Електророзрядна ексиплексна лампа з випромінюванням у синьо-зеленій області спектра

УКРАЇНА (19) UA (11) 64544 (13) U (51) МПК H01S 3/097 (2006.01) ДЕРЖАВНА СЛУЖБА ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ УКРАЇНИ видається під відповідальність власника патенту ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ (54) ЕЛЕКТРОРОЗРЯДНА ЕКСИПЛЕКСНА ЛАМПА З ВИПРОМІНЮВАННЯМ У СИНЬО-ЗЕЛЕНІЙ ОБЛАСТІ СПЕКТРА 1 2 (13) 64544 (11) Прототипом до запропонованої електророзрядної ексиплексної лампи є потужне джерело ультрафіолетового випромінювання, що складається з розрядною простору, яке заповнено газом наповнювачем. Розрядний простір формується двома трубчастими діелектриками, на поверхні одного діелектрика розміщено зовнішній електрод у виді дротяної сітки в середині другої трубки знаходиться другий електрод у виді дроту. До цих електродів підключається джерело змінного струму для забезпечення накачки розряду [3 ]. Спільні суттєві ознаки прототипу і корисної моделі: потужне джерело випромінювання складається з розрядного простору, розрядний простір формується двома електродами, на поверхні одного діелектрика (трубка) розміщено зовнішній електрод у вигляді дротяної сітки, в середині другої трубки знаходиться другий електрод у виді дроту. До електродів підключається джерело змінного струму для забезпечення накачки розряду. Відомий пристрій має недоліки: 1. На поверхні одного діелектрика розміщено зовнішній електрод у вигляді дротяної сітки, що торкається зовнішнього середовища в якому знаходиться пристрій. Це призводить до втрати енергії джерела накачки розряду на нагрів зовнішнього середовища і тим самим веде до зменшення енергії, що вкладається в розрядний простір, а це в свою чергу зменшує потужність і ККД пристрою; 2. Як газ наповнювача розрядного простору не включено пари диброміду ртуті з буферним газом, що забезпечує випромі UA Корисна модель належить до газорозрядної електроніки, світлотехніки і може бути використана для накачки твердотільних і рідинних лазерів, в біотехнології, агрофізиці та медицині. Відоме ексиплексне джерело спонтанного випромінювання видимого діапазону на системі молекулярних смуг моноброміду ртуті HgBr* (електронно-коливний перехід В-Х) з максимумом випромінювання на довжині хвилі λ рівній 502 нм, яке збуджується при фотодисоціації парів диброміду ртуті HgBr2 світлом неперервної ксенонової лампи, попередньо пропущеним через монохроматор [1]. Недоліком відомого джерела с те. що оптична накачка молекул моноброміду ртуті ксеноновою лампою з використанням монохроматора ускладнює та робить громіздкою експериментальну установку. Відоме ексимерне джерело випромінювання видимого діапазону на системі молекулярних смуг HgІ* (перехід В - X) з максимумом випромінювання на довжинах хвиль 443 і 444 нм. яке збуджується у плазмі на суміші парів дийодиду ртуті HgІ2 гелію та азоту поперечного електричного розряду з фотоіонізацією при дисоціації молекул HgІ2 [2]. Недоліком відомого джерела є те, що застосування поперечного електричного розряду з фотоіонізацією ускладнює та робить громіздким джерело. Окрім гою. в джерелі /(осягаються малі значення енергії -3 випромінювання (3 мДж) та ККД (6·10 %). Максимальна частота повторення імпульсів дорівнювала 0.1 Гц. U якій коаксіально розміщені два електроди, причому один із електродів розташований на зовнішній поверхні трубки, яка відрізняється тим, що електророзрядна ексиплексна лампа розміщена в кварцовій трубці, яка зварена в торцях, з якої видалено атмосферне повітря, а як робочу суміш використано пари диброміду ртуті з буферним газом, основними робочими хвилями якої є випромінювання молекули моноброміду ртуті HgBr* на В-Х - переході у синьо-зеленій області спектра з максимумом при довжині хвилі 502 нм. (19) (21) u201104734 (22) 18.04.2011 (24) 10.11.2011 (46) 10.11.2011, Бюл.№ 21, 2011 р. (72) МАЛІНІНА АНТОНІНА ОЛЕКСАНДРІВНА (73) ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД "УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ" (57) Електророзрядна ексиплексна лампа з випромінюванням у синьо-зеленій області спектра, що містить об'єм з робочою сумішшю, який обмежено кварцовою трубкою, що зварена в торцях і в 3 нювання з максимумом при довжині хвилі 502 нм [3]. Задачею корисної моделі є збільшення енергії, що вкладається в розрядний простір, та розширення діапазону випромінювання в синьо-зелену спектральну область. Поставлена задача вирішується тим, що електророзрядна ексиплексна лампа з випромінюванням у синьо-зеленій області спектра, що містить об’єм з робочою сумішшю, який обмежено кварцовою трубкою, що зварена в торцях і в якій коаксіально розміщені два електроди, причому один із електродів розташований на зовнішній поверхні трубки, згідно з корисною моделлю, електрозрядна ексиплексна лампа розміщена в кварцовій грубці, яка зварена в торцях і з якої видалено атмосферне повітря, а як