ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ИСТОЧНИК ИЗЛУЧЕНИЯ

Полезная модель относится к газоразрядным источникам излучения, в частности, к лампам емкостного и барьерного разряда, излучающим на переходах эксимерных и эксиплексных молекул и может быть использована в различных областях науки и техники, в частности, в медицине и в фотохимии.
Традиционно в лампах емкостного разряда разряд зажигается в цилиндрической колбе между двумя электродами, расположенными на поверхности, и представляет собой столб плазмы, расположенный по оси колбы от одного электрода до второго [2]. Излучение лампы емкостного разряда распространяется радиально во все стороны, и для эффективного облучения плоского объекта необходимо использовать рефлектор. Получение однородного распределения интенсивности падающего излучения на плоский объект является сложной задачей, где необходимо использовать рефлектор сложной конструкции.
В лампах барьерного разряда излучение выводится также радиально сквозь перфорированный электрод [1]. Однако этого недостатка лишена лампа барьерного разряда, содержащая колбу, образованную диэлектрическими трубками, с размещенными на них цилиндрическими протяженными электродами-отражателями, образующими разрядный промежуток, выходное окно и импульсный источник питания [3]. В этой конструкции лампы диэлектрические трубки расположены соосно и соединены в торце внешней трубки выходным окном, а противоположный конец внутренней трубки заглушен, при этом дополнительно в разрядный промежуток введена диэлектрическая трубка. При такой конструкции газовый разряд концентрировался около выходного окна и обеспечивал максимальный выход оптического излучения.
Описываемый в [3] газоразрядный источник излучения является наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату, однако он имеет существенный недостаток - сложность конструкции. Также в такой конструкции благодаря протеканию разряда только около торца внутренней трубки распределение интенсивности по поверхности окна не однородно.
Таким образом, среди существующих источников излучения на основе барьерного и емкостного разряда не существует простого устройства с хорошей однородностью распределение интенсивности излучения по поверхности выходного окна, которое не покрыто перфорированным электродом, что важно, например, при использовании в медицинских целях.
Задачей полезной модели является получение однородно распределенного по интенсивности излучения, выводимое через выходное окно и продуцированное электрическим разрядом в газе с помощью простого устройства.
Указанная задача достигается тем, что газоразрядный источник излучения содержит колбу, образованную двумя соосными трубками разного диаметра из диэлектрика, и заполненную газовой смесью или одним газом, с плоским выходным окном, установленном в торце трубки большего диаметра, и два цилиндрических электрода, размещенные на внешних поверхностях трубок, и импульсный источник питания, подключенный к этим электродам. Согласно полезной модели, цилиндрические трубки расположены за другом соосно и соединены между собой.
Кроме того, электрод, размещенный на трубке меньшего диаметра, может охватывать и переход к трубке большего диаметра, тем самым увеличивать емкость этого электрода, что дает возможность не увеличивая частоту и амплитуду импульсов возбуждения, вложить большую мощность в разряд и получить большую мощность оптического излучения. Набегающий на переход электрод может частично выполнять функцию отражателя оптического излучения сторону окна.
При такой простой конструкции путем изменения мощности возбуждения лампы за счет изменения амплитуды и часты импульсов, есть возможность регулировки как суммарной по выходному окну мощности излучения, так и распределения интенсивности по поверхности выходного окна. Это происходит благодаря изменению плотности газоразрядной плазмы, как на оси, так и на периферии лапы.
На фиг.1 изображен газоразрядный источник излучения.
Колба источника излучения выполнена из разного диаметра диэлектрических соосных трубок 1, 2, соединенных переходом 3, и выходного окна 4, прозрачного на рабочей длине волны. В полости колбы содержится газовая среда 5. На наружных поверхностях трубок 1 и 2 размещены металлические электроды 6 и 7, соединенные с источником питания. Металлический электрод 6 может в некоторой степени набегать на переход 3, этим самым, увеличивать емкость электрода 6 и частично выполнять функцию отражателя оптического излучения 8 сторону окна 4.
Устройство работает следующим образом.
При включении источника питания на электроды 1 и 6 подаются импульсы напряжения, происходит зажигание емкостного разряда 4 в рабочем газе и продуцирование излучения 8 через выходное окно 7. Разряд 4 представляет собой плазменный столб, который начинается в трубке 2 и заканчивается, расширяясь в трубке 6. Исходя из оптимальных параметров смеси газов, его давления и параметров импульсов возбуждения газа достигается высокая однородность интенсивности излучения по выходному окну.
Пример конкретного выполнения заявляемой полезной модели.
2
2
Колба источника излучения была изготовлена из кварцевой трубки 1 диаметром 32 мм и длиной 32 мм, кварцевой трубки 6 диаметром 40 мм и длиной 38 мм и переходом 3 из кварца длиной 17 мм. Трубка 6 заканчивалась с торца выходным окном 7. С другой стороны колбы трубка 1 заглушается с торца. Колба была заполнена смесью газов Xe и Cl в соотношении 50/1 при общем давлении 16 мм рт.ст. На электроды от источника питания подавалось напряжение в форме коротких импульсов с частотой от 20 до 100 кГц, что обеспечивало плотность мощности ультрафиолетового излучения на выходном окне от 6 до 23 мВт/см. Устройство излучало полосу эксиплексной молекулы XeCl* с шириной на полувысоте 12 нм. Мощность возбуждения лампы варьировалась путем изменения амплитуды и часты импульсов, при этом менялось как суммарная по выходному окну мощность излучения, так и распределение интенсивности по поверхности выходного окна.
2
2
Возможность изменения распределения интенсивности по поверхности выходного окна (от 5 на периферии и 23 мВт/см в центре до 17 на периферии и 19 мВт/см в центре) является очень важной для медицинских приложений, в частности для лечения кожных заболеваний, где необходимо облучать участки кожи разного размера.
Таким образом, исследования источника излучения показали, что в сравнении с устройством аналогичного назначения [3] источник обеспечивает однородность распределения интенсивности оптического излучения по выходному окну, является конструктивно более простым.
В силу перечисленных выше свойств описываемый газоразрядный источник излучения может использоваться в медицинских приложениях, в частности, для лечения кожных заболеваний, как портативный УФ облучатель. Дополнительно важным свойством от других аналогов [4] описываемый газоразрядный источник излучения не содержит перфорированного электрода на выходном окне, а это значит, что выходное окно будет легко дезинфицировать.
Источники информации, принятые во внимание:
1. Ломаев М.И., Скакун B.C., Соснин Э.А., 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.
2. Соснин Э.А., Ерофеев М.В., Тарасенко В.Ф., Шитц Д.В. Эксилампы емкостного разряда // Приборы и техника эксперимента. - 2002. - №6. - С.118-119.
3. Тарасенко В.Ф., Ерофеев М.В., Ломаев М.И., Шитц Д.В., Соснин Э.А. Лампа для получения импульсов излучения в оптическом диапазоне спектра // Патент RU 2195044 C2. Приоритет 01.02.2001. Рег. 20.12.2002. Опубл. 20.12.02 Бюл. 35.
4. Соснин Э.А., Ерофеев М.В., Тарасенко В.Ф., Скакун B.C., Шитц Д.В., Ломаев М.И., Тибаут М., Лаурент М. Источник излучения // Патент RU 2271590 C2. Приоритет 15.03.2005. Опубл. 10.03.2006. Бюл. 7.