Ультрафіолетова лампа на суміші парів брому з інертними газами

Ультрафіолетова лампа на суміші парів брому з інертними газами, яка містить систему електродів, кварцову розрядну трубку, обмежуючий опір, яка відрізняється тим, що робоча газова суміш складається із аргону, ксенону з парами брому, при цьому лампа випромінює при парціальних тис 3 25761 4 неповного перекриття бактерицидної ділянки спекяк альтернативна до відомих ламп на молекулах тру і не дозволяло в межах 150-300нм проводити гідрогену. перестроювання спектру випромінювання лампи. На Фіг.1 наведена конструкція і система живЗадачею корисної моделі є розширення спектлення короткохвильової газорозрядної лампи нирального діапазону короткохвильового випромінюзького тиску. Лампа складається із металевих цивання в область вакуумного ультрафіолету, всталіндричних електродів довжиною 15мм - 1, новлення умов управління спектром кварцової розрядної трубки з внутрішнім діаметвипромінювання лампи в спектральному діапазоні ром 14мм - 2, Відстань між електродами, лампи 150-300нм шляхом зміни тиску та складу її робочостановить 100мм. Тліючий розряд запалювався від го середовища та здешевлення робочого середовисоковольтного випрямляча - 3, напруга на виховища лампи за рахунок використання недорогого ді, якого могла регулюватися в діапазоні 1-25кВ буферного газу аргону і малої домішки більш кошпри розрядному струмі 1-100мА. Додатна клема товного робочого газу - ксенону. джерела, живлення через опір – 4, який служив Поставлена задача досягається таким чином, для обмеження струму в розрядній трубці, була що ультрафіолетова лампа на суміші парів брому з’єднана до аноду розрядної трубки. Пари брому з інертними газами, яка містить систему електрота важкі інертні гази надходили в розрядну трубку дів, кварцову розрядну трубку, обмежуючий опір, із вакуумно-газозмішувальної системи, яка дозвояка відрізняється тим, що робоча газова суміш ляла готувати робочі газові суміші різного тиску і складається із аргону, ксенону і парами брому, при складу. Перед заправленням робочою сумішшю цьому лампа випромінює при парціальних тисках кварцова трубка відкачувалася до залишкового компонент газової суміші (800-500)/(130-60)/(100тиску 5-7Па і неодноразово промивалась спектра50)Па, відповідно, і при електричній потужності льно чистими інертними газами. Трубка також знетліючого розряду 5-40Вт в спектральному діапазогажувалась і пасивувалась в середовищі пари ні 150-300нм на спектральних лініях 163,3; 157,6нм брому шля хом запалювання тліючого розряду при атома брому та континууму в спектральному діамаксимальному розрядному струмі. Розрядна трупазоні 170-300нм, якій формується на основі спекбка вважалася підготовленою до проведення оптральних смуг 221нм молекули броміду ксенону на тимізації вихідних характеристик лампи коли в D-X переході, 253нм йодиду ксенону на В-Х переспектрах випромінювання розрядної плазми повніході, 282нм молекули броміду ксенону на В-Х пестю відсутнє випромінювання смуг др угої позитивреході -та. 289нм молекули брому на В-Х переході, ної системи молекули азоту (основна смуга які в сук упності випромінюють максимальну поту337,1нм молекули азоту). жність 5-7Вт при найбільшому коефіцієнті корисної Методика і техніка вимірювання вихідних хадії 10% та ресурсі робота в газостатичному режимі рактеристик лампи наведена в працях [3]. 500 годин. Ультрафіолетова лампа на суміші парів брому Перевагами запропонованої ультрафіолетової з інертними газами працює наступним чином. лампи на суміші парів брому з інертними газами У попередньо вакуумовану до тиску 5Па і понад найближчим аналогом є те, що крім, випроміпередньо пасивовану в парах брому розрядну нювання смуг молекули броміду ксенону в ульттрубку необхідно напустити суміш аргону, ксенону рафіолетовій ділянці спектру при відповідно вибта парів брому при наступному співвідношенні їх раному складу і тиску робочої суміші, лампа парціальних тисків (800-500)Па, (130-60)Па, (50випромінює і в області вакуумного