RU121100U1 - DISCHARGE VUV LAMP FOR A PHOTOIONIZATION DETECTOR - Google Patents

Abstract

1. Газоразрядная ВУФ-лампа для фотоионизационного детектора, содержащая герметичный цилиндрический стеклянный корпус, заполненный инертным газом или смесью инертных газов при пониженном давлении, окно для вывода ВУФ-излучения, приспособление для создания тлеющего разряда внутри корпуса лампы и выступающие из корпуса выводы для подсоединения к источнику электрического питания, отличающаяся тем, что между окном для вывода ВУФ-излучения и торцом корпуса лампы установлена прокладка из керамического материала, выступающая за габариты стеклянного корпуса и имеющая в центральной части отверстие и обращенный наружу кольцевой выступ, на котором закреплено окно для вывода ВУФ-излучения, перекрывающее отверстие в прокладке. ! 2. Лампа по п.1, отличающаяся тем, что в качестве материала прокладки использована форстеритовая керамика. ! 3. Лампа по п.1 или 2, отличающаяся тем, что соотношение диаметра окна лампы к внутреннему диаметру корпуса лампы выбрано в интервале 0,2÷0,5. ! 4. Лампа по п.1, или 2, или 3, отличающаяся тем, что разрядный канал выполнен из керамики. 1. Gas-discharge VUV lamp for a photoionization detector, containing a sealed cylindrical glass body filled with an inert gas or a mixture of inert gases at reduced pressure, a window for outputting VUV radiation, a device for creating a glow discharge inside the lamp body and protruding leads from the body for connecting to source of electrical power, characterized in that between the window for outputting VUV radiation and the end of the lamp body there is a gasket made of ceramic material that protrudes beyond the dimensions of the glass body and has a hole in the central part and an outward-facing annular protrusion on which the window for outputting VUV- radiation covering the hole in the gasket. ! 2. A lamp according to claim 1, characterized in that forsterite ceramic is used as the gasket material. ! 3. The lamp according to claim 1 or 2, characterized in that the ratio of the diameter of the lamp window to the inner diameter of the lamp body is selected in the range of 0.2 ÷ 0.5. ! 4. Lamp according to claim 1, or 2, or 3, characterized in that the discharge channel is made of ceramic.

Description

Полезная модель относится к области аналитического приборостроения и, в частности к газоразрядным ВУФ-лампам, используемым в качестве источника ионизации анализируемых газов в фотоионизационных детекторах. Известна газоразрядная ВУФ-лампа, содержащая герметичный цилиндрический стеклянный корпус, заполненный инертным газом или смесью инертных газов при пониженном давлении, окно для вывода ВУФ-излучения, перекрывающее торцевую часть корпуса, электроды для создания тлеющего разряда, установленные внутри корпуса, и выступающие из корпуса выводы для подсоединения к источнику электрического питания (см. С.А.Яковлев, Н.А.Невяжская, 5-я Всесоюзная научно-техническая конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», тезисы докладов, М. 1984, с.209).The utility model relates to the field of analytical instrumentation and, in particular, to gas-discharge VUV lamps used as a source of ionization of the analyzed gases in photoionization detectors. Known gas discharge VUV lamp containing a sealed cylindrical glass casing filled with inert gas or a mixture of inert gases at reduced pressure, a window for outputting VUV radiation, covering the end part of the casing, electrodes for creating a glow discharge installed inside the casing, and conclusions protruding from the casing for connection to an electric power source (see S.A. Yakovlev, N.A. Nevyazhskaya, 5th All-Union Scientific and Technical Conference "Photometry and its Metrological Support", abstracts, M. 198 4, p. 209).

Аналогичную конструкцию имеет газоразрядная ВУФ-лампа фирмы Perkin-Elmer (США) - (см. каталог фирмы Perkin-Elmer «Low pressure Gas Discharge lamps for photoionization detectors", 2002 г.)A similar design has a gas discharge VUV lamp manufactured by Perkin-Elmer (USA) - (see Perkin-Elmer catalog “Low pressure Gas Discharge lamps for photoionization detectors", 2002)

Недостатком известных ламп этого типа является то, что для согласования коэффициентов линейного термического расширения (КЛТР) материала окна лампы (фторид магния) и корпуса используются легкоплавкие стекла платинитовой группы, имеющие невысокую механическую прочность.A disadvantage of the known lamps of this type is that to match the coefficients of linear thermal expansion (CTE) of the material of the lamp window (magnesium fluoride) and the housing, low-melting glass of the platinum group having low mechanical strength is used.

При изготовлении такой лампы, в частности при спайке окна с корпусом, которое происходит при температуре большей 400°C, появляющиеся термомеханические нагрузки приводят к разрушению стекла корпуса. Еще более опасно накопление внутренних напряжений, которые могут привести к разрушению корпуса в процессе эксплуатации лампы.In the manufacture of such a lamp, in particular when the window with the housing is welded, which occurs at a temperature of more than 400 ° C, the appearing thermomechanical loads lead to the destruction of the glass of the housing. Even more dangerous is the accumulation of internal stresses, which can lead to the destruction of the housing during operation of the lamp.

