UA63620A - Two-wavelength electric-discharge excimer lamp of visible and infrared radiation - Google Patents

Two-wavelength electric-discharge excimer lamp of visible and infrared radiation Download PDF

Info

Publication number
UA63620A
UA63620A UA2003054354A UA2003054354A UA63620A UA 63620 A UA63620 A UA 63620A UA 2003054354 A UA2003054354 A UA 2003054354A UA 2003054354 A UA2003054354 A UA 2003054354A UA 63620 A UA63620 A UA 63620A
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
radiation
wavelength
mercury
visible
lamp
Prior art date
Application number
UA2003054354A
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Oleksandr Mykolaiovych Malynin
Andrii Vasyliovych Poliak
Original Assignee
Nat Univ Uzhgorod
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nat Univ Uzhgorod filed Critical Nat Univ Uzhgorod
Priority to UA2003054354A priority Critical patent/UA63620A/en
Publication of UA63620A publication Critical patent/UA63620A/en

Links

Landscapes

  • Discharge Lamp (AREA)

Abstract

The proposed two-wavelength electric-discharge excimer lamp of visible and infrared radiation contains two electrodes and a sealed quartz tube filled with mix of mercury diiodide vapors with neutral gas. The main working wavelength of the lamp is thewavelength of the radiation of the molecule of mercury monoiodide (HgI) at the B-X junction, with the maximal radiation intensity at a wavelength of 444 nm. Additionally, the mix of mercury diiodide vapors with neutral gas contains xenon (Xe). The additional wavelength of the lamp is the wavelength of 823 nm that corresponds to the spectral line of the radiation of xenon at the 6s[3/2]20-6p[3/2]2 junction. The lamp electrodes are arranged coaxially relative to each other. One of the electrodes is installed inside of the quartz tube, and the other electrode is installed outside of the tube.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до газорозрядної електроніки, світлотехніки і може використовуватись для накачки 2 твердотільних і рідинних лазерів, в біотехнології, агрофізиці та медицині.The invention relates to gas-discharge electronics, lighting technology and can be used for pumping 2 solid-state and liquid lasers, in biotechnology, agrophysics and medicine.

Відоме ексимерне джерело випромінювання видимого діапазону на системі молекулярних смуг На!" (перехідA known excimer source of radiation in the visible range on the system of molecular bands Na!" (transition

В-Х) з максимумом випромінювання на довжинах хвиль 443 і 444нм, яке збуджується у плазмі на суміші парів дийодиду ртуті (Наі») гелію та азоту поперечного електричного розряду з фотоіонізацією при дисоціації молекулB-X) with a radiation maximum at wavelengths of 443 and 444 nm, which is excited in the plasma by a mixture of vapors of mercury diiodide (Nai") helium and nitrogen transverse electric discharge with photoionization during dissociation of molecules

Наї» 11).Nai" 11).

Недоліком відомого джерело є те, що застосування поперечного електричного розряду з фотоіонізацією ускладнює та робить громіздким джерело. Окрім того в джерелі досягаються малі значення: енергії випромінювання (ЗмДж) та коефіцієнт корисної дії (6.107395).The disadvantage of the known source is that the application of transverse electric discharge with photoionization complicates and makes the source bulky. In addition, the source achieves low values: radiation energy (ZmJ) and efficiency (6.107395).

Прототипом до запропонованої ексимерної лампи є джерело випромінювання, яке вміщує систему електродів, об'єм з робочою сумішшю, яке збуджувалось тривалим (10-15мкс) широкосмуговим т випромінюванням поверхневого розряду з лінійно стабілізованим іскровим каналом (2). Генерація здійснювалась на в'яй.-х яке переходах молекул НаїЇ, які утворювались з вихідних молекул На » в результаті фотодисоціації під дією короткохвильового УФ випромінювання. Максимум випромінювання спостерігався при довжинах хвиль 7 рівних 443, 444нм. Енергія в імпульсі випромінювання дорівнювала 0,1Дж, тривалість імпульсу випромінювання дорівнювала 2,5-Змкс. Максимальна частота повторення імпульсів дорівнювала 0,1Гц.The prototype for the proposed excimer lamp is a radiation source that contains a system of electrodes, a volume with a working mixture, which was excited by long-term (10-15 μs) broadband t radiation of a surface discharge with a linearly stabilized spark channel (2). The generation was carried out at the yy-h transitions of NaiYi molecules, which were formed from the original Na» molecules as a result of photodissociation under the action of short-wave UV radiation. The maximum radiation was observed at wavelengths 7 equal to 443, 444 nm. The energy in the radiation pulse was equal to 0.1 J, the duration of the radiation pulse was equal to 2.5 µs. The maximum pulse repetition rate was equal to 0.1Hz.

