ультрафиолетовая озонирующая лампа
Классы МПК: | H01J61/20 ртути H01J61/72 в которых основным светоизлучающим наполнением являются пары легкоиспаряемых металлов, например ртути |
Автор(ы): | Александров Михаил Сергеевич, Воронов Алексей Михайлович, Иванов Валерий Сергеевич, Чистяков Александр Борисович |
Патентообладатель(и): | Александров Михаил Сергеевич, Воронов Алексей Михайлович, Иванов Валерий Сергеевич, Чистяков Александр Борисович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-10-06 публикация патента:
20.03.1997 |
Использование: в газоразрядных источниках излучения, а именно в газоразрядных ртутных лампах, предназначенных для генерации озона. Сущность изобретения: ртутная лампа состоит по крайней мере из кварцевой оболочки с наполнителями, эффективно пропускающей излучение в дальнем ультрафиолетовом диапазоне. При возбуждении генерируется излучение ртути с длиной волны 185 и 254 нм. Состав и давление наполнителей, а также давление ртути выбраны на основании критерия максимальной концентрации озона, генерируемого лампой, с учетом конструктивных параметров и параметров возбуждения разряда. 6 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6
Формула изобретения
Ультрафиолетовая озонирующая лампа, состоящая по крайней мере из кварцевой оболочки, эффективно пропускающей излучение в дальнем ультрафиолетовом диапазоне с наполнителями, при возбуждении генерирующая излучение ртути с длиной волны 185 и 254 нм, отличающаяся тем, что состав и давление наполнителей, а также давление ртути выбраны в области максимума функции![ультрафиолетовая озонирующая лампа, патент № 2075794](/images/patents/397/2075794/2075794-10t.gif)
где W полная мощность излучения лампы (W W1 + W2);
W1 мощность излучения резонансной линии ртути 185 нм;
W2 мощность излучения резонансной линии ртути 254 нм.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области газоразрядных источников излучения, в частности к источникам излучения, предназначенным для генерации озона в кислородосодержащей среде. Газоразрядная лампа низкого давления, заполненная парами ртути и инертного газа, эффективно преобразует подводимую электрическую энергию в световую энергию ультрафиолетового диапазона. До 90% энергии излучения ртутной лампы низкого давления содержится в резонансных линиях ртути с длиной волны 185 и 254 нм, причем интенсивность линии 254 нм, как правило, в несколько раз выше. Интенсивность резонансного излучения лампы зависит от ряда параметров лампы, которые могут быть разделены на три группы: 1) конструктивные параметры (геометрические размеры лампы, материал стенок); 2) параметры возбуждения разряда (способ возбуждения электродный или безэлектродный, временная зависимость тока через лампу); 3) наполнение (давление паров ртути, давление и состав наполнителей). Как правило, создание ультрафиолетовых источников излучения имеет целью увеличение мощности излучения в дальнем ультрафиолетовом диапазоне. Известны изобретения, где цель изобретения увеличение интенсивности в дальнем ультрафиолетовом диапазоне достигается за счет конструктивных изменений источника излучения [1]Известно также изобретение [2] в котором предлагается безэлектродная лампа в виде колбы для получения относительно высокой выходной мощности в дальнем ультрафиолетовом диапазоне, состоящая из кварцевой оболочки, заполненной ртутью в количестве от 0,5 до 0,9 мкл на 1 мм3. В вышеназванных примерах ультрафиолетовая ртутная лампа использовалась как источник света и поэтому оптимизация ее параметров проводилась с целью увеличения светового потока. Резонансное излучение ртути 185 нм способно диссоциировать молекулярный кислород, что позволяет использовать ртутную лампу в качестве основного элемента фотохимического генератора озона, в котором излучение лампы инициирует цепочку реакций в кислородсодержащей среде, приводящую к образованию озона. Озонирующая способность ртутной лампы позволяет сформулировать другой критерий к выбору параметров лампы - максимальную концентрацию генерируемого в ходе фотохимических реакций озона. Задачей настоящего изобретения является создание лампы, обеспечивающей максимальную озонирующую способность при ее использовании в генераторах озона. В настоящем изобретении предлагается ультрафиолетовая озонирующая лампа, состоящая по крайней мере из кварцевой оболочки, эффективно пропускающей излучение в дальнем ультрафиолетовом диапазоне с наполнителями, при возбуждении генерирующая излучение ртути с длиной волны 185 и 254 нм. В соответствии с изобретением состав и давление наполнителей, а также давление ртути выбраны в области максимума функции
![ультрафиолетовая озонирующая лампа, патент № 2075794](/images/patents/397/2075794/2075794-2t.gif)
где W полная мощность излучения лампы (W W1 + W2),
W1 мощность излучения резонансной линии ртути 185 нм;
W2 мощность излучения резонансной линии ртути 254 нм. На фиг. 1 показана зависимость мощности излучения резонансных линий ртути 185 нм (W1) и 254 нм (W2) от давления инертного газа аргона. На фиг. 2 зависимость отношения мощности излучения резонансной линии ртути 185 нм к мощности излучения резонансной линии ртути 254 нм (
![ультрафиолетовая озонирующая лампа, патент № 2075794](/images/patents/397/2075014/916.gif)
![ультрафиолетовая озонирующая лампа, патент № 2075794](/images/patents/397/2075014/916.gif)
![ультрафиолетовая озонирующая лампа, патент № 2075794](/images/patents/397/2075794/2075794-3t.gif)
![ультрафиолетовая озонирующая лампа, патент № 2075794](/images/patents/397/2075794/2075794-4t.gif)
При давлении, близком к атмосферному в стационарных условиях, решение системы кинетических уравнений, написанных на основании приведенной схемы реакций, показывает, что концентрация генерируемого озона не зависит от мощности резонансного излучения линий 185 и 254 нм, а определяется лишь отношением мощности излучения этих линий.
![ультрафиолетовая озонирующая лампа, патент № 2075794](/images/patents/397/2075794/2075794-5t.gif)
где
![ультрафиолетовая озонирующая лампа, патент № 2075794](/images/patents/397/2075014/916.gif)
A функция, зависящая от констант скоростей реакций (1) (16), сечений поглощения кислородом и озоном резонансного излучения ртути 185 и 254 нм и концентраций кислорода и азота. Анализ системы кинетических уравнений в нестационарном случае показывает, что время перехода облучаемой системы в стационарное состояние (
![ультрафиолетовая озонирующая лампа, патент № 2075794](/images/patents/397/2075016/964.gif)
![ультрафиолетовая озонирующая лампа, патент № 2075794](/images/patents/397/2075794/2075794-6t.gif)
При фиксированных конструктивных параметрах лампы и параметрах возбуждения разряда спектр излучения ртутной лампы определяется лишь параметрами наполнения, а именно давлением паров ртути и составом и давлением прочих наполнителей. Для создания максимальной концентрации озона в проточном реакторе необходима ртутная лампа с параметрами наполнения, обеспечивающими максимум функции F, определяемой как произведение
![ультрафиолетовая озонирующая лампа, патент № 2075794](/images/patents/397/2075794/2075794-7t.gif)
![ультрафиолетовая озонирующая лампа, патент № 2075794](/images/patents/397/2075794/2075794-8t.gif)
определении зависимостей W1 и W2 от параметров наполнения;
расчете функции параметров наполнения D и W;
определении максимума функции
![ультрафиолетовая озонирующая лампа, патент № 2075794](/images/patents/397/2075794/2075794-9t.gif)
выборе параметров наполнения, соответствующих максимуму функции F.
Класс H01J61/72 в которых основным светоизлучающим наполнением являются пары легкоиспаряемых металлов, например ртути