Електророзрядна багатохвильова ексимерна лампа

Електророзрядна багатохвильова ексимерна лампа, що містить систему електродів, об'єм з робочою сумішшю парів диброміду ртуті з газами при загальному тиску 121кПа, який обмежений коаксіально розміщеними кварцовими трубками, звареними в торцях, основними робочими хвилями випромінювання у видимому діапазоні якої є система молекулярних смуг з максимумом при довжині хвилі 502нм молекули моноброміду ртуті HgBr на В-Х-переході, яка відрізняється тим, що як робочу суміш використано суміш - пари диброміду ртуті/азот/гелій, при значеннях парціального тиску молекулярного азоту 5-20кПа, при цьому робочими хвилями випромінювання є друга позитивна система молекулярних смуг азоту на С-Впереході з максимумами при довжинах хвиль 337нм, 357нм, 380нм, 405нм, 426нм, причому максимальна середня потужність видимого випромінювання W становить ЗВт, а коефіцієнт корисної дії по відношенню до вкладеної потужності становить 3% Винахід відноситься до газорозрядної електроніки, світлотехніки і може використовуватись в біотехнологм, агрофізиці, медицині, для накачки твердотільних і рідинних лазерів Відоме ексимерне джерело спонтанного випромінювання видимого діапазону на системі молекулярних смуг Znl*, Cdl*, Hgl* (перехід В-Х) з максимумом випромінювання при довжинах хвиль X рівних 614нм, 660нм, 443,5нм, яке збуджується високовольтними імпульсами напруги з амплітудою до ЗОкВ, тривалістю 200 не при частотах 0,11 кГц Досліджувались двокомпонентні робочі суміші Znl2/He, Znl2/Ne, Cdl2/He, Cdl2/Ne, Hgl2/He, Hgl2/Ne Розряд збуджувався в кварцовій трубці діаметром 18мм і довжиною 500мм [1] HgBr на в 2 у + - х 2 у + переході, які утворювались з вихідних молекул HgBr2 в результаті дисоціативного збудження електронним ударом в газорозрядній плазмі Максимум випромінювання спостерігався при довжині хвилі X рівній 502нм Середня потужність випромінювання дорівнювала 0,6Вт, коефіцієнт корисної дії становив 1% Максимальна частота повторення імпульсів дорівнювала 2кГц [2] СПІЛЬНІ суттєві ознаки прототипу і винаходу джерело випромінювання, яке вміщує систему електродів, об'єм з робочою сумішшю парів диброміду ртуті з газами, основними робочими хвилями якого у видимому діапазоні є випромінювання молекули моноброміду ртуті HgBr на В-Х-переході з максимумом при довжині хвилі 502нм Відомий пристрій має недолік Молекули HgBr* в бінарній робочій суміші типу "пари диброміду ртуті/гелій" в газорозрядній плазмі утворюються в основному лише за рахунок дисоціативного збудження молекул HgBr2 електронами розряду [2] Завданням винаходу є розширення спектрального діапазону випромінювання та покращення енергетичних характеристик ексимерної лампи на парах диброміду ртуті за рахунок введення до складу робочої суміші таких компонентів М, які здатні резонансно передавати енергію молекулам HgBr2 в процесі Недоліком відомого джерела є те, що для створення необхідного парціального тиску парів досліджуваних ХІМІЧНИХ сполук використовувався ЗОВНІШНІЙ електронагрівник, що ускладнює використання газорозрядної кювети в якості лампи, тому що кювета розміщується всередині електричної печі і випромінювання може виводитися в основному лише з торця Прототипом до запропонованої ексимерної лампи є джерело випромінювання, яке вміщує систему електродів, об'єм з робочою сумішшю парів диброміду ртуті з гелієм, яке збуджувалось одночасно розрядом через діелектрик та розрядом по поверхні діелектрика Випромінювали молекули М* +НдВг2 ^ М + НдВг2* -^М+НдВг* +Вг (О ю (О Поставлена задача досягається таким чином, що електророзрядна багатохвильова ексимерна лампа, що містить систему електродів, об'єм з робочою сумішшю парів диброміду ртуті з газами при загальному тиску 121кПа, який обмежений коаксіально розміщеними кварцовими трубками, звареними в торцях, основними робочими хвилями випромінювання у видимому діапазоні якої є система молекулярних смуг з максимумом при довжині хвилі 502нм молекули моноброміду ртуті HgBr на В-Х-переході, згідно винаходу в якості робочої суміші використано суміш пари диброміду ртуті/азот/гелій при значеннях парціального тиску молекулярного азоту 5-20кПа, при цьому робочими хвилями випромінювання є друга позитивна система молекулярних смуг азоту на С-В-переході з максимумами при довжинах хвиль 337нм, 357нм, 380нм, 405нм, 426нм, причому максимальна середня потужність видимого випромінювання W становить ЗВт, а коефіцієнт корисної дії по відношенню до вкладеної потужності становить 3% 61562 дженням молекул НдВгг електронами розряду або електронно-збудженими молекулами азоту в ста3 + 3 нах А у , в п а Спостерігалося