Спільні суттєві ознаки прототипу і винаходу: джерело випромінювання видимого діапазону, яке вміщує систему електродів, об'єм з робочою сумішшю парів дийодиду ртуті з буферним газом, основними робочими хвилями якого є випромінювання молекули монойодиду ртуті На! на В-Х - переході з максимумом при довжині хвилі 444нм.Common essential features of the prototype and the invention: a source of radiation in the visible range, which contains a system of electrodes, a volume with a working mixture of vapors of mercury diiodide with a buffer gas, the main working waves of which are the radiation of a molecule of mercury monoiodide Na! on the B-X transition with a maximum at a wavelength of 444 nm.

Відомий пристрій має недолік Немає випромінювання в інфрачервоному спектральному діапазоні, « максимальна частота повторення імпульсів обмежується часом відновлення електричної міцності міжелектродного проміжку поверхневого розряду і не може перевищувати 100Гц |21.The known device has the disadvantage that there is no radiation in the infrared spectral range, the maximum repetition frequency of pulses is limited by the time of restoration of the electrical strength of the interelectrode space of the surface discharge and cannot exceed 100Hz |21.

Завданням винаходу є розширення спектрального діапазону випромінювання, збільшення частоти повторення розрядних імпульсів лампи та покращення енергетичних характеристик в ексимерній лампівидимого 52 діапазону, що випромінює в синьому і інфрачервоному спектральному діапазоні, за рахунок застосування с розрядної системи на основі розряду через діелектрик та введення до складу суміші ще одної компоненти, а саме інертного газу ксенону, який здатен ефективно забезпечувати передачу енергії молекулі На! в В-стан з її со більш високого енергетичного рівня (С-стан) в процесі: со ноїстпіу і-хХе-УНоКВ? хо хеАЕ , (Се) де АЕ - різниця енергій збудження С та В-станів.The task of the invention is to expand the spectral range of radiation, increase the frequency of repetition of discharge pulses of the lamp, and improve the energy characteristics of an excimer lamp of the visible 52 range emitting in the blue and infrared spectral ranges, due to the use of a discharge system based on discharge through a dielectric and introducing into the composition of the mixture one component, namely, the inert xenon gas, which is able to effectively provide energy transfer to the Na molecule! in the B-state from its so of a higher energy level (C-state) in the process: so noistpiu i-xXe-UNoKV? хохАЕ , (Се) where АЕ is the difference in the excitation energies of C and B-states.