ультрафіолету 100)Па. На анод розрадиш трубки необхідно подана переходах атома брому - спектральні лінії ти постійну напругу величиною 1-1,5кВ внаслідок 157,6; 163,3нм. Відсутність довгохвильового ультчого в ній запалиться: повздовжній тліючий розрафіолетового випромінювання на ділянці 300ряд. В розрядній плазмі, на основі суміші аргону і 390нм дозволяє ефективно використовувати її як ксенону з парами брому під дією електронів позибактерицидну, оскільки основна частини її спектру тивного стовпа тліючого розряду утворюються випромінювання повністю потрапляє в максимуми збуджені атоми брому, збуджені молекули брому спектру поглинання молекул ДНК [4]. та броміді ксенону. При спонтанному розпаді цих Використання в якості буферного газу малозбуджених молекул і атомів брому випромінюється коштовного буферного газу аргону, який на поряспектральні лінії 157,6, 163,3нм атома брому і ульдок є менш коштовним за ксенон, при концентратрафіолетовий континуум в спектральному діапаціях у 5-7 разів більших за концентрацію ксенону, зоні 80-300нм, який формується на. основі широприводить до здешевлення робочих сумішей ламких молекулярних. смуг молекул: брому ї молекул пи у 5-7 разів в порівнянні з відповідною лампою броміду ксенону, Основними складовими цього на суміші ксенон-бром при незначних втратах у континуум у є: D-X (221нм) смуги молекул броміду потужності випромінювання. Висока ефективність ксенону, В-Х (282нм) смуги молекул броміду ксезастосування суміші ксенон-бром в лампі зумовнону та В-Х (289нм) смуги молекул брому. лена передаванням енергії від метастабільних Просторово однорідний повздовжній розряд атомів аргону атомам ксенону, які, вступаючи в запалювався в газових середовищах, у яких сумареакцію Хе*+Вr2-XeBr(B,D)+Вr, приводять до утворний вміст молекул-брому не переважав 700Па рення збуджених молекул броміду ксенону, випри сумарному тиску газової суміші меншому за промінювання яких і застосовується в лампі. 1500-2000Па. При струмах розряду, були меншиШирокосмугове ультрафіолетове випромінюми за 30мА, тліючий розряд існував у формі цилівання в спектральному діапазоні 210-290нм є перндра діаметром 2-6мм, а при збільшенні розрядноспективним для використання в спектроскопії пого струм у до 50-100мА центральна частина глинання, а розроблена лампа може розглядатися розряду збільшувався за діаметром до 10-12мм. 5 25761 6 Вольт-амперні характеристики тліючого розмолекулярних смуг 282нм і 220нм (на Фіг.4 це, ряду, який збуджував короткохвильову лампу, на відповідно, криві 2 та 3) броміду ксенону. При збісуміші аргон-ксенон-бром при їхні х різних складах і льшенні потужності, яка вноситься в розряд, спотисках суміші наведено на Фіг.2. Перша крива на стерігається приблизно лінійне збільшення інтенФіг.2 відповідає вольт-амперній характеристиці сивності випромінювання атомів брому і молекул тліючого розряду на суміші аргон-ксенонбром при броміду ксенону. Це вказує на відсутність перегріпарціальних тисках відповідно 530-80-80 (крива, 1) ву лампи при таких енергетичних внесках у плазму і 800-40-80Па (крива: 2). і природному повітряному охолодженні. При тисПри помірному парціальному тиску парів броках парів брому вищих за 100-150Па і середніх му в розрядній трубці піднормальний режим горінструмах тліючого розряду в лампі проявляється ня тліючого розряду спостерігався при струмах 5нестійкість. Так при живленні розряду постійною 20мА, при більших струмах (30-60мА) розряд пенапругою спостерігалась часткова самомодуляція реходив у нормальний режим: горіння. Потенціал струму розряду і випромінювання лампи. При цьозапалювання розряду у сумішах, що досліджуваму, на фоні постійної складової струму і випромілися, знаходився: у діапазоні 720-770В, а напруга нювання, спостерігалися імпульси тривалість пригоріння розряду в нормальному режимі знаходиблизно у 10мкс. Аргон в потрійній робочій суміші лася в межах 550-570В. Для тліючого розряду на відіграє роль внутрішнього джерела енергії, оскісуміші гелій-бром з складом