DK147650B - Ultraviolet-straalingskilde - Google Patents

Description

147650

Opfindelsen angår et apparat til frembringelse af ultraviolet stråling med høj spektral stråletæthed, ved hvilket strålingen frembringes i et udladningsrør med en termoemissiv katode og et udladningsrum samt med en kviksølv-argonfyldning ved en vægtstabiliseret jævnstrøms-luftartsudladning ved et tryk P„ af kviksølvet -3 -1 mellem 5 · lo og 5 · lo Torr og en strømtæthed j af udladnings- 2 strømmen I mellem 1 og 25A/cm .

Et sådant apparat, der kort betegnes højstrøms-lavtryks-UV-strålingskilde, er kendt f.eks. fra US patentskrift nr. 3.679.928. Den kendte strålingskilde skal tjene til frembringelse af UV-stråling,navnlig med bølgelængder under 2300 Ångstrom (Å),og anvendes til stimulering af fotokemiske reaktioner. Den kendte strålingskilde har imidlertid ikke vundet udbredelse på markedet, antagelig fordi den på grund af plasmasvingninger har tilbøjelighed til instabilitet, og på grund 2 147650 af en i forhold til UV-udbyttet for høj effektoptagelse ikke tillader økonomisk akceptable levetider.

Svagstrøms-lavtryks-UV-strålingskilder er velkendte fra lysstofrørteknikken. Således kendes der f.eks. fra US patentskrift nr. 3.117.248 en UV-strålingskilde med en kviksølv-gasudladning, ved hvilken den under udladningen fra anoden til katoden pumpede kviksølvdamp kan strømme tilbage til anoden gennem en ledning, der forbinder katoderummet med anoderummet. En lignende kilde kendes fra US patentskrift nr. 3.617.792, hvor tilbagestrømningsledningen omslutter udladningsrøret koncentrisk.

Endelig kendes der også mangfoldige kviksølv-højstrømshøj tryk- og -lavtrykbrændere til Raman-spektroskopi (se f.eks. Brandtmiiller-Moser, Einfuhrung in die Raman-Spektroskopie, Steinkopf-Verlag, 1962, side 144-159, 284-285, 298-3o3). Disse brændere bliver dog praktisk taget udelukkende udført for længere bølgelængder, nemlig over 4000 Å, og er ikke egnet til frembringelse af stråling i det fjerne ultraviolette. løvrigt drejer det sig ved de kendte brændere overvejende om laboratorieapparater, der ikke kommer i betragtning til en teknisk-økonomisk indsats.

Opfindelsen går ud på at tilvejebringe en UV-strålingskilde med høj spektral stråletæthed, navnlig til bølgelængden X= 2537 Å, som under tekniske og økonomiske aspekter er velegnet til industriel anvendelse.

Denne opgave løses ved et apparat af den indledningsvis angivne art, som ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved, at udladningsrøret omfatter et trykudligningsrum, som forbinder katoderummet med anoderummet, og at summen af voluminerne af katoderummet, anoderummet og trykudligningsrummet er større end voluminet af udladningsrummet, at trykket PAr af argonet ligger på en værdi mellem o,ol og lo Torr, og at kviksølvets tryk PHg. ved konstant udladningsstrømtæthed jø ved hjælp af et reguleringsorgan er reguleret ind på en sådan værdi, at udbyttet ^ af linien med bølgelængden 2537 Å, dvs. forholdet mellem den spektrale strålingseffekt for bølgelængden λ= 2537 Å og den i udladningen indfødede elektriske effekt, andrager mindst 8o% af udbyttemaksimum 1 max for den indstillede strømtæthed jg.

Med apparatet ifølge opfindelsen er det for første gang muligt at tilpasse strålingseffekten til det materiale, der skal bestråles, ved indstilling af udladningsstrømtætheden j og alligevel ved tilsvarende variation af kviksølvtrykket til stadighed at holde sig i nærheden af maksimum for UV-udbyttet, hvilket er af den største 147650 3 betydning ikke blot for økonomien, men også for en optimal levetid af strålingskilden. Den ifølge opfindelsen foreslåede særlige tilrettelæggelse af voluminerne af udladningsrummet og anode-,katode-og trykudligningsrummet bevirker en forhindring af plasmasvingninger og dermed opnåelse af en stabil brændeproces og endvidere af ensartet tryk af udladningsmediet, der alene er bestemt af systemets koldeste sted. Det ifølge opfindelsen foreslåede argontryk bevirker, at lampen kan tændes uden urimeligt stor effekt, og at en gennemtæn-ding fra katoden til anoden gennem trykudligningsrummet ikke desto mindre hindres vidtgående. Argontrykket ligger i praksis som regel mellem o,ol og o,lo Torr.

