary value of the saved electricity from the calculation of 0.02 rubles. for 1 batches is P AW 0.02 11 000 rub. in year. Claim 1. A method of producing radiation in a gas discharge, which consists in creating an electric field in a gas to ignite the discharge between the cathode to the anode, in a part of the space (between the cathode and the anode, an additional electric field, perpendicular to the main, by applying an electric potential to an intermediate electrode installed at the cathode and anode, characterized in that, in order to increase brightness while increasing efficiency and maintaining the service life of the gas-discharge light source, for building additional field on the intermediate electrode serves potential negative with respect to the cathode. 2. A device for carrying out the method according to claim 1, containing a shell filled with working gas with a window for outputting radiation, a hollow cathode hermetically installed inside the shell, an anode and intermediate between them an electrode with an opening whose transverse dimensions are smaller than the transverse dimensions of the cathode cavity, and the power supply, one pole of which is connected to the intermediate electrode via a switch, is positive The power supply pole is connected to the anode, and the negative pole is connected to the cathode via a resistor R, characterized in that a resistor Rj is connected between the positive pole of the power supply and the anode, and the intermediate electrode is connected to the negative power supply pole. 3. The device according to claim 2, characterized in that the ratio of the resistance values of the resistors R., and R2 is 10. Sources of information taken into account during the examination 1. Zaidel A.N. and Schrader E.Ya. Vacuum spectroscopy and its application. Science, 1976, p. ChZ-HH.
2.Патент США ff , кл. 313-193, 197.2. US patent ff, cl. 313-193, 197.