компонент 530-240Па льки в суміші аргону з ксеноном відбувається ефепотенціали запалювання і горіння: були: значно ктивне передавання енергії від метастабільних вищими і складали, відповідно, 1100В та 950атомів і димерів аргону атомам ксенону. Ці збу1000В. Найбільш чутливими були ці параметри джені у метастабільні стани атоми ксенону в рерозряду до парціального тиску парів брому в розультаті "гарпунної" реакції (Хе*+Вr2=ХеВ r*+Вr) є бочій суміші. Так при збільшенні тиску брому з основним джерелом утворення ексиплексних мо240Па до 400Па (при парціальному тиску гелію лекул - броміду ксенону в плазмі лампи. 530Па) вони збільшувалися, відповідно, до 1400В і Для одержання максимальної потужності уль1100В, Це дозволяло збільшити: енергетичний трафіолетової лампи на суміші парів брому з інервнесок в плазму лампи на суміші гелій-бром притними газами - аргоном і криптоном оптимшіьнмй її близно в 1,5 рази, але в ній відсутні ексиплескносклад повинен знаходитися: в наступних межах: формуючі гази типу ксенону. Тому такі лампи ви(500-800)-(40-130)-(50-100)Па. промінюють лише на переходах атомів та молекул Максимальна ефективність випромінювання брому і є чисто галогенними. лампи спостерігалась при електричній потужності Спектри випромінювання ультрафіолетової тліючого розряду, яка знаходилася в діапазоні 10лампи на суміші парів брому з інертними газами 50Вт і напрузі горіння: розряду меншій за 600В. наведені на Фіг.3 і Фіг.4. На Фіг.3 приведені спектКоефіцієнт корисної дії лампи досягав 10-12%. ри випромінювання лампи на суміші аргон-ксенонНайвища потужність ультрафіолетового випромібром, яка має склад 530-80-80Па, а на Фіг.4 для нювання лампи знаходилась в діапазоні 5-7Вт. складу суміші - 800-40-80Па. Спектральні характеРесурс роботи лампи в газостатичному режимі ристики лампи реєструвалися з врахуванням віддосягав 400-500 годин. носної спектральної чутливості вакуумного спектУльтрафіолетова лампа на суміші парів брому рометра і наведені на Фіг.2. при середньому струмі з інертними газами яка випромінює спектральні розряду через лампу 30мА. Збільшення парціальлінії атома брому та смуги броміду ксенону і моленого тиску парів брому за межі 100Па приводило кули брому, може використовува тися мікроелектзначного зменшення інтенсивності випромінюванроніці, хімії високих енергій,, біофізиці, та екології. ня спектральних ліній атома брому 163,3; 157,6нм. Джерела інформації: Тому парціальний тиск парів брому був вибраний 1. L Tarasenko V.F., Panchenko А.N., Skakun на рівні 60-130Па, що близько до оптимального V.S., Sosnin E.A., Wang F.T., Myers B.R., Adamson для утворення ексиплексних молекул - броміду M.G, Powerful glow discharge ехсіlаmр// Patent USA. ксенону та збудженні: атомів брому. Основний №6376972 Bl. внесок у потужність випромінювання ультрафіоле2. Lomaev M.I., Tarasenko V.F. Xe(He)-J2 glow тової лампи дають широкі смуги випромінювання and capacitive discharge excilamps// International молекул броміду ксенону з максимумами при Conference on Atomic and Molecular Pulsed Lasers 282нм і 220нм, які потрапляють у смугу поглинанIV, Proceeding of SPIE. 2002. Vol.4747. P.390-398. ня молекул ДНК [4], що дозволить використати (Прототип) лампу в якості бактерицидної Оптимальне співвід3. Шуаібов O.K., Шимон Л.Л., Дащенко А.Й, ношення між парціальними тисками: аргону та Шевера І.В. Електророзрядне джерело випроміксенону в лампі знаходиться в межах (60-40)-(3-6) нювання низького тиску на хлоридах Аr, Кr, Хе і відн. од. молекулах Сl2// Журнал фізичних досліджень. На Фіг.5 наведеш залежності амплітуди смуги 2001. Т.5. № 2. С.131-138. та інтенсивності спектральних ліній атома брому 4. Von С. Sonntag// "Disinfection wich UV radiaвід електричної потужності розряду: спектральної tion", in Process Technologies for Water Treatment, лінії атома брому - 1633нм (на Фіг.4 - крива 1) та S. Stucki, Ed. New. York: Plenum Press, 1987. 7 Комп’ютерна в ерстка А. Крижанівський 25761 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601