Yderligere kendetegn dg fordele ved opfindelsen fremgår af de i det følgende under henvisning til figurerne forklarede udførelsesformer. På tegningen viser: fig. 1 et udladningsrør med M-formet udladningsrum, fig. 2 et udladningsrør med skruelinieformet udladningsrum, fig. 3 et udladningsrør med U-formet udladningsrum og reguleringsorganer til indstilling af udladningsstrømmen og kviksølvtrykket, fig. 4 katode-,anode- og trykudligningsrummet i enkeltheder, fig.4a en variant af anoderummet, fig.4b en afbildning som i fig. 4, men uden den der viste særlige udførelsesform for trykudligningsrummet, fig.4c en anden særlig udførelsesform for trykudligningsrummet ifølge opfindelsen, fig.4d en tredie særlig udførelsesform for trykudligningsrummet ifølge opfindelsen, fig. 5 et udladningsrør med tænde- og strømfødeenhed, fig. 6 de i strømfødeenheden opstående strømme og spændinger, fig. 7 den til frembringelse af tændimpulserne for strøm-fødeenheden tjenende reguleringsindsretning, fig. 8 målekurver for driftsparametre for et apparat ifølge opfindelsen, fig. 9 sammenhængen mellem udladningsstrømtætheden jQ °g den kviksølvtrykket bestemmende temperatur , der må iagttages for at opnå en optimal drift af apparatet ifølge opfindelsen, 4 147650 fig. lo en første udførelsesform for udladningsrøret med bag hinanden liggende elektroderum, og fig. 11 en anden udførelsesform med bag hinanden liggende elektroderum.

I fig. 1 er der vist et udladningsrør 1, som har et katoderum 2, et anoderum 3, et trykudligningsrum 4, der forbinder katoderummet og anoderummet, og et M-formet udladningsrum 5.

I fig. 2 er der vist en variant af det i fig. 1 viste udladningsrør .1, hvor udladningsrummet 5 er skruelinieformet.

. Udladningsrøret i fig. 1 tjener til fladebestråling, medens udladningsrøret i fig. 2 tjener til bestråling af i skrueliniens akse anbragt materiale.

Som nærmere vist i fig. 3,4 og 4a indeholder udladningsrøret 1 i katoderummet 2 en katode 9 og i anoderummet 3 en anode lo.

Katoden 9 er termoemissiv eller termionisk, dvs. den emitte-rer elektroner ved opvarmning. Den kan være direkte eller indirekte opvarmet. Den består f.eks. af en skruelinieformet nikkel-netstrimmel med BaO-overtræk. Den er omgivet af en skål 24, der er åben i retning mod udladningsrummet 5. Derved virker katoden 9 som en hulkatode. Skålen 24 kan også bestå af nikkel. Den kan være ledende forbundet med den ene ende af katoden 9.

I fig. 4 er anoden lo et grafitlegeme, der til forøgelse af overfladen for at forbedre kølingen er bægerformet. Da anoden lo under udladningen er udsat for et elektronbombardement med høj energi og derved bliver meget varm, er grafitlaget overtrukket med et hårdtkullag, en pyrografitbelægning 19. Denne er fuldstændig uporøs og hindrer, at anoden ved opvarmningen afgiver fremmedstoffer eller udsættes for sput-tering. Pyrografitbelægningen 19 er forsynet med en zirkonbelægning 2o. Derved bliver ikke blot anodens udstrålingsevne forbedret, men der fås også en meget virksom getter.

I fig. 4a er anoden lo fremstillet af massiv-molybdæn i form af en plade. Por .at forøge overfladen og forbedre kølingen, navnlig ved stråling, er overfladen forsynet med riller, ribber eller lignende ujævnheder. Anvendelsen af molybdæn som højtsmeltende metal er særlig hensigtsmæssig, fordi molybdæn, f.eks. i modsætning til wolfram, bedre lader sig bearbejde. Også anoden lo af massiv-molybdæn kan forsynes med en zirkonbelægning 2o. Udladningsrøret 1 er fyldt med argon med et tryk mellem 0,01 og 0,1 Torr og kviksølv. Medens ihdfyldningen af luftformet argon ikke volder problemer, findes der til indføring af kviksølvet, der som bekendt er flydende ved stuetemperatur, en kviksølvdispenser 22. Denne består af en metalrende 21 med en kviksølv-aluminium-zirkon-forbindelse, som er stabil ved stuetemperatur. Først ved opvarmning til 5 147650 900°C nedbrydes forbindelsen.