робочу суміш використано пари диброміду ртуті з буферним газом, основними робочими хвилями якої є випромінювання молекули моноброміду ртуті HgBr* на В-Х - переході у синьо-зеленій області спектра з максимумом при довжині хвилі 502 нм. Перевагами запропонованої електророзрядної ексиплексної лампи над прототипом є зменшення втрат енергії в зовнішнє середовище, зменшення залежності потужності випромінювання від впливу температури зовнішнього середовища, збільшення ККД та забезпечення випромінювання у синьозеленому спектральному діапазоні. На фіг. 1 наведена конструкція ексиплексної лампи в повздовжньому перерізі та на фіг. 2 в поперечному перерізі. Ексиплексна лампа з випромінюванням в синьо-зеленій області спектру складається з кварцової трубки 1 довжиною 30 мм, яка зварена в торцях. Зовнішній і внутрішній діаметри трубки складають 9 мм і 7 мм відповідно. Всередині трубки по осі розміщено електрод 2 круглого перерізу діаметром 0.9 мм, що знаходиться у кварцовій грубці 3 з внутрішнім і зовнішнім діаметрами 1мм і 3 мм відповідно. На зовнішній поверхні трубки 1 закріплюється сітка 4 з коефіцієнтом пропускання випромінювання 50 %. Ексиплексна лампа розміщена в кварцовій трубці 6, яка зварена в горцях, довжина її складає 40 мм. внутрішній і зовнішній діаметри 14 мм і 18 мм відповідно. З об'єму (7) між ексиплексною лампою та кварцовою трубкою 6 видалено атмосферне повітря. Товщина розрядної області 5 і довжина горіння коаксіального об'ємного розряду складають 2 мм і 30 мм відповідно. Випромінювання виводиться із газорозрядної кювети нормально до поверхні зовнішньої кварцової трубки 6. Ексиплексна лампа з випромінюванням у синьо-зеленій області спектра працює наступним чином: у розрядну трубку 1 розміщують порошок диброміду ртуті у кількості 20 мг, відкачують атмо-3 сферне повітря до тиску не більше 10 мм рт.ст. і напускають 120 кПа гелію. При збудженні робочої суміші в розрядній області 5 бар'єрним розрядом імпульсами напруги з амплітудою 2.3 кВ і частотою слідування імпульсів накачки 6 кГц. що прикладалася між електродом 2 і сіткою 4, висока напруга 64544 4 подавалась на внутрішній електрод 2 , а сітка 4 була заземлена. В плазмі на основі суміші HgBr2/He відбувається дисоціативне збудження диброміду ртуті електронами розряду, в результаті реакції HgBr2 + е → HgBr(B) + Вr +е утворюються ексиплексні молекули HgBr*, які спонтанно переходять в основний X стан з висвічуванням системи смуг з максимумом при довжині хвилі λ рівній 502 нм (В-Х перехід). Парціальний тиск парів диброміду ртуті створювався за рахунок нагріву робочої суміші при дисипації енергії імпульсно-періодичного розряду. Застосування в конструкції лампи зовнішньої трубки 6 і простору 7 з якого видалено атмосферне повітря приводить до збільшення температури розрядної трубки 1 на 40 % і тим самим збільшується концентрація парів диброміду ртуті і відповідно збільшується потужність випромінювання моноброміду ртуті HgBr* на В-Х - переході у синьо-зеленій області спектра з максимумом на довжині хвилі 502 нм. На фіг. 3 наведено залежності потужності випромінювання від довжин хвиль. Застосування зовнішньої рубки 6, з якої видалено атмосферне повітря, приводить до зростання середньої потужності випромінювання на 40 % (фіг. 3 а) порівняно із значенням потужності без зовнішньої трубки (фіг. 3 б). Середня потужність випромінювання з одиниці 1 об'єму лампи (1 см ) становить 98 мВт. значення коефіцієнта корисної дії по відношенню до вкладеної потужності 10 %. при частоті слідування імпульсів накачки 6 кГц, амплітуді імпульсів напруги 2.3 кВ. парціальному тиску гелію 120 кПа. Ефективність корисної моделі визначається тим. що порівняно з прототипом зменшились втрати енергії в зовнішнє середовище, зменшилась залежність потужності випромінювання від температури зовнішнього середовища, збільшено ККД та розширено діапазон випромінювання у синьозелену спектральну область. Корисна модель може бути використана для практичного використання в біотехнології, агрофізиці в індикаторній панелі, в наукових дослідженнях з квантової електроніки, для накачки твердотільних і рідинних лазерів та в медицині. Джерела інформації 1. Бажулин СП., Басов Н.Г., Зуев B.C., Леонов Ю.С., Стойлов 10.Ю. Генерация на λ = 502 нм при длительной свеїовой накачке паров HgBo // Квантовая электроника. 1978. - Т. 5. - № 3. - С. 684-686. 2. Бажулин СП., Бугримов С.Н., Камруков А.С, Кашников Г.Н.. Козлов Н.П.. Овчинников П.А., Опекай А.Г., Орлов В.К., Протасов К).С. Синезеленые лазеры на парах галогенидов ртути с широкополосным оптическим возбуждением // Тезисы докладов XII Всесоюзной конференции по когерентной и нелинейной оптике. 1985. - 4.2. - С 713-714. 3. Kogelschatz Ulrich. High Power Radiator. United States Patent 5,013. 959. Date of Patent May 7, 1991 (прототип). 5 Комп’ютерна верстка М. Мацело 64544 6 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601