Імпульсна газорозрядна лампа на молекулах йоду

Імпульсна газорозрядна лампа на молекулах йоду, яка містить систему електродів, розрядну трубку, джерело високовольтних імпульсів напруги та робочу газову суміш на основі інертного газу з парами галогену, яка відрізняється тим, що колба лампи виготовлена з кварцу, що є непрозорим в спектральному діапазоні з довжинами хвилі, меншими за 260 нм, а між двома зовнішніми циліндричними електродами утворюється ємнісний розряд, який запалюється в робочій газовій суміші неон- або гелій-йод, при оптимальному парціальному складі робочого середовища, а саме при значенні парціального тиску легкого інертного газу, що дорівнює 15-20 кПа, і парціального тиску парів йоду - 100-200 Па, при цьому основними робочими хвилями випромінювання лампи є спектральні смуги молекули йоду, а саме з максимумом випромінювання при довжині хвилі 342 нм. UA (21) a200903376 (22) 08.04.2009 (24) 25.05.2010 (46) 25.05.2010, Бюл.№ 10, 2010 р. (72) ШУАІБОВ ОЛЕКСАНДР КАМІЛОВИЧ, МИНЯ ОЛЕКСАНДР ЙОСИПОВИЧ, ГОМОКІ ЗОЛТАН ТИБЕРІОВИЧ, ШИМОН ЛЮДВІК ЛЮДВІКОВИЧ (73) ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД "УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ" (56) Ломаев М.И., Скакун B.C., Соснин В.Ф.,Тарасенко В.Ф., Шитц Д.В., Ерофеев М.В. Эксилампы - эффективные источники спонтанного УФ- и ВУФ -излучения// Успехи физических наук.2003.- Т. 173.- №. 2.- С.201-217 Пикулев А.А., Цветков В.М. Исследование УФизлучения лампы барьерного разряда для смеси Хе/SF6// Журнал технической физики.- 2008.Т.78.-Вып.10.-С.83-86 Шуаибов А.К., Грабова И.А., Шимон Л.Л. Мощная ультрафиолетовая лампа на парах йода с накачкой тлеющим разрядом// Письма в ЖТФ.- 2005.Т.31.- Вып.3.- С.31-35 C2 2 (19) 1 3 водить до зменшення прозорості колби лампи і виходу її з ладу. Задачею винаходу є створення газорозрядної лампи на парах йоду із збудженням ємнісним розрядом, ультрафіолетовий спектр випромінювання якої б не містив жорсткого ультрафіолетового випромінювання з довжиною хвилі меншою за 300нм, що важливо для застосування лампи в технологічних лініях із затверднення лаків та фарб на полімерній основі і фотолітичного окислення. Поставлена задача досягається таким чином, що імпульсна газорозрядна лампа на молекулах йоду, яка містить систему електродів, розрядну трубку, джерело високовольтних імпульсів напруги та робочу газову суміш на основі інертного газу з парами галогену, яка відрізняється тим, що колба лампи виготовлена з кварцу, що є непрозорим в спектральному діапазоні з довжинами хвилі меншими 260нм, а між двома зовнішніми циліндричними електродами утворюється ємнісний розряд, який запалюється в робочій газовій сумішах «неон або гелій-йод», при оптимальному парціальному складі робочого середовища, а саме при значенні парціального тиску легкого інертного газу рівному 15-20кПа і парціального тиску парів йоду рівному 100-200Па, при цьому основними робочими хвилями випромінювання лампи є спектральні смуги молекули йоду, а саме з максимумом випромінювання при довжині хвилі 342нм. Перевагами запропонованої імпульсної газорозрядної лампи на молекулах йоду над прототипом є використання малокоштовного робочого середовища, спрощення конструкції розрядної трубки і відсутність відкладень непрозорого осаду на внутрішніх стінках колби. Розроблена лампа представляє інтерес для використання в технологічних процесах затверднення лаків і фарб на полімерній основі та фотолітичного окислення. На Фіг.1, представлена будова лампи і схема її живлення. Лампа складається з кварцової циліндричної трубки (1), у якої довжина була рівна 50см, віддаль між електродами 6м, внутрішній діаметр 1см та зовнішніх електродів розрядної трубки (2). Матеріалом розрядної трубки є кварц, який непрозорий в спектральному діапазоні 260-180нм. Кристали йоду високої чистоти були розміщені в частині газорозрядної трубки, що знаходилася за електродами і використовувалась в якості буферного об'єму. Під час експерименту газорозрядна трубка примусово охолоджувалась струменем повітря від вентилятора. Оцінки температури робочої частини кварцової трубки показали, що тиск насичених парів йоду при максимальній частоті повторення імпульсів збудження не переважає 100-200Па. Ємнісний розряд (3) запалювався з допомогою джерела