Kviksølvet bliver derved frigjort og kondenseres på det koldeste sted 8 i udladningsrøret 1, fortrinsvis i trykudligningsrumrr.et 4, som kviksølvdråber 23 (fig. 3). Zirkon-aluminiumforbindelsen opretholdes som getter.

Såvel katoden 9 som anoden lo er omgivet af hulcylindre 11, 12/ f.eks. af nikkel. Disse hulcylindre tjener som termiske skjold. For at der ikke skal fremkomme noget spændingsfald til den tilhørende elektrode 9 eller lo, hvilket ville bevirke en sputtering (katodeforstøvning) er hulcylindrene 11,12 ophængt elektrisk isoleret, således at deres potential "svømmer".

Udladningsrummet 5 er cylindrisk og har en indvendig diameter D på 4 ... 2o mm.

Opfindelsen beror for en stor del på den erkendelse, at det for en optimal drift af UV-strålingskilden er påkrævet, at kviksølvtrykket P„ for bestemte værdier jn af udladningsstrøm- ny / i U » * tætheden har ganske bestemte værdier pA, . Dette tryk pA/ bestemmes ved “9 (o) strålingskilden ifølge opfindelsen af temperaturen Tg^'på det koldeste sted 8 i systemet, der fortrinsvis ligger i trykudligningsrummet 4. Ved apparatet ifølge opfindelsen findes der derfor foruden det første reguleringsorgan 6 til regulering af udladningen til en bestemt strømtæthed jQ yderligere et andet reguleringsorgan 7, ved hvilket den forhåndenværende temperatur på det koldeste sted 8 registreres af en temperaturføler 16, f.eks. en termistor, cg som derefter regulerer temperaturen på dette sted 8 på den foreskrevne temperatur ved hjælp af et opvarmningsorgan 17. Opvarmningsorganet 17 kan være en opvarmningsmodstand, eventuelt sammenkoblet med et Peltier-element, eller det kan være en blæser, som blæser opvarmet luft mod stedet 8 og anoderummet 3.

Til bestemmelse af det rigtige kviksølvtryk P„°^ henholdsvis (o) den tilhørende temperatur Τ' er det nødvendigt at kende forløbet af *1?

udbyttet^ af linien for bølgelængden 2537 Å i afhængighed af henholdsvis P^ og T^. Denne sammenhæng er vist i fig. 8c). I henhold til denne figur forskyder maksimum for udbyttet sig ved et udladningsrør med længden L = 170 cm (målt fra katoden 9 til anoden lo gennem udladningsrummet 5) og inderdiameter D = 10 rom af udladningsrummet 5 samt et argon-fyldetryk ΡΛ = 0,05 Torr, fra T„°^60°C for I = 4A til T^°^ 85°C

ΑΓ ny . xly for I = 12A. Da PHg ifølge opfindelsen reguleres således, at udbyttet må andrage mindst 8o% af ^ max » fås således af fig. 8c): 6 147650 - for IQ = 4A fås T^ = ’ 52 .... 69°C, - for IQ = 8A fås T^°} = 61 .... 86°C, og - for IQ =]2A fås =* 72____96°C.

Mere konkret kan forskriften for reguleringen af kviksølvtemperaturen i afhængighed af den valgte udladningsstrømtæthed jg formuleres som følger: ΤΗ^ (°C) = 2'4 (°"~A CKt2 } j0 iA/cm2) + 48 (°C).

Denne forskrift for det andet reguleringsorgan 7 er repræsenteret ved den rette linie i fig. 9 og gælder indenfor følgende grænser: - P„_ = lo 2 ... 4 · lo Torr, svarende til T = 45°C ...100¾ ny 1I3 - P^. - 2 · lo2.... 8 · lo 2 Torr - D = 8 .... 12 mm . 2 - — 1 ···· 16Δ/cm · Når TRg indreguleres på de værdier T^, der fremgår af den ovenfor anførte ligning, ligger*^ i det mindste meget nær ved sit maksimum. Da det imidlertid af praktiske grunde er tilladeligt at drive strålingskilden ifølge opfindelsen helt ned til 80% m , kan der af- v max viges fra de af ligningen fremgående T^°* værdier med *15%, uden at opfindelsens ramme overskrides.

