Електророзрядна ексимерна лампа низького тиску

Електророзрядна ексимерна лампа низького тиску, яка містить систему електродів, розрядну трубку, зарядний опір та високовольтний випрямляч і робочу газову суміш, яка відрізняється тим, що робочою газовою сумішшю є суміш аргону і хлору при значеннях парціального тиску хлору Р(СЬ) 0,15-0,50 кПа та значеннях парціального тиску аргону Р(Аг) 2,0-4,0 кПа, при цьому основни Винахід відноситься до газорозрядної електроніки, світлотехніки і може використовуватись в хімії високих енергій, біофізиці та медицині Відома ексимерна лампа, яка працює в імпульсно-періодичному режимі на молекулярних смугах з довжинами хвиль X рівними 308нм ХеСІ, 222нм КгСІ, 146нм Кг2* і 126нм Аг2* при збудженні робочих газових сумішей імпульсним об'ємним розрядом або розрядом через діелектрик [1] Для отримання випромінювання на одній фіксованій довжині хвилі кожний раз необхідно використовувати іншу газову суміш, до складу яких входять коштовні інертні гази (криптон або ксенон) Для запалювання розряду в лампі використовували імпульсний блок живлення з обмеженим ресурсом роботи комутатора, яким служив газовий розрядник високого тиску Найбільш близьким до запропонованої ексимерної лампи є джерело спонтанного випромінювання на смугах з довжинами хвиль X рівними 308нм ХеСІ і 222нм КгСІ, яке збуджувалось з допомогою повздовжнього тліючого розряду сталого струму При міжелектродній віддалі L більшій або рівній 170мм і внутрішньому діаметрові трубки d рівному 15-ЗОмм було досягнуто середньої потуж ми робочими хвилями лампи служить система молекулярних смуг, а саме при довжині хвилі 175 нм молекулярна смуга хлориду аргону АгСІ на (ВХ)-переходах і при довжині хвилі 195 нм молекулярна смуга молекули хлору СЬ на ( 1 V - П 4 ) переходах, а також на довжині хвилі 200 нм молекулярна смуга збудженої молекули хлору СІ*2 та при довжині хвилі 258 нм молекулярна смуга молекули хлору СЬ на (О'-А')-переходах, причому при значеннях розрядного струму lCh рівне 15-20 мА максимальна потужність ультрафіолетового та вакуумно-ультрафіолетового випромінювання w дорівнює 1,0 Вт, а при значеннях розрядного струму Ich рівному 3-5 мА найвищий коефіцієнт корисної дії ті дорівнює 3% ності випромінювання 10-20 Вт при коефіцієнті корисної дм (ККД) 5-10% [2] Джерела випромінювання, описані в [2], випромінюють на В-Х переходах хлоридів ксенону і криптону лише в області звичайного ультрафіолету (УФ) (смуги 308нм та 222нм), їх робочі суміші (Хе/СЬ, Кг/СЬ) є коштовними, а габарити таких ламп - значними В багатьох випадках можливо обмежитись застосуванням малогабаритних ексимерних ламп низького тиску з потужністю W ультрафіолетового (УФ) та вакуумноультрафіолетового (ВУФ) випромінювання на рівні 1 Вт і більше Задачею винаходу є збільшення енергії квантів випромінювання лампи, перехід до менш вартісних робочих сумішей та мініатюризація активного елемента ексимерної лампи неперервної дії Поставлену задачу досягають таким чином, що електророзрядна лампа низького тиску, яка містить систему електродів, розрядну трубку, зарядний опір та високовольтний випрямляч, згідно винаходу, працює на газовій суміші аргон/хлор при оптимальних складах газів, а саме при значеннях парціального тиску хлору Р(СІг) рівних 0,150,50кПа та значеннях парціального тиску аргону Р(Аг)=2 0-4,0кПа, при цьому основними робочими 00 (О 47628 вався наявністю слабо-та сильнострумової стадій, хвилями випромінювання лампи служить система перехід між якими здіиснювавася в формі стрибка молекулярних смуг, а саме при довжині хвилі при Ich рівному 0,5-2,0мА Вольт-амперні характе175нм молекулярна смуга хлориду аргону АгСІ на ристики тліючого розряду при Р(Аг) рівному 2,8кПа (В-Х) переходах і при довжині хвилі 195нм моле1 і різних парціальних тисках хлору наведено на кулярна смуга молекули хлору СЬ на ( І-ГЦ) перефіг 2 На ДІЛЯНЦІ U рівній 2-1 ОмА спостерігалась ходах, а також на довжині хвилі 200нм молекулярстадія під нормального тліючого розряду, а при на смуга збудженої молекули хлору СЬ* та при більших струмах розряд переходив в нормальний довжині хвилі 258нм молекулярна смуга молекули 1 режим горіння Збільшення парціального тиску хлору СЬ на (D'-A ) переходах а и максимальна хлору в межах 150-400Па в робочому середовищі