високовольтних імпульсів (4) на основі наносекундного модулятора з водневим тиратроном та імпульсного кабельного трансфрматора. На виході джерела формувалися високовольтні імпульси амплітудою до 25кВ при частоті повторення 10-100Гц. До електродів розряду прикладався цуг високовольтних імпульсів загальною тривалістю 400нc. Тривалість півхвилі напруги за основою складала 30-40нc. Відкачування розрядної трубки до залишкового тиску та напуск інертно 90819 4 го газу здійснювалося за допомогою вакуумноїгазозмішувальної системи (5), що містила форвакуумний насос, вакуумні крани і балони з газами. Імпульсна газорозрядна лампа на молекулах йоду працює наступним чином. У відкачану до залишкового тиску повітря 10-1-10-3Па кварцову трубку, в якій міститься йод, напускають інертний газ. На один із зовнішніх електродів (2) подають високовольтні імпульси напруги від джерела (4). Другий електрод (2) заходиться при цьому під потенціалом землі. При цьому, між електродами в середині кварцової трубки запалюється ємнісний розряд. Під дією електронів плазми ємнісного розряду в результаті реакції електронного збудження: e+I2 I2(D')+е утворюються збуджені молекули йоду. При спонтанному розпаді цих збуджених молекул йоду випромінюється спектральна смуга з максимумом при довжині 342нм I2(D'-A'). Випромінювання же спектральної лінії атома йоду з довжиною хвилі 206нм не виходить за межі розрядної колби, оскільки її оболонка виготовлена із кварцу непрозорого в діапазоні довжин хвиль 260-180нм. Розрахунки питомих втрат потужності розряду на процеси електронного збудження молекул і атомів йоду в розряду на суміш «гелій-йод» з складом 800-100Па виявили, що при величині параметра E/N (де Е - напруженість електричного поля, a N концентрація газової суміші) рівному 50Тд складає біля 17% для збудження молекул і 7% для збудження атомів йоду електронами. Це підтверджує високу ефективність утворення збуджених атомів йоду в розряді та перспективність їх застосування в ультрафіолетових лампах. Спектр випромінювання імпульсної газорозрядної лампи на парах йоду при парціальних тисках неону і парів йоду рівних відповідно 12000 та 100200Па наведено на Фіг.. Суцільна лінія являє собою апаратний спектр, а переривчата лінія - істинний спектр випромінювання лампи з оболонкою із високоякісного ультрафіолетового кварцу (марки КУ), прозорого в діапазоні до 180нм. Заміна розрядної трубки із кварцу марки «КУ» на кварц, непрозорий в спектральній області 260-180нм, приводить до зменшення інтенсивності повного ультрафіолетового випромінювання в два рази, але в спектрі випромінювання залишається лише смуга 342нм молекули йоду. На Фіг.3 представлені залежності інтенсивності випромінювання лампи ємнісного розряду на молекулах йоду від парціального тиску неону (1), гелію (2) та криптону (3) при фіксованому парціальному тиску парів йоду - (100-200)Па і частоті імпульсів збудження 100Гц. Кожна крива на Фіг.3 і 4 реєструвалась для ємнісного розряду на свіжоприготовленій суміші «інертний газ-пари йоду». Найбільш оптимальним буферним газом у подвійній суміші був неон. Оптимальний парціальний тиск легких інертних газів (гелія або неону) знаходився у діапазоні (15-20)кПа. Використання криптону як буферного газу було на порядок менш ефективним ніж легких інертних газів. При збільшенні частоти повторення імпульсів збудження у діапазоні 10-100Гц інтенсивність випромінювання спектральної смуги молекули йоду в ємнісному 5 розряді на сумішах «гелій-пари йоду» і «неон-пари йоду» збільшувалась в 1,5-2,0 рази. Імпульсна газорозрядна лампа на молекулах йоду селективно випромінює лише на смузі 342нм I2(D'-A') і не випромінює в області жорсткого ультрафіолету, що дозволяє використовувати її в мікроелектроніці та фотомедицині. Джерела інформації: 90819 6 1. Ломаев М.И., Скакун B.C., Соснин В.Ф. Тарасенко В.Ф., Шитц Д.В., Ерофеев Μ.В. Эксилампы эффективные источники спонтанного УФ- и ВУФизлучения // Успехи физических наук. 2003. Т. 173. №2. С. 201-217. 2. Пикулев А.А., Цветков В.М. Исследование УФизлучения лампы барьерного разряда для смеси Xe/SF6, // Журнал технической физики. 2008. Т. 78, вып. 10. С. 83 - прототип. 7 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 90819 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601