Електророзрядна ексиплексна лампа з випромінюванням у синьо-зеленій області спектра

Реферат: UA 93417 U UA 93417 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до газорозрядної електроніки, світлотехніки і може бути використаний 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 є 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 того, в джерелі досягаються малі значення енергії -3 випромінювання (3 мДж) та ККД (6·10 %). Максимальна частота повторення імпульсів дорівнювала 0.1 Гц. Найближчим аналогом до запропонованої електророзрядної ексиплексної лампи є потужне джерело ультрафіолетового випромінювання, що складається з розрядного простору, яке заповнено газом наповнювачем. Розрядний простір формується двома трубчастими діелектриками, на поверхні одного діелектрика розміщено зовнішній електрод у вигляді дротяної сітки, всередині другої трубки знаходиться другий електрод у вигляді 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, один з електродів знаходиться всередині трубки. 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. Це призводить до втрати потужності випромінювання на поглинання та розсіювання випромінювання, що проходить крізь сітку і зменшує ККД пристрою; 2. Як газ наповнювача розрядного простору не включено пари диброміду ртуті з буферним газом, що забезпечує випромінювання з максимумом при довжині хвилі 502 нм [3]. Задачею винаходу є збільшення потужності випромінювання та розширення діапазону випромінювання в синьо-зелену спектральну область. Поставлена задача вирішується таким чином, що електророзрядна ексиплексна лампа з випромінюванням у синьо-зеленій області спектра, що містить об'єм з робочою сумішшю, який обмежено першою кварцовою трубкою, що зварена в торцях, і в якій розміщені два електроди, причому один із електродів розташований усередині другої кварцової трубки, яка відрізняється тим, що другий електрод розташований всередині першої кварцової трубки, 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 найближчим аналогом є збільшення потужності, 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 спектра складається з першої кварцової трубки 1 довжиною 200 мм, яка зварена в торцях. Зовнішній діаметр трубки складає 34 мм. Всередині трубки паралельно на проміжку 15 мм розміщені два вольфрамові електроди 4 круглого перерізу діаметром 5 мм, один із електродів 4 знаходиться у другій кварцовій трубці 3 з зовнішнім діаметрами 9 мм. Площа розрядної області 5 і довжина горіння об'ємного розряду складають 14×5 мм і 200 мм відповідно. Ексиплексна лампа з випромінюванням у синьо-зеленій області спектра працює наступним чином: у розрядну трубку 1 розміщують порошок диброміду ртуті у кількості 60 мг, відкачують -1 атмосферне повітря до тиску не більше 1.3310 Па і напускають 120 кПа гелію. При збудженні робочої суміші в розрядній області 5 бар'єрним розрядом імпульсами напруги з амплітудою 30 кВ, тривалістю 50 не і частотою слідування імпульсів накачки 1 кГц, що прикладалася між 1 UA 93417 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 електродами 4 висока напруга подавалась на електрод 4, що знаходився у кварцовій трубці, а другий електрод 4 був заземлений. 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 дибромiду ртуті створювався за рахунок нагріву робочої суміші при дисипації енергії імпульсно-періодичного розряду. Застосування в конструкції лампи паралельно розміщених двох електродів, один із яких розташований усередині кварцової трубки забезпечило вивід випромінювання з розрядної області лампи без поглинання та розсіювання на сітці, яка служить у прототипі зовнішнім електродом, приводить до збільшення потужності випромінювання на 5030 % (в залежності від того з якою прозорістю застосовується сітка) моноброміду ртуті HgBr* на В-Х - переході у синьо-зеленій області спектру з максимумом на довжині хвилі 502 нм На фіг. 3 наведено залежності потужності випромінювання від довжин хвиль. Застосування двох електродів 4, один із яких розташований усередині кварцової трубки 3 приводить до зростання середньої потужності випромінювання на 40 % (фіг. 3а) порівняно із значенням потужності при застосуванні сітки з прозорістю 60 % (фіг. 3б) як електрод, що розміщений на зовнішній поверхні кварцової трубки 1. -6 3 Середня потужність випромінювання з об'єму горіння розряду 14·10 м становить 170 мВт, значення коефіцієнта корисної дії по відношенню до вкладеної потужності 1.1 %, при частоті слідування імпульсів накачки 1 кГц, амплітуді імпульсів напруги 30 кВ, парціальному тиску гелію 120 кПа. Ефективність корисної моделі визначається тим, що порівняно з прототипом зменшились втрати потужності на поглинання та розсіювання у сітчастому електроді збільшено ККД та розширено діапазон випромінювання у синьо-зелену 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 С.П., Басов Н.Г., Зуев B.C., Леонов Ю.С., Стойлов Ю.Ю. Генерация на λ=502 нм при длительной световой накачке паров HgBr2 // Квантовая электроника. 1978. Т. 5, № 3. С. 684686. 2. Бажулин С.П., Бугримов С.Н., Камруков А.С, Кашников Г.Н., Козлов Н.П., Овчинников П.А., Опекан А.Г., Орлов В.К., Протасов Ю.С. Сине-зеленые 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). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Електророзрядна ексиплексна лампа з випромінюванням у синьо-зеленій області спектра, яка містить об'єм з робочою сумішшю, який обмежено першою кварцовою трубкою, що зварена в торцях, і в якій розміщені два електроди, причому один із електродів розташований усередині другої кварцової трубки, яка відрізняється тим, що другий електрод розташований всередині першої кварцової трубки, а як робоча 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. 2 UA 93417 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 3