Селективный газоразрядный источник света

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 24.VI.1971 (№ 1672924/24-7) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет—

Опубликовано 15.11.1973. Б;оллетень ¹ 11

Дата опубликования описания 18Х.1973

М. Кл. Н ОЦ 61/28

Комитет па делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.327(088.8) Автор изобретения

Ю. Г. Басов

Заявитель

СЕЛЕКТИВНЫЙ ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ИСТОЧНИК СВЕТА

Изобретение отлосится к газоразрядным источникам высокоинтенсивного света, в частности к импульсным лампам, предназначенным для использования в стробоскопии, светосигнальных устройствах, для оптической 5 накачки активных, квантовых генераторов и т.д.

Известны .конструкции импульсных газоразрядных источн и ков света, в которых в наполненной рабочим газом разрядной колбе 10 из оптически прозрачного материала размещена пространственная спираль, продольная ось которой совпадает с продольной осью канала, разряда. Спираль,.выполненная из цилиндрического, в частности кварцевого, прут- l5 ка уменьшает воздеествие расширяющегося плазме нного столба и ударенных волн на конструкционные элементы .источника света. В результате увеличения общей поверхности диэлектрических стенок, ограничивающих 20 газоразрядную плазму, повышается удельная предельная энергия, IIодводимая в разряд. В процессе электрического цробоя,разрядного промежутка при поглощении тепла спиралью происходит испарение двуокиси кремния с по. 25 следующей ее диссоциацией на кремний и кислород, причем в этом случае появляются мощные линии излучения кремния в ультрафиолетовой области, например в районе 250,6— 252,8 нм, 288,1 нм, что повышает (ло сраане- ЗО нию с аналогичными ксеноновыми импульсными лампами, не имеющими спиралей внутри разрядных оболочек) интеисивность света в ультрафиолетовой области спектра н уменьшает световой выход в видимом диапазоне, в част ности в фиолетовом участке спектра.

Однако газоразрядные ла мпы с внутренней пространственной спиралью имеют низкий спектральный к. п. д. излучения в видимой и ннсрракрасной областях спектра, в то время как для многи;- практических целей, например для накасии твердых и жидких активных тел ОКГ, требуется свет видимого диапазона длин волн. Кроме того, при использовании такого источника света происходит запирание выхода ультрафиолетового излучения при поглощении его слоем расплавленного кварца, который образуется и р и больших энергиях разряда .на внутренней поверхности разрядной колбы. Это уменьшает к. п. д. преооразования электрической энергии в световую.

Цель изобретения — увеличение светового выхода в более дли нноволновой части спект,ра и спектрального к. п. д. излучения, а тассже повышение предельной энергии разряда.

Это достигается путем увеличения диэлектрической поверхности, ограничивающей газоразрядную зону импульсного источника света, и преобразования ультрафиолетового

370678

55 излучения разряда в более длинноволновое.

Для этого в разрядной части колбы монтируют пространственную спираль из оптически прозрачной цилнидрической трубки. Продольная ось спирали совпадает с продольной осью разрядной части колбы, а в цилиндрическую трубку помещают жидкое, газообразное или парообразное вещество, преобразующее ультрафиолетовое излучение в более длинновалновое. При этом витки пространст.венной спирали B одном из вариантов конструкции изобретения размещены в разрядной части, колбы и соприкасаются с поверхностью той части колбы, которая предназначена для выхода излучения. Рабочее вещество в виде газа или пара выбирают из соединений галогенводородов, окис,7ов азота галогенов или их кислородных кислот при давлении 1—

10 атл. В качестве рабочего вещества, преобразующего ультрафиолетовое излучение в более длинноволновое, выбирают, íапример, Br, С1, I>, IBr, HCI, HI, N O илн Н10з.

Некоторые варианты конструкции предлагаемого изобретения имеют выводы концов полой спирали для подключения к рециркуляционпой установке, в других вариантах концы спирали, за полненной веществом, преобразующим спектр излучения, герметнчно закрыты, а вся спираль полностью помещена в гязоразрядную колбу.

В качестве примера диссоциации галоидводородных соединений под действием ультрафиолетового излучения можно привести мехапизм процесса распада хлористогo водорода.

