Типові газорозрядні джерела

а) Ртутні лампи

Існує три типи ртутних ламп: низького (1,3-130Па), високого (300-3000Па) та надвисокого (1-10МПа).

Ртутні лампи низького тиску діляться на бактерицидні та високовольтні. Бактерицидні лампи по своїй будові аналогічні люмінесцентним. Різниця заклечається в тому, що їх колба виготовляється із спеціального увіолевого скла, яке прозоре для УФ випромінювання, а внутрішня поверхня не покривається люмінофором. Такі лампи використовуються для стерилізації приміщення.

Високовольтні ртутні лампи низького тиску являють собою кварцові колби у вигляді трубок довжиною 10-100см. Трубки не мають підігрівних електродів, замість них застосовують масивні вольфрамові електроди із оксидним шаром на основі лужноземельних металів. Тому робочі напруги їх досить високі. Так для 50см лампи U ~ 280В, струм — 50мА. Основна енергія випромінювання зосереджена в інтервалі 185-254нм.

Ртутні лампи високого та надвисокого тисків розділяють на лампи високого тиску (ВТ), трубчаті лампи надвисокого тиску (НВТ), капілярні лампи із водяним охолодженням (СВТВ), лампи в шарових колбах із малою віддаллю між електродами (СВТШ). У лампах цих типів так само, як і у люмінесцентних джерелах випромінювання, свічення формується лінійчатим спектром випромінювання. Для отримання високого тиску в колбу лампи вводять метал (Hg) тиск парів якого визначається робочою температурою лампи. Пари металу не повинні вступати в хімічну реакцію з матеріалом із колби, і давати значним тиск при досить низьких температурах. Такими властивостями володіє краще псюго ртуть.

Для полегшення підпалу в колбу вводять інертний газ (частіше всього аргон ~ 300Па).

Типовими лампами високого тиску є прямі ртутно-кварцові лампи (ПРК).

На малюнку представлена схема включення ПРК:

Рис.7. Схема включення ПРК.

Конденсатор С₁=300-500пф, разом із дроселем утворює високочастотний контур. Якщо лампа при вмиканні в мережу не загорається, то для її підпалу служить ключ К, який замикає конденсатор С₂=2-3мкф. При розмиканні утворюється імпульс високої напруги, який запалює лампу. Її розгорання відбувається 10-15хв.

Ртутно-кварцові лампи надвисокого тиску (НВТ) трубчатої форми із природнім охолодженням являють собою кварцові газорозрядні тркбки (кварцовий пальник ), які розміщують в середині скляної колби заповненої інертним газом (для охолодження). Тиск парів ртуті 0,5-1,5МПа в кварцовому пальнику, тому його роблять із товстими стінками. Схема лампи НВТ показана на малюнку:

Рис.8. Схема лампи НВТ.

1- зовнішня колба

2- інертний газ

3- вольфрамові електроди

4- електроди підпалу

5- кварцовий пальник

6- електроди живлення

7- обмежуючий опори

8- цоколь.

Внутрішню поверхню колби 1 покривають шаром люмінофору, який перетворює УФ-випромінювання у видиме.

Лампа вибухо небезпечна. Лампа має високу світловіддачу ~ 55 лм/вт. Потужність 0,1-1КВт. Включається в електромережу через спеціальні дроселі, або трансформатори (аналогічно РПК).

Ртутно-шарові лампи надвисокого тиску (НВШТ) виготовляють у вигляді товстих кварцових колб шарової форми, в які на малих віддалях впаяні два вольфрамові активовані електроди конусної форми, що забезпечує фіксацію розряду. Для полегшення підпалу часто вводять додаткових електрод. Частина лампи, що світиться має малі розміри (0,5-1мм), та високу яскравість. Лампи випромінюють у видимій та УФ-областях спектру. Розподіл енергії являє собою набір розширених ртутних ліній на фоні суцільного спектру.

Спектр лампи СВДШ-500

Рис.9. Спектр лампи СВДШ-500.

Такі лампи використовують в оптичних приладах для отримання вузьконаправлених та яскравих пучків, тиск парів ртуті всередині лампи складає 1-7МПа. Малі віддалі між електродами дозволяють працювати лампі від напруги 127, 200В. потужність ламп 0,05-2КВт. Яскравість досягає (1,5-5)*10⁸ Кд/м².

Лампи тліючого розряду виготовляють у вигляді скляних колб різної форми з двома електродами з вольфраму на малій віддалі. Колбу заповнюють розрідженим інертним газом (2-3КПа). Частіше всього це неон із домішкою гелію, або аргоном (можлива добавка ртуті).

Лампи тліючого розряду мають малу потужність: 0,01-10Вт, і робочу напруга 50-200В (і більше). По своєму призначенню вони діляться на сигнальні мініатюрні неонові, неонові панельні, неонові індикатори високої напруги та інші. Неон дає оранжево червоне свічення, ртуть — синьоватобіле, аргон — плідно блакитне. Випромінювання ламп добре модулюється із частотою до 10⁴ Гц.

Натрієві лампи виготовляють у вигляді скляної газорозрядної трубки, що заповнена неоном, або гелієм при низькому тиску та невеликій кількості натрію, який при розряді випаровується. Тиск парів натрію в робочому режимі складає ~ 1Па. Такий тиск відповідає температурі 553-573К. Лампа випромінює дві резонансні лінії , . Використовується для калібровки спектральної апаратури. Певним аналогом натрієвої лампи е цезієві та цирконієві лампи.

В газових лампах високого тиску та надвисокого тиску використовується дуговий розряд в тяжких інертних газах (аргон, криптон, ксенон). Спектр випромінювання ламп неперервний із яскраво виділеними смугами. Тепловий спектр відповідає температурі 5273-6273К.

Конструктивно ксеноні лампи аналогічні ртутним лампам НВТШ

Потужність ксенонових ламп досягає 1КВт, яскравість ~ 2000 МКд/м².

Використання ксенонових ламп в кіноапаратурі значно спрощує роботу апаратури в порівнянні із використанням звичайних дугових джерел.

Схема включення ксенонових ламп зображена на малюнку:

Рис.10. Схема включення ксенонових ламп.

1 – підвищуючий трансформатор для підпалу іскрового проміжку 5

2 – балансний резистор

3 – імпульсний транзистор

4 – ксенонова лампа