Поставлена задача досягається таким чином, що двохвильова електророзрядна ексимерна лампа видимого та інфрачервоного діапазону випромінювання, що містить систему електродів, об'єм з робочою сумішшю парів « дийодиду ртуті з буферним газом, основними робочими хвилями якої є випромінювання молекули монойодиду ртуті (Наї) на В-Х - переході з максимумом випромінювання при довжині хвилі 444нм в якої, згідно винаходу, ші с робоча суміш парів дийодиду ртуті і буферного газу в якості добавки містить ксенон, а додатковою хвилею "з випромінювання є лінія на довжині хвилі 823нм ксенону (Хе) на переході де(з»2р-врізи2р а робочий об'єм " обмежено кварцовою трубкою, яка зварена в торцях, і в системі електродів застосовано два коаксіально розміщені електроди, причому один із них знаходиться всередині трубки, а другий на зовнішній поверхні трубки. б» 395 Перевагами запропонованої двохвильової електророзрядної ексимерної лампи видимого та інфрачервоного спектрального діапазону над прототипом є одночасне випромінювання в видимому та інфрачервономуThe set task is achieved in such a way that a two-wave electric discharge excimer lamp of the visible and infrared range of radiation, containing a system of electrodes, a volume with a working mixture of "mercury diiodide" vapors with a buffer gas, the main working waves of which are the radiation of a molecule of mercury monoiodide (Nai) on B -X is a transition with a radiation maximum at a wavelength of 444 nm in which, according to the invention, the working mixture of mercury diiodide vapors and buffer gas contains xenon as an additive, and the additional wave "from radiation is a line at a wavelength of 823 nm of xenon (Xe) on transition where (z»2r-cuts2r and the working volume "is limited by a quartz tube, which is welded at the ends, and two coaxially placed electrodes are used in the electrode system, and one of them is located inside the tube, and the other is on the outer surface of the tube. b" 395 The advantages of the proposed two-wave electric discharge excimer lamp of the visible and infrared spectral range over the prototype are the simultaneous radiation in the visible and infrared

Ге) спектральному діапазоні з довжинами хвиль 444нм та 82Знм, відповідно, збільшення частоти слідування б» розрядних імпульсів, використання розряду через діелектрик.Ge) in the spectral range with wavelengths of 444nm and 82Znm, respectively, increasing the frequency of following discharge pulses, using a discharge through a dielectric.

На фіг, 2 наведена конструкція двохвильової електророзрядної ексимерної лампи видимого та ко 50 інфрачервоного спектрального діапазону в повздовжньому та поперечному розрізі. Двохвильова о електророзрядна ексимерна лампа видимого та інфрачервоного спектрального діапазону складається з кварцової трубки 1 довжиною 200Омм, яка зварена в торцях. Зовнішній і внутрішній діаметри трубки складає ЗАамм ії ЗОмм, відповідно. Всередині її, по осі, розміщено електрод 2 круглого перерізу діаметром 4мм. Для вводу З використаний електрод ртутної лампи ДРТ-240, який вварений в торцеву поверхню трубки таким чином, щоб 59 забезпечити контакт з електродом 2. На зовнішній поверхні трубки 1 закріплювалася сітка 4 з коефіцієнтом в. пропускання випромінювання 7295. Для відкачки і напуску газів у бокову поверхню кювети вварювався патрубок 6 із кварцового скла, всередині якого є капіляр діаметром близько 1мм, який служить для зменшення виносу парів дийодиду ртуті із кювети в систему відкачки. Товщина розрядної області 5 і довжина горіння об'ємного розряду складають 1Змм і 200мм, відповідно. Випромінювання виводиться із газорозрядної кювети нормально до бо поверхні зовнішньої кварцової трубки.Fig. 2 shows the design of a two-wave electric discharge excimer lamp of the visible and infrared spectral range in longitudinal and transverse sections. A two-wave electric discharge excimer lamp of the visible and infrared spectral range consists of a quartz tube 1 with a length of 200 Ohm, which is welded at the ends. The outer and inner diameters of the tube are ZAmm and ZOmm, respectively. Inside it, along the axis, there is an electrode 2 with a circular section with a diameter of 4 mm. For input C, the DRT-240 mercury lamp electrode was used, which was welded to the end surface of the tube in such a way as to ensure contact with electrode 2. On the outer surface of tube 1, a grid 4 with a coefficient of v was fixed. radiation transmission 7295. For pumping out and entering gases into the side surface of the cuvette, a pipe 6 made of quartz glass was welded, inside which there is a capillary with a diameter of about 1 mm, which serves to reduce the removal of mercury diiodide vapors from the cuvette into the pumping system. The thickness of the discharge area 5 and the burning length of the bulk discharge are 1 mm and 200 mm, respectively. The radiation is emitted from the gas discharge cuvette normally to the surface of the outer quartz tube.

