ЛАМПА КВАРЦЕВАЯ

Изобретение касается светотехнических устройств электрорадиотехники, в частности лампы газоразрядной ртутной кварцевой ультрафиолетовой, и может быть использовано в составе аппаратов ультрафиолетового облучения в медицине, а также в технологических системах, требующих источник ультрафиолетового излучения, например, в электронике и спектроскопии и др.
Известна лампа, колба которой выполнена из кварцевого стекла и заполнена инертным газом с дозированным количеством ртути, с двумя электродными сборками, каждая из которых соединена с фольгой контактной электродной и контактом электродным, заштампованными в колбу с противоположных концов по фольге контактной электродной, электроды электродных сборок выполнены из многошаговой спирали, а на внешнюю поверхность колбы лампы нанесено селективнопропускающее покрытие (Лампа кварцевая безозоновая. Патент РФ №2176117, 27.12.2000 г.).
Недостатком такого решения является невозможность развития высокой мощности ультрафиолетового излучения, а также низкий коэффициент отдачи лампы (отношение мощности излучения к потребляемой мощности).
Наиболее близким по технической сущности является лампа кварцевая ультрафиолетовая, колба которой выполнена из кварцевого стекла, на внешнюю поверхность которой нанесено селективнопропускающее покрытие, заполнена инертным газом с дозированным количеством ртути, с двумя электродными сборками, в составе электрода горения и электрода зажигания, каждый из которых закреплен на электродной ножке и соединен с фольгой контактной электродной заштампованной в колбу с контактом электродным, электроды горения выполнены из неоднократно скрученной спирали, с покрытием, понижающим работу выхода электронов (Лампа кварцевая ультрафиолетовая. Патент на изобретение РФ №2208875 от 27.12.2001 г.).
Недостатком такого решения является затруднение или невозможность зажигания при низких температурах.
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков, повышение мощности излучения, и обеспечение устойчивого включения и работы лампы при низких температурах.
Поставленная задача решается тем, что в лампе кварцевой, колба которой выполнена из кварцевого стекла, на внешнюю поверхность которой нанесено селективнопропускающее покрытие, заполнена инертным газом с дозированным количеством ртути, с двумя электродными сборками, в составе электрода горения и электрода зажигания, каждый из которых закреплен на электродной ножке, соединен с фольгой контактной электродной и с контактом электродным, электроды горения выполнены из неоднократно скрученной спирали с покрытием, понижающим работу выхода электронов, электроды зажигания также выполнены из неоднократно скрученной спирали с покрытием, понижающим работу выхода электронов, дополнительно в колбу лампы дозировано добавлена соль цезия, а на наружную поверхность электродных участков колбы лампы нанесено отражающее покрытие двуокисью циркония.
На фиг.1 представлена схема лампы, где показаны 1 колба кварцевая, с наружным селективнопропускающим 2 и отражающим 3 покрытием, с первой 4 и второй 5 электродной сборкой в составе первого 6 и второго 7 контактов электродных, первой 8 и второй 9 фольги контактной электродной, первой 10 и второй 11 ножки электродной, электрода 12 горения и электрода 13 зажигания.
Лампа кварцевая выполнена следующим образом. Осуществляется подготовка электродной сборки 4 и 5. Спираль электродов 12 горения изготавливается из вольфрамовой нити скручиванием ее в спираль с минимально возможным шагом. Из полученной спиральной нити скручивается следующая спираль уже большим шагом, чем предыдущая. Затем из уже полученной неоднократно скрученной спирали скручивается собственно электрод 12 горения. Выполненная многошаговая вольфрамовая спираль, электрода горения, покрывается веществом, понижающим работу выхода электронов, например суспензией на основе окиси иттрия. В результате того, что спираль электрода 12 горения имеет сложную многошаговую конструкцию, обладает достаточной площадью поверхности для формирования дугового разряда горения и несет на себе покрытие понижающее работу выхода электронов значительно больше, чем при изготовлении электрода из одношаговой спирали простой конструкции. Такая конструкция спирали электрода облегчает процесс зажигания лампы и понижает ток, необходимый для формирования газоразрядного процесса и увеличивает мощность излучения.
