Газоразрядная вуф-лампа для фотоионизационного детектора

Полезная модель относится к области аналитического приборостроения и, в частности к газоразрядным ВУФ-лампам, используемым в качестве источника ионизации анализируемых газов в фотоионизационных детекторах. Предложена газоразрядная ВУФ-лампа, содержащая герметичный цилиндрический стеклянный корпус (1), заполненный инертным газом или смесью инертных газов при пониженном давлении, окно (2) для вывода ВУФ-излучения, приспособления для создания тлеющего разряда внутри корпуса (1) лампы и выступающие из корпуса (1) выводы (5) и (6) для подсоединения к источнику (7) электрического питания, в которой согласно полезной модели между окном (2) и торцом корпуса (1) установлена прокладка (8) из керамического материала, выступающая за габариты корпуса (1), имеющая в центральной части отверстие (9) и обращенный наружу кольцевой выступ (10), на котором закреплено окно (2) для вывода ВУФ-излучения. Технический результат состоит в исключении растрескивания окна (2) лампы за счет различия в коэффициентах линейного термического расширения материала окна (2) (MgF₂) и стеклянного корпуса (1). 3 зав.п. ф-лы, 1 илл.

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).

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.)

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.

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.

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.

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.

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.

Другим отличием лампы является то, что соотношение диаметра окна лампы к внутреннему диаметру корпуса лампы выбрано в интервале 0,2÷0,5.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором частично схематично и частично в разрезе представлена предлагаемая конструкция лампы.

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.

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.

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.

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.