На фіг.3 наведено спектр випромінювання двохвильової електророзрядної ексимерної лампи видимого та інфрачервоного спектрального діапазону при довжинах хвиль з максимумами У. 444нм і х 82Знм, відповідно.Figure 3 shows the radiation spectrum of a two-wave electric discharge excimer lamp in the visible and infrared spectral ranges at wavelengths with maxima of 444 nm and 82 nm, respectively.

Ексимерна лампа видимого діапазону працює наступним чином: у попередньо відкачану через капіляр 6 до 65 тиску 10-1Па розрядну трубку 1, в якій містився порошок дийодиду ртуті у кількості бОмг, напускали. 1-3кПа ксенону та 100-200кПа гелію. При збудженні робочої суміші в розрядній області 5 бар'єрним розрядом імпульсна напруга величиною 15-21кКВ, при частоті слідування імпульсів накачки 12кГц, прикладалася між електродом 2 і сіткою 4, висока напруга подавалась на внутрішній електрод 2 через ввід 3, а сітка 4 була заземлена.An excimer lamp of the visible range works as follows: discharge tube 1, which contained mercury diiodide powder in the amount of bOmg, was pumped into the previously pumped through capillary 6 to 65 pressure of 10-1Pa. 1-3 kPa of xenon and 100-200 kPa of helium. When the working mixture was excited in the discharge area 5 by a barrier discharge, a pulse voltage of 15-21 kV, with a follow-up frequency of the pump pulses of 12 kHz, was applied between electrode 2 and grid 4, high voltage was applied to the internal electrode 2 through input 3, and grid 4 was grounded .

В плазмі на основі суміші Наіо/Хе/Не відбувається дисоціативне збудження молекул дийодиду ртуті епектронами розряду, в результаті реакції: На» хе-НакВ)і же і реакції Но» ке-з Насінне . За рахунок першого процесу та другого (гасіння С-стану) молекул монойодиду ртуті атомами ксенонуIn the plasma based on the Naio/Xe/He mixture, dissociative excitation of mercury diiodide molecules by discharge epitrons takes place, as a result of the reaction: Na»he-NakV) and the reaction No»ke-z Saninne. Due to the first process and the second (quenching of the C-state) of mercury monoiodide molecules by xenon atoms

ІНнаксія хе -На(Везжхе я ЛЕЇ утворюються ексимерні молекули На/"(В-стан), які спонтанно переходять в основний Х стан з висвічуванням системи смуг з максимумом при довжині хвилі 5, рівній 444нм На|(В-Х). Окрім 70 Того, В цій плазмі відбувається збудження атому ксенону електронами розряду, які випромінюють на довжині хвилі 823нм на переході ве(372р.- врі3/ 21, - Робочою поверхнею лампи служить та частина бічної поверхні розрядної трубки, яка покрита сіткою.In Naxion He -Na(Vezzhhe i LEI) excimer molecules Na/"(B-state) are formed, which spontaneously transition to the main X state with the emission of a system of bands with a maximum at wavelength 5 equal to 444 nm Na|(B-X). In addition to 70 Also, in this plasma, the xenon atom is excited by discharge electrons, which emit at a wavelength of 823 nm at the transition ve(372r. - vri3/ 21, - The working surface of the lamp is that part of the side surface of the discharge tube that is covered with a grid.

Збільшення парціального тиску гелію до 180кПа для суміші На! о/Хе/Не при парціальному тиску ксенону 1-3кПа приводить до зростання середньої потужності випромінювання на 8095 порівняно із значенням при 72 парціальному тиску гелію рівному 120кПа.An increase in the partial pressure of helium to 180 kPa for the Na mixture! o/Xe/He at a xenon partial pressure of 1-3 kPa leads to an increase in the average radiation power by 8095 compared to the value at a helium partial pressure of 72 equal to 120 kPa.