Таким же образом изготавливается электрод 13 зажигания, но с меньшим количеством витков скрученной спирали. Такое решение электрода зажигания облегчает процесс зажигания лампы и увеличивает надежность включения при изменении температурных режимов, например, при понижении температуры окружающей среды ниже 15°С включение газоразрядных ламп затруднено, или невозможно.
Спираль электрода 12 горения и электрода 13 зажигания электродных сборок 4 и 5 закрепляется, соответственно, на молибденовых ножках: первой 10 и второй 11 ножке электродной, которые приварены к молибденовой фольге: первой 8 и второй 9 фольге контактной электродной. Затем к молибденовой фольге привариваются контакты электродные соответственно первого 6 и второго 7 контактов электродных.
Изготовленные таким образом первая 4 и вторая 5 электродные сборки завариваются в колбу 1 лампы, из кварцевого стекла с торцов таким образом, что электроды 12 и 13, закрепленные на ножках 10 и 11 помещаются внутри колбы, а заварка электродной сборки в кварцевую колбу осуществляется по фольге 8 и 9 контактной. Такое решение предотвращает выход лампы из строя из-за возможности, так называемой, натекание атмосферного воздуха через место заварки электродной сборки в кварцевую колбу лампы.
После технологического прогревания электродов 12 и 13 током высокой частоты происходит дополнительная откачка лампы, заполнение инертным газом с дозированным количеством ртути и соли цезия.
Конструктивные особенности электрода зажигания совместно с введением дозированного количества соли цезия дополнительно к дозированному количеству ртути облегчает формирование тлеющего разряда в момент включения лампы и обеспечивает устойчивое включение и работу газоразрядной ртутной кварцевой лампы даже при отрицательных температурах.
После завершения сборки лампы осуществляют заварку технологического канала, место расположения которого из-за непринципиального значения на фиг.1 не показано. Количество ртути в лампе, а также используемый инертный газ и его давление определяется требованиям к мощности лампы.
В момент включения лампы между электродом зажигания и электродом горения формируется тлеющий разряд, который разогревает электрод горения и за счет лавинообразного выхода электронов между электродами горения электродных сборок 4 и 5 формируется дуговой разряд и лампа зажигается.
Следующим этапом проводится технологическая тренировка лампы на стенде включения и проверка ее электрических параметров.
После контроля работоспособности лампы и ее параметров осуществляют процесс «легирования» поверхности колбы лампы кремний-титановой композицией, исключающей возможность формирования излучения в коротковолновой озонообразующей части ультрафиолетового спектра.
Для этого приготавливается специальный раствор селективно пропускающего покрытия состоящий из основных компонентов содержащих кремний и титан.
После нанесения кремний-титанового покрытия на поверхность колбы лампы ее нагревают.
Прогревание колбы лампы позволяет сформировать пленку на поверхности колбы лампы, содержащую титан в окиси кремния, т.е. получить кварцевую пленку на поверхности колбы «легированную» титаном. Такая пленка устойчива к внешним воздействиям и сохраняется на поверхности колбы лампы весь срок ее службы.
Кристаллизация титановых включений в процессе нагревания позволяет создать защитную кристаллическую решетку молекул титана в покрытии, которая сдвигает спектр ультрафиолетового излучения в более длинноволновую ее часть.
Затем осуществляют процесс нанесения на электродные участки лампы отражающего покрытия двуокисью циркония. Отражающее покрытие увеличивает температуру коронного разряда за счет внутреннего отражения в момент зажигания лампы, выполняет стабилизирующую роль при формировании дугового разряда выхода лампы на рабочий режим и способствует увеличению мощности излучения лампы во время работы.
После операции нанесения покрытия осуществляют контроль мощности излучения и спектральных характеристик лампы.
Таким образом достигается устойчивые зажигание и работа лампы даже при отрицательных температурах.
Испытания показали высокие технические параметры, удовлетворяющие требованиям изделия, Лампа кварцевая «ЛУФИС» в составе светолечебного облучателя «СОЛИС» утверждены Росздравнадзором РФ для производства и практического применения в медицинской практике.