лампа для получения мощного излучения в оптическом диапазоне спектра

Формула изобретения

Лампа для получения мощного излучения в оптическом диапазоне спектра, содержащая две коаксиально установленные цилиндрические трубки из диэлектрика, прозрачного на рабочей длине волны, образующие кольцевой разрядный промежуток с газовой средой, торцы которого закрыты кольцевыми электродами, один из которых соединен с металлическим электродом, размещенным на внутренней поверхности внутренней трубки и генератор накачки, подключенный к обоим кольцевым электродам, отличающаяся тем, что дополнительно введен второй металлический электрод, установленный на внешней поверхности наружной трубки и соединенный с другим кольцевым электродом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области светотехники и может быть использовано в установках, в которых для проведения фотостимулированных процессов требуется мощное излучение в необходимом для этого спектральном диапазоне.

Известно устройство для создания УФ-излучения, используемое в установках, где требуется мощное УФ-облучение материала, содержащее корпус из непрозрачного для УФ-излучения материала, основные электроды, систему предионизации и прозрачное в УФ-области спектра выходное окно (1). Недостатками такого устройства являются его конструктивная сложность и малая частота следования импульсов облучения (до 50 Гц), что ограничивает среднюю мощность излучения.

Известен также высокомощный источник, который используется для осуществления фотодиссоциативных и фотолюминесцентных процессов, а также в соответствующих технических приложениях. Источник содержит коаксиальное установленные, цилиндрические трубки из диэлектрика, прозрачного на рабочих длинах волн, пространство между трубками заполнено рабочим газом, расположенный во внутренней трубке цилиндрический электрод, наружный электрод, размещенный на части окружности наружной трубки, и генератор накачки, подключенный к обоим электродам (2).

Известен также цилиндрический эксимерный источник, содержащий две коаксиально установленные, цилиндрические трубки из диэлектрика, прозрачного на рабочей длине волны, пространство между трубками заполнено газовой средой, два металлических коаксиально расположенных электрода, один из которых перфорирован и размещен на внешней поверхности наружной трубки, а второй - сплошной и расположен во внутренней трубке, генератор накачки, подключенный к обоим электродам (3).

Недостатками указанных устройств являются неоднородность возбуждения рабочей среды поперечным разрядом и, как следствие, небольшая степень заполнения разрядной коаксиальной полости лампы излучающей плазмой. В подобных конструкциях для достижения требуемого уровня средней мощности приходится повышать частоту следования импульсов излучения до нескольких мегагерц. Однако, того же эффекта можно достичь при меньших частотах накачки, если при этом увеличивать импульсную мощность излучения.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой лампе является выбранная в качестве прототипа лампа для получения мощного излучения в оптическом диапазоне спектра, содержащая две коаксиально установленные, цилиндрические трубки из диэлектрика, прозрачного на рабочей длине волны, образующие кольцевой разрядный промежуток с газовой средой, торцы которого закрыты кольцевыми электродами. Один из кольцевых электродов соединен с металлическим электродом, размещенным на внутренней поверхности внутренней трубки. К обоим кольцевым электродам подключен генератор накачки (4).

В известной лампе на внешней поверхности трубки формируется поверхностный разряд, который облегчает формирование разряда между коаксиально расположенными, диэлектрическими трубками, а также позволяет увеличивать разрядный промежуток. Однако, при увеличении рабочего давления, что необходимо для повышения импульсной мощности излучения, в известной лампе разряд прижимается к поверхности внутренней трубки и возбуждается только часть объема с газовой смесью.

Задачей настоящего изобретения является повышение импульсной мощности излучения лампы для получения мощного излучения в оптическом диапазоне спектра.

Указанная задача достигается тем, что в лампе для получения мощного излучения в оптическом диапазоне спектра, содержащей две коаксиально установленные цилиндрические трубки из диэлектрика, прозрачного на рабочей длине волны, образующие кольцевой разрядный промежуток с газовой средой, торцы которого закрыты кольцевыми электродами, один из которых соединен с металлическим электродом, размещенным на внутренней поверхности внутренней трубки, и генератор накачки, подключенный к обоим кольцевым электродам, согласно изобретению дополнительно введен второй металлический электрод, установленный на внешней поверхности наружной трубки и соединенный с другим кольцевым электродом.

На чертеже схематично представлена заявляемая лампа для получения мощного излучения в оптическом диапазоне спектра.

Лампа содержит две коаксиально установленные, цилиндрические трубки: наружную 1 и внутреннюю 2. Трубки 1 и 2 выполнены из диэлектрика, прозрачного на рабочей длине волны. Пространство между трубками 1 и 2 заполнено газовой средой. Лампа так же содержит два металлических, коаксиально расположенных электрода 3 и 4. Электрод 3 размещен на внешней поверхности трубки 1, а электрод 4 на внутренней поверхности трубки 2. Электроды 3 и 4 подключены к генератору накачки 5. Торцы трубки 1 герметично закрыты и соединены с трубкой 2 двумя кольцевыми электродами 6 и 7, попарно соединенными с металлическими электродами 3 и 4.

Предлагаемая лампа работает следующим образом.

При срабатывании генератора накачки 5 импульс напряжения подается на электроды 3, 4 и на попарно соединенные с ними кольцевые электроды 6, 7. При этом электрическое поле между внутренним и внешним электродами 3 и 4 наибольшее, поэтому в промежутке между диэлектрическими трубками 1, 2 возникает объемный разряд, который при увеличении длительности импульса накачки может содержать большое количество микроканалов. Объемный разряд и микроканалы облегчают развитие между кольцевыми электродами 6, 7 объемного разряда, что повышает степень заполнения коаксиальной полости между трубками 1, 2 и электродами 6, 7 излучающей плазмой и увеличивает импульсную мощность лампы. Кроме того, при этом может увеличиваться длительность импульса излучения, так как без кольцевых электродов 6, 7 она ограничена величиной емкости между коаксиальными диэлектрическими трубками 1 и 2.

Экспериментальные исследования заявляемой лампы для получения мощного излучения в оптическом диапазоне показали, что в сравнении с устройством аналогичного назначения (прототип) заявляемое устройство повышает импульсную мощность излучения и степень заполнения коаксиальной полости лампы с рабочим газом излучающей плазмой. Например для оптимальных рабочих смесей, содержащих буферный газ Nе, рабочий газ Kr и дополнительный газ HCl при одинаковой частоте накачки 100 Гц и одинаковых уровнях удельной энергии, запасаемой в накопительной системе генератора накачки 5, средняя мощность лампы с поперечным разрядом (прототип) составляла 6,1 мВт,в а для заявляемой лампы с поперечным и продольным разрядами 10,6 мВт.