I fig. 8a) er buespændingen U vist i afhængighed af udlad-

cirC

ningsstrømmen I, og i fig. 8b) i afhængighed af kviksølvtemperaturen THg. Deraf fremgår, at buespændingen hverken kan anvendes som måle- eller som reguleringsstørrelse ved en strålingskilde med parametrene ifølge opfindelsen.

Omend trykudligningsrummet 4 er vigtigt til stabilisering af udladningen, medfører det på den anden side den fare, at udladninger, tænder direkte gennem trykudligningsrummet 4. Denne fare vokser med stigende argontryk.PAr· For at imødegå denne fare kan der først og 7 147650 fremmest træffes tre foranstaltninger, enten enkeltvis eller fortrinsvis i forbindelse med hinanden:

Trykudligningsrummet 4's geometri vælges således, at spændingen for. tændingen af en bue gennem trykudligningsrummet 4 er så høj som muligt. Hertil kommer det først og fremmest på tale at gøre trykudligningsrummet 4's diameter så lille som muligt. Diameteren må dog være tilstrækkelig stor til, at der kan ske en trykudligning mellem elektroderummene 2 og 3. Under disse aspekter har en udformning som den i fig. 4 viste vist sig at væfe hensigtsmæssig: Inden i et rør 14, der kun tjener til stabil forbindelse mellem de to elektroderum 2 og 3, er der som trykudligningsrum 4 anbragt et strømningsrør med diameteren d = 2 .... 4 rom. Dette strømningsrør kan for at forhøje tændspændingen være ovalt eller på anden måde ucirkulært. (På dette sted skal det også nævnes, at elektroderummene 2 og 3 samt trykudligningsrummet 4's rør og det til mekanisk forbindelse tjenende rør 14 kan være fremstillet af normalglas, idet kun det udladningsrummet 5 omsluttende rør må bestå af kvartsglas for at være transparent for UV-strålingen. Som det f.eks. fremgår af fig. 4, bliver kvartsrøret sluttet til elektroderummene ved hjælp af en overgangsforbindelse 18, i hvilken der indgår med hinanden sammensmeltede glasringe, som nærmer varmeudvidelseskoefficienterne af kvarts og normalglas til hinanden).

Den af den elektrisk svømmende hulcylinder 11,12 frembragte elektriske feltfordeling påvirkes ved interne foranstaltninger. Det har nemlig vist sig, at hulcylindrene 11,12 frembringer et felt, der fokuserer ind i trykudligningsrummet 4. Ved anbringelse af et elektrisk isoleret ophængt gitter 13 ved ntindst en af indgangene til trykudiigningsrummet 4 forbedres feltfordelingen væsentligt. løvrigt virker også hulcylindrene 11,12 selv som hindringer mod en gennemtænding.

Den elektriske feltfordeling påvirkes ved externe foranstaltninger. Hertil har en fortrinsvis på negativt elektrisk potential, f.eks. -100 V i forhold til katoden 9, liggende ledende belægning 15, f.eks. af sølv, guld eller grafit, på røret 14 vist sig sarlig virkningsfuld. Det er vigtigt, at belægningen er trukket op over røret 14's tilslutning til elektroderumme-ne 2,3. Derved bliver fokuseringsfeltet næsten fuldstændig fjernet.

De ovenfor beskrevne tre foranstaltninger er imidlertid navn- 8 147650 lig ved større længder af udladningsrummet ikke tilstrækkelige til med absolut sikkerhed at hindre fejltændinger gennem trykudligningsrummet.

I henhold til et yderligere vigtigt forslag ifølge opfindelsen er derfor føringen af luftarten i trykudligningsrumiaet en sådan, at et delstykke af vejen er rettet fra katoderununet til anoderummet og et andet delstykke af vejen fra anoderummet til katoderummet. Ved en sådan udformning af trykudligningsrummet må bestanddelene af kviksølvdampstrømmen (Hg-atomer, Hg-ioner og elektroner) samt eventuelt også af argonet på de nævnte delstykker i det mindste en gang løbe op mod det ydre, mellem katoden og anoden bestående elektriske potential, hvilket forhindrer en gennemtænding.

