RU2077088C1 - Gaseous discharge lamp for fluorimetric analysis - Google Patents

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: coating is applied to bulb of gaseous discharge lamp which passes ultraviolet and visible radiation. This coating consists of binder and coloring agent in the form of glass powder including nickel oxide and/or cobalt oxide and has preset granulometric composition. EFFECT: enlarged operating capabilities. 7 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при производстве газоразрядных ламп для люминесцентного анализа. The invention relates to the electrical industry and can be used in the manufacture of discharge lamps for luminescent analysis.

Лампы для люминесцентного анализа находят широкое применение при выполнении физических и химических исследований, в химической и пищевой промышленности, в криминалистике и т.д. Lamps for luminescent analysis are widely used in physical and chemical research, in the chemical and food industries, in forensics, etc.

К спектральному составу излучения данных ламп предъявляются следующие требования:
максимальная интенсивность излучения в длинноволновой ультрафиолетовой (УФ) области спектра;
минимальная интенсивность (либо полное отсутствие) излучения в видимой и коротковолновой УФ области спектра.The following requirements are imposed on the spectral composition of the radiation of these lamps:
maximum radiation intensity in the long-wave ultraviolet (UV) region of the spectrum;
minimum intensity (or complete absence) of radiation in the visible and short-wave UV spectral regions.

Известно использование для люминесцентного анализа обычной ртутной лампы. Светильник с этой лампой должен быть укомплектован светофильтром, пропускающим только длинноволновое УФ излучение (Л-1). It is known to use a conventional mercury lamp for luminescent analysis. A luminaire with this lamp should be equipped with a light filter that transmits only long-wave UV radiation (L-1).

Недостаток усложнение конструкции светильника. The disadvantage is the complication of the design of the lamp.

Наиболее близкой является ртутная лампа для люминесцентного анализа, имеющая внешнюю колбу, изготовленную из стекла, содержащего окись никеля. Это стекло пропускает УФ излучение с длиной волны от 300 до 400 нм и практически не пропускает коротковолновое УФ и видимой излучение (Л-1). The closest is a mercury lamp for luminescence analysis, having an outer bulb made of glass containing nickel oxide. This glass transmits UV radiation with a wavelength of 300 to 400 nm and practically does not transmit short-wave UV and visible radiation (L-1).

Однако введение в состав стекла окиси никеля и других добавок, поглощающих видимое излучение, резко ухудшает технологичность стекла. Стекло становится чрезмерно "коротким", т.е. уменьшается температурный интервал пластического состояния, что практически исключает использование высокопроизводительного механизированного оборудования для вытяжки трубок, изготовления колбы и заварки ламп и увеличивает брак на данных операциях. Указанные операции выполняются на ручном малопроизводительном оборудовании с низком выходом годной продукции (15-20%) и большими трудовыми затратами. Себестоимость ламп из такого стекла в 5-6 раз превышает себестоимость аналогичных ламп из обычного стекла. However, the introduction of nickel oxide and other additives that absorb visible radiation into the glass composition sharply worsens the processability of the glass. Glass becomes excessively “short”, i.e. the temperature interval of the plastic state is reduced, which virtually eliminates the use of high-performance mechanized equipment for drawing tubes, making bulbs and welding lamps and increases the defect in these operations. These operations are performed on manual low-productivity equipment with a low yield (15-20%) and high labor costs. The cost of lamps made of such glass is 5-6 times higher than the cost of similar lamps made of ordinary glass.

Целью изобретения является снижение себестоимости ламп и обеспечение возможности их изготовления на высокопроизводительном оборудовании. The aim of the invention is to reduce the cost of lamps and providing the possibility of their manufacture on high-performance equipment.

Поставленная цель достигается тем, что в газоразрядной лампе для люминесцентного анализа, включающей стеклянную колбу с электродами, содержащую инертный газ и излучающие добавки, на колбу лампы, изготовленную из стекла, пропускающего как УФ, так и видимое излучение, нанесено покрытие, состоящие по меньшей мере из связующего вещества и пигмента с достаточно высоким коэффициентом пропускания в заданном диапазоне УФ области спектра и низким коэффициентом пропускания в видимой области спектра. This goal is achieved by the fact that in a gas discharge lamp for luminescence analysis, including a glass flask with electrodes containing inert gas and emitting additives, a lamp bulb made of glass that transmits both UV and visible radiation is coated with at least from a binder and a pigment with a sufficiently high transmittance in a given range of the UV region of the spectrum and a low transmittance in the visible region of the spectrum.