Недостатком известных ламп являются также затруднения, возникающие при использовании окна лампы в качестве установочной базы конструкций фотоионизационных детекторов, в частности при обеспечении герметичности ионизационной камеры. Она не допускает приложения усилий, необходимых при герметизации объема с помощью полимерных прокладок.A disadvantage of the known lamps is also the difficulties that arise when using the lamp window as an installation base for the construction of photoionization detectors, in particular when ensuring the tightness of the ionization chamber. It does not allow the application of the forces necessary when sealing the volume with polymer gaskets.

Задача полезной модели состояла в снижении термомеханических нагрузок и увеличении механической стойкости ВУФ-ламп, обеспечения возможности использования торцевой поверхности ВУФ ламп в качестве установочной базы фотоионизационных детекторов.The objective of the utility model was to reduce the thermomechanical loads and increase the mechanical resistance of the VUV lamps, to ensure the possibility of using the end surface of the VUV lamps as an installation base for photoionization detectors.

Указанная задача решается тем, что предложена газоразрядная ВУФ-лампа для фотоионизационного детектора, содержащая герметичный цилиндрический стеклянный корпус, заполненный инертным газом или смесью инертных газов при пониженном давлении, окно для вывода ВУФ-излучения, электроды для создания тлеющего разряда, установленные внутри корпуса, и выступающие из корпуса выводы для подсоединения к источнику электрического питания, в которой согласно полезной модели, между окном для вывода ВУФ-излучения и торцом корпуса лампы установлена прокладка из керамического материала, имеющая в центральной части отверстие и обращенный наружу кольцевой выступ, на котором закреплено окно для вывода ВУФ-излучения, перекрывающее отверстие в прокладке. В предпочтительном варианте выполнения лампы в качестве материала прокладки использован керамический материал форстерит.This problem is solved by the fact that a gas-discharge VUV lamp for a photoionization detector is proposed, comprising a sealed cylindrical glass case filled with an inert gas or a mixture of inert gases under reduced pressure, a window for removing VUV radiation, glow discharge electrodes installed inside the case, and protruding from the housing conclusions for connection to an electric power source, in which according to a utility model, between the window for outputting VUV radiation and the end of the lamp housing is installed a masonry made of ceramic material having a hole in the central part and an annular projection facing outward, on which a window for outputting VUV radiation is fixed, covering the hole in the gasket. In a preferred embodiment of the lamp, the ceramic material is forsterite.

Другим отличием лампы является то, что соотношение диаметра окна лампы к внутреннему диаметру корпуса лампы выбрано в интервале 0,2÷0,5.Another difference of the lamp is that the ratio of the diameter of the lamp window to the inner diameter of the lamp housing is selected in the range of 0.2 ÷ 0.5.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором частично схематично и частично в разрезе представлена предлагаемая конструкция лампы.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, on which the proposed lamp design is partially schematically and partially cutaway.

ВУФ-лампа содержит герметичный цилиндрический стеклянный корпус 1, окно 2 для вывода ВУФ-излучения, керамический разрядный канал 11 и установленные в нем электроды 3 и 4, соединенные с выводами 5 и 6, подключенными к источнику 7 электрического питания. Между окном 2 для вывода УФ-излучения и торцом корпуса 1 установлена прокладка 8 из керамического материала, выступающая за габариты стеклянного корпуса 1 и имеющая в центральной части отверстие 9 и обращенный наружу кольцевой выступ 10, на котором закреплено окно 2 для вывода ВУФ-излучения, перекрывающее отверстие 9 в прокладке 8. В качестве материала окна 2 использован фторид магния, а в качестве материала прокладки 8 использован форстерит. Для закрепления окна 2 на кольцевом выступе 10 прокладки 8 применена стеклоэмаль, которая использована также для закрепления прокладки 8 на торце корпуса 1. Вывод 6 выполнен в виде металлической шайбы, герметично соединенной с помощью стеклоэмали с штенгелем 12, выполненным из стекла и используемым для соединения лампы с вакуумным постом (на рис. не показан) в процессе изготовления. Штенгель 12 после заполнения корпуса 1 лампы инертным газом или смесью инертных газов отпаивается, обеспечивая герметичность внутреннего объема лампы при давлении 30-40 мм рт.ст. Отношение диаметра окна 2 к внутреннему диаметру корпуса лампы выбрано в интервале 0,2÷0,5. Уменьшение диаметра окна до таких размеров практически не ограничивает световой поток, который определяется размерами разрядного канала, но снижает термомеханические нагрузки, пропорциональные линейным размерам окна.The VUV lamp contains a sealed cylindrical glass housing 1, a window 2 for outputting the VUV radiation, a ceramic discharge channel 11 and electrodes 3 and 4 installed therein, connected to the terminals 5 and 6 connected to the electric power source 7. Between the window 2 for outputting UV radiation and the end face of the housing 1, a gasket 8 made of ceramic material is installed, which protrudes beyond the dimensions of the glass case 1 and has a hole 9 in the central part and an outwardly projecting ring protrusion 10 on which a window 2 for outputting VUV radiation is fixed, a covering hole 9 in the gasket 8. Magnesium fluoride is used as the material of the window 2, and forsterite is used as the material of the gasket 8. To fix the window 2 on the annular protrusion 10 of the gasket 8, glass enamel was used, which was also used to fix the gasket 8 on the end of the housing 1. Pin 6 is made in the form of a metal washer, hermetically connected with a glass enamel to a plug 12 made of glass and used to connect the lamp with a vacuum post (not shown in the figure) during the manufacturing process. Shtengel 12 after filling the lamp housing 1 with inert gas or a mixture of inert gases is sealed off, ensuring the tightness of the internal volume of the lamp at a pressure of 30-40 mm Hg The ratio of the diameter of the window 2 to the inner diameter of the lamp housing is selected in the range of 0.2 ÷ 0.5. Reducing the diameter of the window to such dimensions practically does not limit the luminous flux, which is determined by the size of the discharge channel, but reduces thermomechanical loads proportional to the linear dimensions of the window.