збільшення інтенсивності випромінювання молекул моноброміду ртуті з максимумом при довжині хвилі X рівній 502нм порівняно з використанням робочої суміші внаслідок процесу Перевагами запропонованої електророзрядної багатохвильової ексимерної лампи над прототипом є покращення вихідних характеристик (середньої потужності випромінювання та ККД), розширення спектрального діапазону випромінювання На фіг 1а, б наведена конструкція ексимерної лампи в повздовжньому та поперечному розрізі Ексимерна лампа складається з коаксіально встановлених кварцових трубок 1 і 2 довжиною 200мм, які зварені в торцях ЗОВНІШНІ діаметри трубок складають 15мм і 35мм, ВІДПОВІДНО Вводами З використані електроди ртутної лампи ДРТ-240, які вварені в бокову поверхню кювети Всередині кварцової трубки 1 встановлена трубка 4 з нікелевої фольги На зовнішньому діаметрі трубки 2 закріплювалася сітка 5 з коефіцієнтом пропускання випромінювання 72% Електроди 6, які мають форму кілець, виготовлені із нержавіючої сталі Відстань між ними 180мм Для відкачки і напуску газів у бокову поверхню кювети вварювався патрубок 7 із кварцового скла, всередині якого є капіляр діаметром ~1мм, який служить для зменшення виносу парів диброміду ртуті із кювети в систему відкачки Товщина розрядної області 8 і довжина горіння об'ємного розряду складають 7,5мм і 90мм, ВІДПОВІДНО Випромінювання виводиться із газорозрядної кювети нормально до поверхні зовнішньої кварцової трубки Робочою поверхнею лампи служить та частина бічної поверхні розрядної трубки, яка покрита сіткою Ексимерна лампа працює наступним чином у попередньо відкачану до тиску 10 1 Па розрядну трубку, в якій містився порошок диброміду ртуті у КІЛЬКОСТІ 50-80мг, напускають 1-40кПа молекулярного азоту, а потім напускають гелій у такій КІЛЬКОСТІ, щоб загальний тиск газової суміші при кімнатній температурі дорівнював 120-121 кПа Імпульсна напруга величиною 18-21кВ при частоті повторення імпульсів накачки 1,5-2кГц прикладалася до електродів розрядної трубки і запалювався розряд - через діелектрик та по поверхні діелектрика Відбувався саморозігрів робочої суміші, проходило випаровування диброміду ртуті з подальшим збу N2 +НдВг2^НдВг2 +N2^HgBr + Br + N2 ^ H g B r + Br +hv+ N2 На фіг 2а, б приведені спектри випромінювання розряду на сумішах НдВгг/Не та НдВгг/Мг/Не По осі ординат відкладена відносна інтенсивність випромінювання Добавка азоту до суміші НдВгг/Не призводить до збільшення інтенсивності випромінювання молекул HgBr при довжині хвилі 502нм в 2,5 раза Спостерігаються також смуги N2, що відповідають переходу с 3 п и ^ в 3 п а 3 максимумами при довжинах хвиль 337нм (0-0), 357нм (01), 380нм (0-2), 405нм (0-3) та 426нм (1-5) В спектрі випромінювання розряду на суміші HgBr2/N2/He (співвідношення парціальних тисків N2 Не дорівнює 1 5,5) найбільшу інтенсивність має смуга X * 357нм (молекула N2) Ширина азотних смуг на ПІВВИСОТІ в 1,60-1,75 раза менша, ніж система смуг випромінювання ексимерних молекул На фіг 3 приведено залежність інтенсивності випромінювання молекул HgBr при довжині хвилі X рівній 502нм від парціального тиску азоту в суміші HgBr2/N2/He Загальний тиск суміші становив 121кПа Найбільша інтенсивність випромінювання молекул HgBr спостерігається при значеннях парціального тиску азоту 9-13кПа При подальшому збільшенні вмісту азоту в суміші відбувається спад інтенсивності випромінювання ексимерних молекул, а при ВМІСТІ його більше 20% розряд стає неоднорідним, в ньому з'являються іскрові канали, направлені радіально Для суміші HgBr2/N2/He при загальному тиску суміші 121кПа і частоті повторення імпульсів 1900Гц середня потужність видимого випромінювання з усієї бічної поверхні лампи становила ЗВт при значенні коефіцієнта корисної дії по відношенню до вкладеної потужності 3% Ефективність винаходу визначається тим, що порівняно з прототипом підвищена середня потужність випромінювання в 5 разів (від 0,6Вт до ЗВт), покращено ефективність в 3 рази (від 1% до 3%) Винахід може бути використаний при проведенні наукових досліджень з фотобюлопі, агрофізики, біотехнологм, медицини та квантової електроніки Джерела інформації 1 Коноплев А Н , Кельман В А , Шевера В С Исследование излучения импульсного разряда в смесях Znb, Cdb и Hgb с гелем и неоном //ЖПС 1983 Т39, №2 С 315-317 2 Гуйван М М , Малшш О М , Шимон Л Л Електророзрядна селективна ексимерна лампа видимого діапазону // Патент на винахід №55726 Пріоритет від 27 05 2002 61562 300 Фіг І а •T I Т, ЛОВ 1,0-1 350 500 X, им 16 ОД Л, 0,5 о,оО Комп'ютерна верстка М Мацело 10 20 р, кПа 30 Підписне Тираж 39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119