Для покрытия могут быть использованы различные пигменты, в большей или меньшей степени удовлетворяющие вышеуказанным требованиям, например ультрамарин, кобальт фиолетовый и др. Хорошие результаты дает использование в качестве пигмента порошкового стекла, в состав которого входит окись кобальта и/или никеля (снижающие коэффициент пропускания стекла в видимой области спектра), например стекла следующего состава,вес. Various pigments can be used for coating, to a greater or lesser extent satisfying the above requirements, for example ultramarine, cobalt violet, etc. Good results are obtained from the use of powder glass as a pigment, which includes cobalt and / or nickel oxide (which reduce the transmittance of glass in the visible region of the spectrum), for example glass of the following composition, weight.

SiO₂ 60-70
B₂O₅ 2-4
Na₂O 10-15
K₂O 2,5-5,5
BaO 5,0-9,0
NiO 6,0-9,5
Sb₂O₃ 0,4-0,7
CeO₂ 0,05-0,15
Fe₂O₃ 0,05-0,15
При использовании порошкового стекла крайне важен его гранулометрический состав, определяющий как оптические свойства покрытия, так и технологичность суспензии для нанесения покрытия. Гранулометрический состав порошкового стекла должен удовлетворять следующим условиям:
отсутствие частиц размером более 300 мкм;
частицы размером более 200 мкм должны составлять не более 15 вес.SiO ₂ 60-70
B ₂ O ₅ 2-4
Na ₂ O 10-15
K ₂ O 2.5-5.5
BaO 5.0-9.0
NiO 6.0-9.5
Sb ₂ O ₃ 0.4-0.7
CeO ₂ 0.05-0.15
Fe ₂ O ₃ 0.05-0.15
When using powder glass, its particle size distribution is extremely important, which determines both the optical properties of the coating and the processability of the suspension for coating. The particle size distribution of powder glass must satisfy the following conditions:
the absence of particles larger than 300 microns;
particles larger than 200 microns should be no more than 15 weight.

частицы размером менее 60 мкм должны составлять не более 10 вес. particles smaller than 60 microns should be no more than 10 weight.

Наличие частиц размером более 300 мкм и чрезмерное количество (более 15% ) частиц размером более 200 мкм ухудшает технологичность суспензии, кроме того, покрытие получается шероховатым и легко загрязняется. The presence of particles larger than 300 microns and an excessive amount (more than 15%) of particles larger than 200 microns impairs the processability of the suspension, in addition, the coating is rough and easily contaminated.

Чрезмерное количество (более 10 вес.) частиц размером менее 60 мкм увеличивает рассеивание излучения и снижает коэффициент пропускания покрытия в УФ области спектра. An excessive amount (more than 10 wt.) Of particles smaller than 60 microns increases the scattering of radiation and reduces the transmittance of the coating in the UV region of the spectrum.

К связующим веществам предъявляются следующие требования:
достаточный коэффициент пропускания в заданном диапазоне УФ области спектра;
достаточная термостойкость и механическая прочность.The following requirements apply to binders:
sufficient transmittance in a given range of the UV region of the spectrum;
sufficient heat resistance and mechanical strength.

Для ламп, имеющих относительно низкую рабочую температуру, колбы целесообразно использовать связующее вещество на основе органических полимеров, например эфиров целлюлозы, полиакрилатов. Последние предпочтительнее, т.к. обладают большей светостойкостью и термостойкостью. Наилучшие результаты получены нами при использовании связующего вещества на основе полиметилметакрилата, имеющего наибольший коэффициент пропускания в длинноволновой УФ области спектра. For lamps having a relatively low operating temperature, it is advisable to use a binder based on organic polymers, for example cellulose ethers, polyacrylates, for bulbs. The latter is preferable, because possess greater light resistance and heat resistance. We obtained the best results when using a binder based on polymethyl methacrylate, which has the highest transmittance in the long-wave UV region of the spectrum.