Середня потужність випромінювання з усієї бічної поверхні лампи становить 98Вт при значенні коефіцієнта корисної дії по відношенню до вкладеної потужності 27905, при частоті слідування імпульсів накачки 12000ГцЦ, імпульсній напрузі 21КкВ, парціальному тиску гелію 180кПа, довжині трубки 200мм, діаметром З4мм.The average radiation power from the entire side surface of the lamp is 98W with a value of the coefficient of useful action in relation to the input power of 27905, with a follow-up frequency of pump pulses of 12000Hz, pulse voltage of 21kV, helium partial pressure of 180kPa, tube length of 200mm, diameter of Ж4mm.

Ефективність винаходу визначається тим, що порівняно з прототипом забезпечено двохвильовий режим випромінювання одночасне випромінювання в синьому спектральному діапазоні на довжині хвилі 444нм (в максимумі) та інфрачервоному діапазоні на довжині хвилі 823нм, підвищена частота повторення імпульсів випромінювання в 120000 разів (від 0,1Гц до 12000Гц), підвищена середня потужність випромінювання в 9800 разів, підвищено коефіцієнт корисної дії в 27 разів. Вона може бути підвищена при збільшенні частоти повторення імпульсів накачки і напруги на електродах ексимерної лампи.The effectiveness of the invention is determined by the fact that, compared to the prototype, a two-wave radiation mode is provided, simultaneous radiation in the blue spectral range at a wavelength of 444nm (at the maximum) and in the infrared range at a wavelength of 823nm, the frequency of repetition of radiation pulses is increased by 120,000 times (from 0.1Hz to 12,000Hz ), the average radiation power is increased by 9800 times, the efficiency factor is increased by 27 times. It can be increased by increasing the frequency of repetition of pump pulses and the voltage on the electrodes of the excimer lamp.

Винахід може бути використаний для практичного використання у біотехнології, агрофізиці, для більш « ефективного управління фотосинтезом, ростом, розвитком рослин і водоростей, при проведенні наукових досліджень з квантової електроніки, для накачки твердотільних і рідинних лазерів та в медицині.The invention can be used for practical use in biotechnology, agrophysics, for more effective control of photosynthesis, growth, development of plants and algae, in conducting scientific research on quantum electronics, for pumping solid-state and liquid lasers, and in medicine.

Джерела інформації: 1. Гаврилова Ю.Е. Зродников В.С., Клементов А.Д., Пососонньій А.С. Зксимерньй Наї" - лазер, о возбуждаемьй злектрическим разрядом // Квантовая злектроника. 1980. Т.7, Мо11, С.2495-2497. с 2. Бажулин С.П., Бугримов С.Н., Камруков А.С., Кашников Г.Н., Козлов Н.П., Овчинников П.А., Опекан А.Г.,Sources of information: 1. Yu.E. Gavrilova. Zrodnikov V.S., Klementov A.D., Pososonnyi A.S. Zksimernyi Nai" - a laser excited by an electric discharge // Quantum electronics. 1980. Vol. 7, Mo11, pp. 2495-2497. p. 2. Bazhulin S.P., Bugrymov S.N., Kamrukov A.S., Kashnikov G.N., Kozlov N.P., Ovchinnikov P.A., Opekan A.G.,

Орлов В.К., Протасов Ю.С. Сине-зеленье лазерь! на парах галогенидов ртути с широкополосньім оптическим ісе) возбуждением // Тезись! докладов ХІЇ Всесоюзной конференции по когерентной и нелинейной оптике. 1985. Ч.2. сOrlov V.K., Protasov Yu.S. Blue-green laser! on vapors of mercury halides with broadband optical excitation // Tezys! reports of the KhII All-Union Conference on Coherent and Nonlinear Optics. 1985. Part 2. with

С.713-714 (прототип). (Се)P.713-714 (prototype). (Se)

Claims (1)