I fig. 4b er der vist en tilsvarende afbildning som i fig. 4, men uden den der viste særlige udformning af trykudligningsrummet 4. Trykudligningsrummet 4 i fig. 4b kan tænkes udført som vist i fig. 4c eller 4d: I fig. 4c forbinder et retliniet rør 52, f.eks. med en diameter på 16 mm, katoderummet 2 med anoderummet 3. Inden i dette rør 52 strækker der sig et U-formet bøjet rør 53 med en diameter på ca. 2-8, typisk 3,5 mm. Den ene gren af dette rør 53 er med sin åbning 54 indsmeltet i en skive 55, som atter er tæt indsmeltet i røret 52 og afslutter dette på anodesiden. U-røret 53’s bøjning vender mod katoden 2. Den anden gren af U-røret 53 udmunder i en åbning 56 foran den på anode.siden anbragte skive 55.

I fig. 4d forbinder et retliniet rør 52 med en diameter på f.eks. 16 mm katoderummet 2 med anoderummet 3. Inden i dette rør 52 strækker der sig koaksialt et andet retliniet rør 57 med en diameter på f.eks. 10 mm, som er åbent på anodesiden og med sin udvidede rand 58 er fastsmeltet til det første rør 52's indervæg. På katodesiden er dette rør 57 lukket. Inden i dette rør 57 befinder der sig koaksialt et tredie retliniet rør 59, f.eks. med en diameter på 4 mm, og som også er åbent på anodesiden og med sin udvidede rand 6o er tæt sammensmeltet med det andet rør 57. Dette rør 59 er også åbent på katodesiden. Det andet rør 57 har på anodesiden f.eks. tre åbninger 61 med en diameter på f.eks.

3 mm, der forbinder rummet mellem det andet rør 57 og det første rør 52 med rummet mellem det andet rør 57 og det tredie rør 59.

Trykudligningen af den i udladningsrummet 5 fra anoden lo til katoden 9 pumpede kviksølvdamp sker ved udførelsesformerne i fig. 4c og 4d langs med den punkterede linie 62·. Ved gunstigt valgte diametre, f.eks. som ovenfor angivet, er strømningsmodstanden så ringe, at trykudligningen selv ved små.trykdifferencer finder sted problemløst, og at udladningen er stabil.

9 1476BO

Til hindring af fejltændinger er det i henhold til opfindelsen af afgørende betydning, at et delstykke 5o af den punkterede linie 62 forløber mod den almindelige bevægelsesretning 2-3. Langs med dette delstykke 5o er nemlig, navnlig indtil der er opbygget eventuelle rumeller fladeladninger, det elektriske felt rettet mod kviksølvdampstrømmens elektroner og hindrer en fejltænding.

Af stor betydning er det endvidere, at anoden lo og katoden 9 i forbindelse med den beskrevne struktur af trykudligningsrummet 4 virkelig.er således anbragt som vist i figurerne 4c og 4d, dvs. katoden 9 må ligge til venstre og anoden lo til højre. Ved omvendt anbringelse er sikkerheden mod fejltændinger betydeligt reduceret, muligvis fordi de fra katoden 9 kommende elektroner da træder ind i røret på en sådan ugunstig måde, at der på rørets inderside opbygges fladeladninger.

Den ifølge opfindelsen foreslåede udførelse af trykudligningsrummet 4 gør det muligt at bruge en ren glaskonstruktion. I sammenligning med den i fig. 4 angivne udførelse bortfalder det metallisk ledende elektrisk isolerede gitter 13, den på et elektrisk potential liggende belægning 15 og den til påtrykning af potentialet på denne belægning 15 krævede koblingskreds.

Et særligt vigtigt fremskridt ligger imidlertid i, at der med det ifølge opfindelsen udformede trykudligningsrum kan fremstilles UV-strålingskilder med betydeligt længere udladningsrum 5, hvor spændingen mellem anode og katode er tilsvarende højere.

Med det ifølge opfindelsen udformede trykudligningsrum er der arbejdet med godt resultat med udladningsrør af følgende dimensioner:

Diameter katoderum: 65 mm

Diameter anoderum: 65 mm Højde katoderum: 100 mm Højde anoderum: 100 mm

Diameter af ydre trykudligningsrør: 16 mm Længde af trykudligningsrummet: 40 mm Længde af udladningsrummet: 350 cm

Inderdiameter af udladningsrummet: 10 mm

Driftsspænding: 300 V

2

Udladningsstrømtæthed: lOA/cm

Et vigtigt forslag ifølge opfindelsen ligger også i føde- og reguleringsindretningen for udladningss'trømmen, det "første reguleringsorgan" 6. Dette må i det væsentlige tilfredsstille følgende krav:

Ved tændingen af udladningsrøret 1 med koldt udladningsrum lo 147650 (THg er lav) må den påtryk te buespænding være flere gange så stor som driftsbuespændingen.