Для ламп с высокой рабочей температурой в качестве связующего вещества можно использовать порошковое легкоплавкое стекло, температура размягчения которого не менее, чем на 50^oC ниже температуры размягчения стекла колбы. Дополнительное требование к связующему веществу связано с его показателем преломления, величина которого должна быть как можно ближе к величине показателя преломления пигмента. В противном случае увеличивается рассеяние излучения и снижается коэффициент пропускания покрытия в УФ области спектра.For lamps with a high operating temperature, powdery low-melting glass whose softening temperature is not less than 50 ^o C lower than the softening temperature of the bulb glass can be used as a binder. An additional requirement for the binder is associated with its refractive index, the value of which should be as close as possible to the value of the refractive index of the pigment. Otherwise, the scattering of radiation increases and the transmittance of the coating in the UV region of the spectrum decreases.

Во избежании чрезмерного снижения коэффициента пропускания покрытия должно выполняться следующее соотношение:
п_c=0,7-1,3n_п
где п_c показатель преломления связующего вещества;
п_п показатель преломления пигмента.In order to avoid an excessive reduction in the transmittance of the coating, the following relationship should be fulfilled:
p _c = 0.7-1.3n _p
where n _{c is} the refractive index of the binder;
n _p the refractive index of the pigment.

Конструкция лампы поясняется на примере газоразрядной лампы низкого давления мощностью 68т, схематично изображенной на фиг. 1. The lamp design is illustrated by an example of a 68t low-pressure discharge lamp, schematically shown in FIG. one.

Она имеет трубчатую колбу 1; рабочий электрод 2; цоколи 3. Лампа заполнена инертным газом и ртутью. Колба лампы изготовлена из стекла СЛ 97-3, пропускающего видимое и УФ излучение, начиная с длины волны 260 нм. Стекло СЛ-97-3 достаточно технологично и позволяет изготавливать стеклянную трубку и лампу на высокопроизводительном оборудовании. It has a tubular flask 1; working electrode 2; socles 3. The lamp is filled with inert gas and mercury. The bulb is made of SL 97-3 glass, which transmits visible and UV radiation, starting from a wavelength of 260 nm. SL-97-3 glass is quite technologically advanced and allows the manufacture of a glass tube and a lamp on high-performance equipment.

На внутреннюю поверхность колбы нанесено люминофорное покрытие 4, для которого использован люминофор Л-33. На внешнюю поверхность колбы нанесено покрытие 5, включающее пигмент и связующее вещество. В качестве пигмента использовано порошковое стекло, в состав которого входит 8% окиси никеля. A phosphor coating 4 is applied to the inner surface of the flask, for which phosphor L-33 is used. On the outer surface of the flask is coated 5, including a pigment and a binder. Powder glass, which contains 8% nickel oxide, is used as a pigment.

Гранулометрический состав частиц стекла,весследующий:
Менее 60 мкм 9
60-200 мкм 81
200-280 мкм 10
Показатель преломления стекла 1,52. В качестве связующего вещества использован полиметилметакрилат с показателем преломления 1,49.Granulometric composition of glass particles, the following:
Less than 60 microns 9
60-200 microns 81
200-280 μm 10
The refractive index of glass is 1.52. Polymethylmethacrylate with a refractive index of 1.49 was used as a binder.

Длина лампы 225 мм, диаметр 16 мм. Lamp length 225 mm, diameter 16 mm.

Лампа работает следующим образом. При подаче на лампу напряжения между рабочими электродами 2 зажигается дуговой разряд. Основная доля излучения разряда приходится на две спектральные линии ртути с длиной волны 253,7 и 184,9 нм. Излучаемые разрядом линии ртути 404,7; 435,8; 546,1; 578 нм расположены в видимой области спектра. Проходя через слой люминофора Л-33, излучение с длинами волн 253,7 и 184,9 нм преобразуется в излучение в интервале длин волн 310-420 нм с максимумом при 350 нм. Колба из стекла СЛ 97-3 не изменяет спектральный состав излучения, а внешнее покрытия, пропуская не менее 45% излучения на длинах волн 350-360 нм, практически полностью поглощает УФ излучение с длинами волн менее 315 нм и видимое излучение с длинами волн менее 315 нм и видимое излучение с длинами волн 410 нм. The lamp operates as follows. When a voltage is applied to the lamp between the working electrodes 2, an arc discharge is ignited. The main share of the discharge radiation falls on two spectral lines of mercury with a wavelength of 253.7 and 184.9 nm. Mercury emission lines 404.7; 435.8; 546.1; 578 nm are located in the visible region of the spectrum. Passing through the phosphor layer L-33, radiation with wavelengths of 253.7 and 184.9 nm is converted to radiation in the wavelength range of 310-420 nm with a maximum at 350 nm. The SL 97-3 glass flask does not change the spectral composition of the radiation, and the external coating, passing at least 45% of the radiation at wavelengths of 350-360 nm, almost completely absorbs UV radiation with wavelengths less than 315 nm and visible radiation with wavelengths less than 315 nm and visible radiation with wavelengths of 410 nm.