потужність ультрафіолетового та вакуумнопризводило до зростання потужності, яка вноситьультрафіолетового випромінювання W величиною ся в активне середовище лампи з 18 до 23Вт в 1,0Вт досягається при значеннях розрядного струму Ich рівних 15-20мА, а найвищий коефіцієнт Спектр випромінювання ексимерної лампи на корисної дм п рівний 3% отримується при значенсуміші Аг/СЬ наведено на фіг 3 Лампа випромінює нях розрядного струму Ich 3-5мА на системі смуг з довжинами хвиль рівними 175нм 1 АгСІ(В-Х)/195нм СІ2( І-П4)200нм СІ2*/258нм CI2(D'Перевагами запропонованої електророзрядної А') Оптимальний тиск хлору знаходився в діапалампи низького тиску над прототипом є розширензоні 0,15-0,50кПа Залежність яскравості даних ня спектрального діапазону роботи до 75нм, засмуг від величини парціального тиску аргону при стосування менш коштовного робочого інертного Р(СЬ) рівному 0 4кПа та Ц рівному ЮмА предстагазу - аргону, зменшення габаритів лампи влено на фіг 3 Оптимальні значення тиску аргону На фіг 1 наведена конструкція і схема вмив суміші знаходяться в діапазоні 2-4кПа На фіг 4 кання ексимерної лампи Ексимерна лампа для наведено залежності яскравості основних смуг ВУФ області спектру складається з дюралюмінієвипромінювання в лампі на суміші Аг/СЬ з парціавих електродів довжиною 10мм 1, діелектричної льним складом рівним 4,0/0,16кПа від величини розрядної трубки з внутрішнім діаметром 5мм та розрядного струму Найвищий ККД ексимерної міжелектродною віддаллю 100мм 2 (матеріал діелампи і максимальна швидкість зростання яскралектрика - сапфір, MgF2, LiF), кварцевих віконець вості смуг випромінювання молекул АгСГ та З Для живлення повздовжнього тліючого розряду СЬ*були отримані при при U рівному 2-5мА При застосовано високовольтний випрямляч з напрурозрядних струмах переважаючих 20-25 мА, внагою U рівною ЮкВ і струмом розряду І меншим слідок значного нагрівання робочої суміші та елекабо рівним ЮОмА 5, у якого додатна клема через тродів лампи, спостерігався спад потужності УФбаластний опір RQ 4 підключена до аноду розрядВУФ випромінювання на переходах молекул АгСГ ної трубки і СЬ* Найвища потужність випромінювання з усієї Ексимерна лампа працює наступним чином у бічної поверхні лампи досягала 1Вт при ККД - 3% 3 попередньо відкачану до тиску 10 Па розрядну Вона може бути збільшена в 3-5 рази при збільтрубку напускали газову суміш Аг/СЬ На анод шенні діаметру розрядної трубки до 12-15мм, розрозрядної трубки необхідно подати постійну нарядного струму Ц до значення ЗОмА і застосуванні пругу величиною 5-7кВ в результаті чого в трубці повітряного охолодження лампи запалюється однорідний розряд низького тиску В плазмі на основі суміші Аг/СЬ відбувається збуЕксимерна лампа неперервної дії для області дження та іонізація аргону (утворюються атоми Аг* довжин хвиль ДА, рівної 170-270нм може застосо+ та іони Аг ) і дисоціативне прилипання й іонізація вуватись в хімії високих енергій, біофізиці, медимолекул хлору (утворюються іони СҐ, СІ) При цині та квантовій електроніці взаємодії атомів Аг* з молекулами СЬ в результаті Джерела інформації "гарпунної" реакції (Аг*+СІ2^АгСІ(В)+СІ) утворю1 Скакун В С , Тарасенко В Ф , Фомин Е А , ються ексимерні молекули АгСГ, які спонтанно Кузнецов А А Ультрафиолетовые и вакуумнорозпадаються з висвічуванням смуги з довжиною ультрафиолетовые эксилампы с накачкой барьерхвилі X рівною 175нм АгСІ(В-Х) Крім цього, в проным разрядом //Журн техн физ 1994 Т 64, + цесах рекомбінації ІОНІВ С1 і С в розрядній плазмі вып 10 С 146-150 1 ефективно утворюються молекули CbfD ) і СЬ*, які 2 Головицкий А П , Кан С Н Характеристики розпадаються з випромінюванням смуг з довжиультрафиолетового эксимерного излучения ненами хвиль Яmx рівними 258 та 200нм Робочою -a прерывного тлеющего разряда низкого давления // поверхнею лампи служить бічна поверхня циліндОптика и спектроскопия 1993 Т 75, вып 3 С 604ричної розрядної трубки 609 (прототип) Розряд в робочій газовій суміші характеризу 47628 200 нм CL 258 нм CL(D'-A') 195 нм С1 ти 175нмАгСІ(В~Х) 150 Фіг] 200 250 X, нм Фіг. З J, ВІДН ОД. U,KB Аг/СІз=4/0 16 кПа 1,0 ?.=17S нм PlAr)-2 8 кПа 0.5 Р{СЩ=0 б кПа •і P(Clj>=0 48 кПа Х-258 нм 10 І,мА 0,0 10 Фіг 2 Фіг 4 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 15 20 І,мА