SU395927A1 - Спектральная газоразрядная лампа - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области спектроскопии , в частности к источникам излучени , предназначенным дл  .спектральных исследований .

Дл  генерации излучени , в спектре которого содержатс  резонансные линии атомов одного или нескольких определенных элементов, известны лампы, катод которых выполнен с полостью, содержащей требуемый химический элемент. При подключении такой лампы к источнику питани  между полостью катода и анЪдом зажигаетс  тлеющий разр д в инертном газе. Под действием ударов ионов инертного газа о поверхность полости атомы химического элемента отрываютс  от поверхности полости, попадают в газоразр дный промежуток , .возбуждаютс  там при соударении с электронами и при возвращении в нормальное состо ние излучают линии, принадлежащие спектру этого элемента. Из числа возбуждаемых линий наибольшей интенсивностью обладают резонансные линии, которые и используютс  в р де установок дл  спектрального анализа, в частности в атомно-абсорбционных спектрофотометрах.

Интенсивность излучени  линии увеличиваетс  с увеличением разр дного тока {увеличиваетс  число ионов, соудар ющихс  с поверхностью полости и соответственно увеличиваетс  концентраци  атомов элементов в полости ) и, с этой точки зрени , желательно, чтобы разр дный ток был как можно больше. Однако по мере увеличени  разр дного тока излучаема  резонансна  лини  ушир етс  вследствие увеличени  нагрева газа внутри полости, обусловленного увеличением мощности разр да (допттлеровское уширение). Вместе с тем лри увеличении концентрации атомов элемента становитс  существенной диффузи  этих атомов за пределы полости, в результате чего начинаетс  самообращение резонансной линии (центральна  часть линии поглощаетс  «холодными атомами элемента за пределом полости у торца катода вне разр дного промел утка). По этим причинам ток лампы обычно ограничиваетс  некоторой предельной величиной, при которой обеспечиваютс  только приемлемые значени  интенсивности и формы линии, но не обеспечиваютс 

одновременно высокие показатели обеих характеристик .

Цель изобретени  - обеспечение возможности работы лампы на повышенных токах дл 

увеличени  интенсивности спектральных линий , а дл  уменьщени  полуширины спектральных линий и получени  линий регул рной формы без искажени  в области максимума и снижени  напр жени  зажигани  разр да.

С этой целью полый металлический катод выполнен в виде массивного цилиндра с ребрами охлаждени  на боковой поверхности, снабженного размещенными на обеих его торцовых поверхност х экранизирующими слюд ными экранами, жестко фиксируемыми относительно колбы пружинами Г-образного сечени  -таким- образом, что отсутствуют зазоры между пружинами и колбой.

Повышение интенсивности резонансных линий и устранение их самообращени  обеспечиваетс  также применением дополнительного трубчатого экрана, размещенного между катодом и анодом в непосредственной близости к катоду и имеющего такой размер, чтобы излучение, возбуждаемое в полом катоде, полностью попадало на выходное Окно.

Трубчатый экран электрически соединен с анодом через резистор, вследствие чего между экраном и катодом зажигаетс  вспомогательный разр д и снижаетс  напр жение зажигани  лампы.

На фиг. 1 схематически изображена предлагаема  лампа; на фиг. 2 - схема ее включени .

Электродный узел . лампы смонтирован на ножке / и состоит из катода 2 с кладышем 3, трубчатого экрана 4, анода 5, дисковых слюд ных экранов 6 с центральными отверсти ми и кольцевых пружин 7. К ножке 1 катод прикреплен при помощи катодных стоек 8, вставленных в изол торы 9. Трубчатый экран 4 и анод 5 к выводам ножки присоединен посредством экранной стойки 10, вставленной в изол тор //, и анодной стойки 12, вставленной в изол тор 13. Смонтированна  ножка завариваетс  в цилиндрическую колбу 14 с плоским выходным окном 15. Изготовленна  лампа откачиваетс  на вакуумном посту, тренируетс , наполн етс  инертным газом до требуемого давлени  и отпаиваетс ..

Дл  поддержани  в лампе низкого давлени  остаточных газов использован газопоглотитель 16. После отпайки лампы между внешними выводами 17 и 18 анода 5 и экрана 4, соответственно, припаиваетс  омический резистор 19. Лампа заканчиваетс  цоколем 20, из которого выведены два присоединительных провода - катодный 21 и анодный 22, соответственно припа нные к выводам 17 и 23 (внещний катодный вывод).