Спектральное распределение излучения лампы приведено на фиг. 2. The spectral distribution of the lamp radiation is shown in FIG. 2.

В связи с тем, что в состав покрытия не входят дорогостоящие компоненты и процесс его нанесения поддается механизации, себестоимость ламп согласно изобретению не более чем на 10-15% превышает себестоимость обычных люминесцентных ламп соответствующей мощности и в несколько раз ниже себестоимости ламп с колбой, изготовленной из "черного" стекла, содержащего окись никеля или кобальта. Due to the fact that the composition of the coating does not include expensive components and the process of its application can be mechanized, the cost of lamps according to the invention is no more than 10-15% higher than the cost of conventional fluorescent lamps of the corresponding power and several times lower than the cost of lamps with a bulb made from "black" glass containing nickel or cobalt oxide.

Claims (6)

1. Газоразрядная лампа для люминесцентного анализа, включающая стеклянную колбу с электродами, наполненную инертным газом и излучающими добавками, отличающаяся тем, что стекло колбы выбрано пропускающим УФ- и видимое излучение, колба содержит покрытие из легкоплавкого стекла, порошковая основа которого содержит пигмент, включающий окись никеля и/или кобальта, толщина покрытия и концентрация пигмента выбраны из условий пропускания излучения в диапазоне 300 400 нм, при этом гранулометрический состав порошковой основы удовлетворяет условию отсутствия частиц размером более 300 мкм и непревышения количеством частиц размером более 200 мкм 15 мас. и размером менее 60 мкм 10 мас. 1. Gas discharge lamp for luminescent analysis, including a glass flask with electrodes filled with inert gas and emitting additives, characterized in that the flask glass is selected to transmit UV and visible radiation, the bulb contains a coating of low-melting glass, the powder base of which contains pigment, including oxide nickel and / or cobalt, the thickness of the coating and the concentration of the pigment selected from the conditions of transmission of radiation in the range of 300 to 400 nm, while the particle size distribution of the powder base satisfies the condition the absence of particles larger than 300 microns and not exceeding the number of particles larger than 200 microns 15 wt. and a size of less than 60 microns 10 wt. 2. Лампа по п.1, отличающаяся тем, что в качестве пигмента использовано порошковое стекло следующего состава, мас. 2. The lamp according to claim 1, characterized in that as a pigment used powder glass of the following composition, wt. SiO₂ 60 70
B₂O₅ 2 4
Na₂O 10 15
K₂O 2,5 5,5
BaO 5,0 9,0
NiO 6,0 9,5
Sb₂O₅ 0,4 0,7
CeO 0,05 0,15
Fe₂O₃ 0,05 0,15
3. Лампа по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве основы связующего вещества использован органический полимер.SiO ₂ 60 70
B ₂ O ₅ 2 4
Na ₂ O 10 15
K ₂ O 2.5 5.5
BaO 5.0 9.0
NiO 6.0 9.5
Sb ₂ O ₅ 0.4 0.7
CeO 0.05 0.15
Fe ₂ O ₃ 0.05 0.15
3. The lamp according to claims 1 and 2, characterized in that an organic polymer is used as the basis of the binder. 4. Лампа по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве основы связующего вещества использованы полиакрилаты. 4. The lamp according to claims 1 and 2, characterized in that polyacrylates are used as the basis of the binder. 5. Лампа по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве основы связующего вещества использован полиметилметакрилат. 5. The lamp according to claims 1 and 2, characterized in that polymethyl methacrylate is used as the basis of the binder. 6. Лампа по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве основы связующего вещества использовано порошковое легкоплавкое стекло. 6. The lamp according to claims 1 and 2, characterized in that powder fusible glass is used as the basis of the binder. 7. Лампа по пп.1 6, отличающаяся тем, что показатель преломления связующего вещества составляет 0,7 1,3 показателя преломления пигмента. 7. The lamp according to claims 1 to 6, characterized in that the refractive index of the binder is 0.7 to 1.3 the refractive index of the pigment.

Images