Under driften'må strømmen holdes på den forudbestemte konstante værdi Iq.

Der må kunne indstilles forskellige værdier af IQ.

Strømmen må ikke gå gennem nul, da strålingskilden i så fald ville blive slukket.

Reguleringsorganet skal være billigt og driftssikkert.

Det i fig. 5 viste reguleringsorgan 6, der udgør én del af opfindelsen, opfylder disse krav.

Reguleringsorganet 6 har en effektenhed 25, der omfatter to antiparallelt koblede tyristorer 3o og en broensretter 31. Effektenheden 25 er f.eks. sluttet til drejestrømsnettets faser R og T. Tændvinklen«£ for de to tyristorer styres af den nedenfor i forbindelse med fig. 7 beskrevne regulerings enhed 26, Ved °t> = 180° spærres enhver strømgennemgang af de to tyristorer 3o. Ved ot = 0° kan de to fasespændinger passere 1 fuldt omfang.

Indgangen til reguleringsenheden 26 styres af en opvarmelig NTC-modstand, NTC-enheden 29, der opvarmes af spændingen over shunten 32. Derved opnås der en træg strømregulering, hvilket er særlig fordelagtigt med henblik på systemets tilbøjelighed til svingning (negativ karakteristik af luftartsudladningen}.

En yderligere fordel ved denne teknik ligger i, at NTC-enheden 29 før tændingen kan forvarmes således med en hjælpespænding, at der ved tændingen kun flyder en lille strøm. Ved tændingen bliver denne hjælpespænding udkoblet, og efterhånden som NTC-modstanden afkøles, stiger udladningsstrømmen langsomt til den stabiliserede foreskrevne værdi. Derved hindres'en oversvingning af strømmen ved tændingen.

Til tænding af udladningen er der udvendigt på katoderummet 2 anbragt en hjælpeelektrode 33, til hvilken der føres en højspændingsimpuls fra en tændenhed 34. I stedet for hjælpeelektroden 33 kan der på elektroderøret 1 være anbragt en tændstift.

Tændspændingen U på 500 ... 700 V stilles til rådighed af jævnspændingskilden 27, der omfatter en broensretter, en drosselspole og en kondensator. Jævnspændingskilden 27 er parallelkoblet med effektenheden 25 over en højohms seriemodstand 28 (Rs# 1 ... 5 kΛ ). Derved opnås, at når værdien af udgangsstrømmen i fra effektenheden 25 er nul, flyder der over den strømbegrænsende seriemodstand 28 en lille holdestrøm i videre gennem udladningsrøret 1, hvorved en slukning af udladningen hindres.

I fig. 6 er effektenheden 25's strømme og spændinger vist.

11 147650

De "hvide" impulser i u/t-diagrammet styrer den ene, og de mørkt skraverede den anden af tyristorerne 3o.

Impulserne I svarer til en tændvinkel «C = 180°. Som det ses, bliver da strømmen i* og tilsvarende også strømmen i nul.

Impulserne II svarer til en tændvinkel 60°. Der fremkom-mer da den kraftigt optegnede kurve for strømmen i , og bagved broensretteren 31 den pulserende jævnstrøm i og i . Til.den pulserende jævn- Γ strøm i hører den pulserende jævnspænding u , der svinger mellem tænd- Γ a Ir spændingen U og buespændingen ved maksimal strøm. Den pulserende jævnstrøm i henholdsvis den pulserende jævnspænding u dæmpes i en drossel-*> ** spole 35, før de fødes ind i udladningsrøret 1.

Reguleringen indstilles under normaldrift således, at jævnstrømsandelen af strømmen i sammen med holdestrømmen ipm^n netop giver den nødvendige udladningsjævnstrøm IQ svarende til en udladningsstrøm- tæthed j .