Дл  питани  лампы (фиг. 2) обычно ислользуетс  источник тока 24, обеспечивающий на выходе посто нное напр жение 400- 600 в и ток до 50 ма. К положительному полюсу 25 источника тока подключаетс  через ограничительный балластный резистор 26 и миллиамперметр 27 анодный присоединительный провод 22 лампы, к отрицательному полюсу - катодный присоединительный проврд / .; - При включении источника тока 24 анод 5 и экран 4, соединенные между собой резистором 19, одновременно оказываютс  под одинакавым положительным потенциалом относительно катода 2. В первый момент зажнгаетс  разр д между катором и экраном. Ток разр да ограничиваетс  омическим резистором 19, сопротивление которого выбрано такнм, 5 чтобы ток соста вл л несколько миллиампер. Этот вспомогательный разр д создает необходимые услови  дл  зажигани  основного разр да между катодом и анодом. Путь основного разр дного тока проходит из полости

10 катода 2 через отверсти  в верхнем слюд ном экране & и в цилиндрическом теле экрана 4 к кра м отверсти  дискового анода 5. При горении разр да в полом катоде возникает излучение , в том числе и резонансное излучение,

15 которое через отверсти  попадает на выходное окно и выходит за пределы лампы. Размеры отверстий выбраны таким образом, чтобы кра  их находились за пределами воображаемого усеченного конуса, малым основанием

0 которого  вл етс  плоскость отверсти  полого катода, а большим основанием - плоскость выходного окна.

Дл  предотвращени  возникновени  разр дного тока на боковой поверхности катода в

5 -предлагаемой лампе вместо керамического экрана, утепл ющего катод и вызывающего тем самым значительное повышение температуры катода и газа, применены слюд ные экраны 6 с кольцевыми пружинами 7 Г-образ0 ного сечени , исключающие возможные зазоры между слюд ными экранами и колбой, через которые может проходить ток с наружной поверхности катода на анод. Сам катод выполнен из материала с высокой теплопроводностью, например меди, и имеет большую поверхность охлаждени , котора  непрерывно омываетс  газом, осуществл ю-щим пр мой перенос тепла от поверхности катода к стенке колбы. Из-за снижени  температуры катода

0 снижаетс  и температура газа, и излучаема  лини  получаетс  более узкой.

Снижение температуры катода позвол ет в несколько раз увеличить рабочий ток лампы, а следовательно, и интенсивность резонанс5 ной линии. При увеличении тока в п раз интенсивность увеличиваетс  более чем в п, а ширина линии при этом получаетс  не больще чем у обычных известных ламп. Дополнительный трубчатый экран 4, расположенный между анодом и катодом в непосредственной близости от последнего, устран ет отрицательное воздействие облака «холодных атомов, которое образуетс  у отверсти  полости катода и концентраци  которого

5 возрастает с увеличением тока. В предлагаемой лампе это Облако «холодных атомов попадает в объем цилиндрического трубчатого экрана 4, через который проходит разр дный ток, носител ми которого производитс  дополнительное возбуждение этих атомов, сопровождающеес  излучением резонансных линий. При этом не только компенсируетс  поглощение резонансного излучени , вызывающее самообращение линий, но и происходит увеличение интенсивности резонансных линий.

Использование предлагаемой лампы в атомно-абсорбционных спектрофотометрах, дл  которых она в основном предназначена, обеспечивает повышение пределов обнаружени  анализов , так как лаМпа позвол ет производить измерени  на больших разр дных токах (т. е. при увеличенной интенсивности резонансных линий). Помимо этого обеспечиваетс  повышение чувствительности анализов, так как излучаемые .резонансные линии имеют малую полуширину и несамообращенный профиль .

Предмет изобретени 

1. Спектральна  газоразр дна  лампа, предназначенна  дл  излучени  линейчатого спектра определенных химических элементов, содержаща  металлический катод с полостью дл  установки химических элементов, формирующих генерируемое излучение, и анод, заключенные в запа нную стекл нную оболочку, наполненную инертным газом, отличающа с 

тем, что, с целью обеспечени  возможности работы лампы на повыщенных токах дл  увеличени  интенсивности спектральных линий, а также дл  уменьшени  полуширины спектральных линий и получени  линий регул рной формы без искажени  в области максимума, катод выполнен в виде массивного цилиндра с ребрами охлаждени  на боковой поверхности , экранированной размещаемыми на торцовых поверхност х катода диэлектрическими дисками, например слюд ными, по периметру которых расположены пружины, выбирающие зазоры между дисками и колбой.

2.Лампа цо п. 1, отличающа с  тем, что катод снабжен дополнительным трубчатым

экраном, установленным в непосредственной близости от полости катода.

3.Лампа по пп. 1 и 2, отличающа с  тем, что, с целью снижени  напр жени  зажигани 

разр да, дополнительный трубчатый экран соединен электрически с анодом через омический резистор.

2

Фиг 2.