Формула винаходуThe formula of the invention Двохвильова електророзрядна ексимерна лампа видимого та інфрачервоного діапазону випромінювання, щоTwo-wave electric discharge excimer lamp of the visible and infrared range of radiation, which 40 містить систему електродів, об'єм з робочою сумішшю парів дийодиду ртуті з буферним газом, основними т с робочими хвилями якої є випромінювання молекули монойодиду ртуті (Ної) на В-Х-переході з максимумом40 contains a system of electrodes, a volume with a working mixture of mercury diiodide vapors with a buffer gas, the main working waves of which are the radiation of a molecule of mercury monoiodide (Noi) at the B-X transition with a maximum "» випромінювання при довжині хвилі 444 нм, яка відрізняється тим, що робоча суміш парів дийодиду ртуті з"» radiation at a wavelength of 444 nm, which differs in that the working mixture of vapors of mercury diiodide with " буферним газом як добавкою містить ксенон, а додатковою хвилею випромінювання є лінія на довжині хвилі 823 о нм ксенону (Хе) на переході 65(/3/212-6рІ3/21»2, а робочий об'єм обмежено кварцовою трубкою, яка зварена в бо торцях, і в системі електродів застосовано два коаксіально розміщені електроди, причому один із них знаходиться всередині трубки, а другий - на зовнішній поверхні трубки." the buffer gas contains xenon as an additive, and the additional radiation wave is a line at a wavelength of 823 nm of xenon (Xe) at the transition 65(/3/212-6rI3/21»2, and the working volume is limited by a quartz tube, which is welded at the ends, and two coaxially placed electrodes are used in the electrode system, and one of them is inside the tube, and the other is on the outer surface of the tube. (95)(95) (о)(at) з 50from 50 (42)(42) 60 б560 b5
UA2003054354A 2003-05-15 2003-05-15 Two-wavelength electric-discharge excimer lamp of visible and infrared radiation UA63620A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2003054354A UA63620A (en) 2003-05-15 2003-05-15 Two-wavelength electric-discharge excimer lamp of visible and infrared radiation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2003054354A UA63620A (en) 2003-05-15 2003-05-15 Two-wavelength electric-discharge excimer lamp of visible and infrared radiation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA63620A true UA63620A (en) 2004-01-15

Family

ID=34516207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UA2003054354A UA63620A (en) 2003-05-15 2003-05-15 Two-wavelength electric-discharge excimer lamp of visible and infrared radiation

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA63620A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7298077B2 (en) Device for generating UV radiation
Gellert et al. Generation of excimer emission in dielectric barrier discharges
KR100799300B1 (en) High Intensity Discharge Lamp and Its Starting Method
JPH031436A (en) High efficiency excimer discharge lamp
US20080061669A1 (en) Dielectric barrier discharge excimer light source
UA63620A (en) Two-wavelength electric-discharge excimer lamp of visible and infrared radiation
US11776803B2 (en) UV irradiation apparatus
JPH07288110A (en) Dielectric barrier electric discharge lamp
UA62743A (en) Multiwave electric-discharge lamp with blue-green and infrared radiation
UA62742A (en) Electric-discharge selective excimer lamp with radiation in the spectrum band corresponding to blue color
UA62774A (en) Multiwave electric-discharge lamp with visible and ultraviolet radiation
UA62744A (en) Electric-discharge excimer lamp with radiation in the spectrum band corresponding to blue-green color
RU59324U1 (en) SOURCE OF RADIATION
JPH11329368A (en) Ultraviolet ray emitting lamp
RU2120152C1 (en) Gas-discharge tube
JP4140320B2 (en) Excimer lamp lighting device
RU2794206C1 (en) Small-sized radiation source excited by a barrier discharge
UA55726A (en) Electric-discharge selective excimer lamp with visible radiation
RU42694U1 (en) SOURCE OF SPONTANEOUS VACUUM UV RADIATION
UA122582C2 (en) METHOD OF INCREASING POWER IN ELECTRIC-DISCHARGE EXPLEX LAMP WITH RADIATION IN BLUE-GREEN AREA OF THE SPECTRUM
Ciobotaru et al. PDP type barrier discharge ultraviolet radiation source
UA79622C2 (en) Electric discharge selective eximer lamp with red radiation
RU2067337C1 (en) Lamp producing high-power radiation in optical range of spectrum
UA61562A (en) Electric discharge multimode excimer lamp
RU2285311C2 (en) Gas-discharge source of ultraviolet rays or ozone