Лампа работает следующим образом. Электроды 3 и 4 через выводы 5 и 6 подсоединяются к источнику 7 электрического питания. Между электродами 3 и 4 в разрядном керамическим канале 11 зажигается тлеющий разряд, служащий источником ВУФ-излучения, которое через окно 2 выводится в ионизационную камеру фотоионизационного детектора (на чертеже не показан), где осуществляется ионизация анализируемых веществ и происходит формирование полезного токового сигнала.The lamp operates as follows. The electrodes 3 and 4 through the terminals 5 and 6 are connected to a source 7 of electrical power. Between electrodes 3 and 4, a glow discharge is ignited in the ceramic discharge channel 11, which serves as a source of VUV radiation, which through window 2 is output to the ionization chamber of a photoionization detector (not shown in the drawing), where the analytes are ionized and a useful current signal is generated.

Наличие прокладки из форстерита увеличивает механическую прочность лампы, позволяет осуществить герметичное соединение с ионизационной камерой, за счет прижатия. Форма прокладки позволяет использовать уплотнения из полимерных материалов, необходимые для обеспечения герметичности при повышенных температурах, что важно, например, при работе лампы в составе фотоионизационного детектора газового хроматографа.The presence of forsterite gaskets increases the mechanical strength of the lamp, allows for a tight connection with the ionization chamber, due to pressure. The shape of the gasket allows the use of seals made of polymeric materials necessary to ensure tightness at elevated temperatures, which is important, for example, when the lamp is in the photoionization detector of a gas chromatograph.

Claims (4)

1. Газоразрядная ВУФ-лампа для фотоионизационного детектора, содержащая герметичный цилиндрический стеклянный корпус, заполненный инертным газом или смесью инертных газов при пониженном давлении, окно для вывода ВУФ-излучения, приспособление для создания тлеющего разряда внутри корпуса лампы и выступающие из корпуса выводы для подсоединения к источнику электрического питания, отличающаяся тем, что между окном для вывода ВУФ-излучения и торцом корпуса лампы установлена прокладка из керамического материала, выступающая за габариты стеклянного корпуса и имеющая в центральной части отверстие и обращенный наружу кольцевой выступ, на котором закреплено окно для вывода ВУФ-излучения, перекрывающее отверстие в прокладке.1. A gas discharge VUV lamp for a photoionization detector, comprising a sealed cylindrical glass case filled with an inert gas or a mixture of inert gases under reduced pressure, a window for outputting the VUV radiation, a device for creating a glow discharge inside the lamp body, and leads protruding from the body for connecting to an electric power source, characterized in that between the window for outputting the VUV radiation and the end of the lamp housing there is a gasket made of ceramic material that extends beyond the dimensions the curved case and having in the central part of the hole and an outwardly facing annular protrusion, on which is fixed a window for outputting VUV radiation, covering the hole in the gasket. 2. Лампа по п.1, отличающаяся тем, что в качестве материала прокладки использована форстеритовая керамика.2. The lamp according to claim 1, characterized in that forsterite ceramic is used as the gasket material. 3. Лампа по п.1 или 2, отличающаяся тем, что соотношение диаметра окна лампы к внутреннему диаметру корпуса лампы выбрано в интервале 0,2÷0,5.3. The lamp according to claim 1 or 2, characterized in that the ratio of the diameter of the lamp window to the inner diameter of the lamp housing is selected in the range of 0.2 ÷ 0.5. 4. Лампа по п.1, или 2, или 3, отличающаяся тем, что разрядный канал выполнен из керамики.

4. The lamp according to claim 1, or 2, or 3, characterized in that the discharge channel is made of ceramic.