0

Den i fig. 7 viste reguleringsenhed 26 fungerer i det væsentlige på følgende måde: NTC-modstanden, NTC-enheden 29, er en del af en brokobling, der desuden omfatter modstandene 36,37 og 38. 36 er en med den nævnte NTC-modstand identisk NTC-modstand. 37 er en fast modstand. Med 38 indstilles den ønskede værdi Iq af udladningsstrømmen I. Brokoblingens nulgren dannes af transistorerne Tr 1, Tr 2 og Tr 3. Transistoren Tr 3 spærrer, så længe brokoblingen er i ligevægt. Med voksende uligevægt bliver Tr 3 åbnet mere og mere og foranlediger en voksende strøm i transistoren Tr 4.

Proportionalt med strømmen gennem Tr 4 emitterer optokcble-ren OK's lysemitterende diode en voksende lysintensitet, der atter åbner optokobleren OK1s transistor mere.

Ved hjælp af den gennem optokobleren OK's transistor flydende strøm oplades en ladekondensator 4o, hvis spænding atter åbner en unijunction-transistor UJ, når dennes tærskelspænding nås.

Optokobleren OK's transistor og primærdelen af den efter unijunction-transistoren UJ koblede transformator T fødes med en pulserende jævnspænding, der frembringes ved tovejsensretning i broensretteren 41 og afskæring til Z-dioden Z's zenerspænding, Broensretteren 41 modtager en vekselspænding, der forløber synkront med den spænding, der føder de antiparallelle tyristorer 3o. Som det ses, frembringes der på transformatoren T's sekundærside altid·impulser, når unijunction-transistoren UJ er blevet åbnet af kondensatoren 4o. Disse impulser styrer derefter tyristorerne .3o. Impulserne vil ankomme desto tidligere, jo mere optokobleren OK's transistor er åbnet. Hvis broen 29-36-37-38 er 12 147650 i ligevægt, er impulsernes tændvinkel «<· en sådan, at der fremkommer den krævede udladningsjævnstrøm IQ. En uligevægt af broen formindsker eller forstørrer værdien af et.’

Den beskrevne reguleringsenhed har navnlig to bemærkelsesværdige egenskaber:

For at udladningsrøret 1 ved starten ikke straks skal påvirkes med fuld strøm, hvilket ville føre til uakceptable stabilitetsproblemer, indkobles NTC-enheden 29's opvarmningsmodstand først på startmodstanden 39,og NTC-modstanden forvar mes. Efter tænding af luftartsudladningen omkobles der til shunten 32, så at NTC-modstanden afkøles, da der foreløbig kun flyder en lille udladningsstrøm. Derved bliver tændimpul-serne på transformatoren Τ's udgang fra den oprindelige blokeringsstilling vedccs& 180° kun forskudt ganske langsomt til den senere driftsstilling.

For at basisspændingen for den foran ladekondensatoren 4o forkoblede transistor ikke skal forstyrres af det stadigt skiftende emitterpotential, findes den galvanisk adskilte styring over optokobleren OK.

En udformning af strålingskilden som vist i fig. 1-4 og 4b er imidlertid ikke egnet, når den skal indføres i snævre rum, således som dette f.eks. er tilfældet ved emballeringsmaskiner for sterilt flydende fyldegods, hvor pakningen frembringes ved formning af pakmaterialet til et rør.

Dette problem løses ved en yderligere vigtig udførelsesform for opfindelsen ved, at de to elektroderum anbringes bag hinanden, så at der fremkommer et ved enden af det samlede apparat liggende bageste og et mellem det bageste elektroderum og udladningsrøret liggende forreste elektroderum.

Ved denne udformning af højstrøiris-lavtryks-UV-strålingskil-den, hvor det samlede apparat i det væsentlige består af de to elektroderum, et rør til udladningsrummet og et andet rør til trykudligningsrummet, er tværsnitsarealet vinkelret på længdeaksen minimalt.

I fig. lo og 11 er der vist en højstrøms-lavtryks-UV-strå-lingskilde, der har· et katoderum 2, et anoderum 3, et trykudligningsrum 4, der forbinder de to rum 2 og 3, og et udladningsrør 5.

I fig. lo er anoderummet 3 anbragt ved enden af det samlede apparat, altså set fra udladningsrøret.5 bagved katoderummet 2, idet de to elektroderum 2 og 3 ligger på samme akse 7o.

Trykudligningsrummet 4 er sluttet til sidevæggene 71 og 72 af henholdsvis katoderummet 2 og anoderummet 3.

13 147650

Trykudligningsrummet 4 er udformet som vist i fig. 4d. I fig. 11 er katoderummet 2 anbragt ved enden af det samlede apparat, altså set fra udladningsrøret 5 bagved anoderummet 3, idet de to elektroderum 2 og 3 også her ligger på samme akse 7o.