HCl(Е ) - - hv(< 380нл) — Н(-S) —, Cl(- Ð) (1)

Cl(- Р) + Cl(Р) - - С1 (П„, или ""П„„) (2)

Сl,,(" П„, или П,„) С1,("q)+h (-550цл) (3) Следовательно, диссоциация молекулы под действием коротковолнового излучення приводит к некоторым вторичным процессам, идущим с выходам светового излучения в 00лес длинноволновой области спектра. В частности, в данном случае происходит дезактивация электронновозбуждепной молекулы Cl, с переходом в основное состояние (реакция 3) с испусканием фотона. Существенную роль играет также механизм возбуждения колебательных уровней молекул переизлучающих веществ в результате тепловых столкновений молекул друг с другом и с горячей стенкой, так как при дезактивации колебательного возбуждения излучается свет ближней инфракрасной области. При этом полосы испускания света,достаточно широки, что объясняется большим набором колебательных уровней, на которые возбуждены молекулы, и находятся в интер" àëå 800 — 1100 нл длин волн.

Поскольку коэффициент поглощения света веществом пропорционален плотности это5

25 зо

45 го вещества. то для увеличения эффективноспи трансформациями излучения необходимо увеличить давление переизлучающих свет газа нли пара. Увеличение давления внутри спирали, находящейся в .разрядной колбе, способствует также ее упрочпению, так как давление ионизирующего газа в момент разряда может достигать 5 — 20 атл и выше.

На фиг. 1 изображен газоразрядный источник света П-образного типа, .вид сбоку (продольный разрез); на фиг. 2 — газораз рядный источник света прямого типа, вид сбоку (с частичным разрезом).

Газоразря дная лампа (см. фнг. 1) представляет собой П-образную разрядную колбу 1, выполненную из плавленного кварца ii наполненную ксеноном до давления 300 лл рт. ст., с цилиндр ической разрядной камерой

2 диаметром 11,5 лл и длиной 120 лл между электродами, сечение которой постоянно по длине. Колба имеет ножку 8 и токовводы 4 .

В колбе размещена цилиндрическая пространственная спираль 5, выпо",íåííàÿ нз оптически прозрачной кварцевой трубки с толщиной стенки 0,5 лл и внутренним диаметром 2 лл. Спи1заль заполнена газоооразным или парообр-iaiiûì веществом, прсооразующнм ультрафиолетовое излучение в более длинноволновое, а концы спирали герметичн.оо выведены из оболочки для подключепия к рециркуляцнон пой установке. Источник света имеет од инаковые по конструкции электродные узлы, каждый из которых содержит электрод б из торированпого вольфрама, запрессованный в полый держатель нз ковра, снабженный кольцевым выступом с,размещенным на нем поaûì металлическим цилиндром Т. Между этим цилиндром и ножкой

8 колбы имеется кольцевой зазор, который заполняется средствами герметизации, в частности припоем олово-титан 8. Цилиндрическая полость А предназначается для охлаждения электродов при эксплуатациями источника света в режиме часто повторяющихся вспышек.

Второй вариант конструкции источника света (см. фиг. 2) отличается тем, что пространственная спираль 5 размещается в колбе 1 таким образом, что ее ооковая поверхность соприкасается с в нутренней поверхностью колбы, концы спирали герметично запаяны, а сама спираль упнрается в боковые поверхности электродов.

Импульсные газоразрядные источники света описанных конструкций испытывали в режиме одиночных вспышек в разрядном контуре со следующими параметрами: емкость накопительной батареи конденсаторов С 1800 лкф; ;индуктивность цепи 1.

45 лкгн; напряжение на конденсаторах

1 500 —,000; предельная энергия вспышки б100 дж.

370678

Предмет изобретения

2 5! I

8

7 8 4 М б

5 1 2 б

Составитель В. 1орчанова

Техрсд Т. Курилко

1,о,: ектор Е. Денисова

Редактор Т. Загребельная

3 а к а ""- 199/650 Ивд. ¹ 224 Тираж ?50 ПодиilcHo<

ЦНИИПИ Комитета по делам изобрстенпй и открытий при Совете Министров СССР

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фггл. пред. «Патент»

1. Селективный газоразрядный источник света,содертка ций электродные узлы, размещен. ные в наполненной рабочим газом пли паром разрядной колбе, и смонтированную внутри колбы пространственную спираль из оптически прозрачного материала, частично затеняющую стекки колбы, отличающийся тем. что, с целью увеличения светового выхода в более длинноволновой части спектра и спектрального к. п. д. излучения, а также повышения предельной энергии разряда, пространственная спираль .выполнена в виде трубки, заполне I:. ой веществом, преобразующим ультрафио.-.етовое излучение разряда в более длинновелновое.

2. Источ пгк света по п. 1, от.гичагаи ггйся тем, что концы пространственной спирали выведены из разрядной колбы для подключения к системе рециркуляции вещества, транс фсрмирующего излучение.

10 3. Источник света по пп. 1 и 2, от,гичаюи,ийсл тем, что пространственная спираль заполнена рабочи: i "=:åùåñòâîì под давлением

1 — 10 ат,гг.