Ved denne udførelsesform er trykudligningsrummet 4 tilsluttet til bunden 73 af det forreste elektroderum, altså anoderummet 3, og til sidevæggen 71 af det bageste elektroderum, altså katoderummet 2.

De i det væsentlige som termiske skjold virkende metal-, f.eks. nikkel-hulcylindre 11 og 12, der omgiver katoden 9 og anoden lo, er ophængt elektrisk isoleret, således at deres potential "svømmer". Der, hvor elektrodetilslutningerne træder igennem, har de åbninger. Det er hensigtsmæssigt ikke at anbringe åbningerne i bunden af det forreste elektroderum, f.eks. 73, ud for de nævnte elektrodegennemgangsåbninger, for at der ikke skal opstå fare for en lettere gennemtænding gennem trykudligningsrummet 4.

Det vil forstås, at en UV-strålingskilde af den omhandlede art med tilsvarende modificerede elektroder kan drives med vekselstrøm i stedet for med jævnstrøm, idet hver halvbølge af vekselstrømmen for luftartsudladningen har virkning som en jævnstrøm.

Et apparat af den beskrevne art er bl.a. anvendeligt til tør korttids-koIdsterilisation in situ, navnlig af emballeringsmateriale til levnedsmidler, som ikke kan steriliseres ved opvarmning . i emballeret tilstand, f.eks. mælkeprodukter, eller af væsker med tilstrækkelig UV-transparens (f.eks. vand), eller til overfladesterilisation af hældegods og pulver.

Claims (5)

1. Apparat til frembringelse af ultraviolet stråling med høj spektral stråletæthed, ved hvilket strålingen frembringes i et udladningsrør med en termoemissiv katode og et udladningsrum samt med en kviksølv/argon-fyldning ved en vægtstabiliseret jævnstrømsluft- -3 -1 artsudladning ved et tryk P„ af kviksølvet mellem 5 . lo og 5 . lo •ny o Torr og en strømtæthed j af udladningsstrømmen I mellem 1 og 25A/cm , kendetegnet ved, at udladningsrøret (1) omfatter et trykudligningsrum (4), som forbinder katoderummet (2) med anoderummet (3), og at summen af voluminerne af katoderummet (2), anoderummet (3) og trykudligningsrummet (4) er større end voluminet af udladningsrummet (5), at trykket P^ af argonet ligger på en værdi mellem o,ol og 1o Torr, og at kviksølvets tryk P^ ved konstant udladningsstrømtæthed jQ ved hjælp af et reguleringsorgan (7) er reguleret ind på en sådan værdi, at udbyttet^ af linien med bølgelængden 2537 Å, dvs. forholdet mellem den spektrale strålingseffekt for bølgelængden Λ = 2537 Å og den i udladningen indfødede elektriske effekt, andrager mindst 8o% af udbyttemaksimum^ max for den indstillede strømtæthed jQ.

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at -2 -1 for et kviksølvtryk Ρβ^ mellem lo og 4 . lo Torr, et argontryk P^ -2 -2 mellem 2 . lo og 8 . lo Torr, en diameter D af udladningsrummet mellem 8 og 12 mm, og en strømtæthed jQ af udladningsstrømmen I mellem 1 og 16A/cm2 er den kviksølvtrykket P„ fastlæggende temperatur T„ af det koldeste sted (8) i udladningsrøret (1) ved hjælp af reguleringsorganet (7) reguleret ind på en værdi T„^+15%, der fremgår af ug - følgende ligning or . crn « TH(0) (°C) = 2'4("^"α-> j0 <A/cm^) + 48 (°C).

3. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at reguleringsorganet (7) ved sin indgang er forbundet med en på det koldeste sted (8) i udladningsrøret (1), fortrinsvis i trykudligningsrummet (4), anbragt temperaturføler (16), fortrinsvis en termistor, og ved sin udgang med et på udladningsrørets (1) koldeste sted (8) virkende opvarmningsorgan (17).

4. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at føringen af luftarten i trykudligningsrummet (4) er en sådan, at et delstykke (51) af vejen er rettet fra katoderummet (2) mod anoderummet (3), og et andet delstykke (5o) af vejen fra anoderummet (3) mod katoder tunmet (2) .

5. Apparat ifølge krav 4, kendetegnet ved, at