Газоразрядные лампы высокого и сверхвысокого давления.
В зависимости от давления газов и паров ртути в разрядной трубке изменяются характер газового разряда, его электрические и световые параметры. Различают ртутно-кварцевые лампы высокого (от 0,02 до 1,5 МПа) и сверхвысокого давления (свыше 1,5 МПа). В спектре излучения паров ртути преобладает ультрафиолетовая составляющая, поэтому для применения в качестве источника света спектр исправляют: разрядную трубку из кварцевого стекла помещают в колбу, изнутри покрытую люминофором, превращающим ультрафиолетовый свет в видимый. Такие лампы называют дуговыми ртутными люминесцентными – ДРЛ.
В холодной лампе ртуть находится преимущественно в жидком состоянии. После зажигания разряда требуется время от 3 до 10 минут для разогрева трубки и испарения ртути. По мере испарения ртути и повышения давления растет мощность разряда и температура стенок трубки. При правильной дозировке ртути и номинальном электрическом и тепловом режиме вся жидкая ртуть испаряется и разряд происходит в ее ненасыщенных парах.
Лампы ДРЛ выпускаются в двух разновидностях: двухэлектродная и четырехэлектродная. В двухэлектродных лампах кварцевая трубка имеет два рабочих электрода, разряд в ней не может быть зажжен напряжением промышленной сети переменного тока, так как напряжение зажигания между рабочими электродами измеряется киловольтами. Для зажигания разряда нужен высоковольтный импульс от специального поджигающего генератора, который вызовет разряд в аргоне, а затем уже произойдет разгорание разряда в парах ртути.
Основной является четырехэлектродная конструкция разрядной трубки. Трубка имеет два рабочих и два поджигающих электрода, причем, поджигающий электрод находится на малом расстоянии от рабочего и через резистор соединен с другим рабочим электродом. При подаче напряжения между рабочим и поджигающим электродами зажигается тлеющий разряд в аргоне. Затем возникает тлеющий разряд между рабочими электродами, разогревающий ртуть, и лишь потом – дуговой в парах ртути.
Приборы и оборудование
В настоящей работе изучаются основные принципы работы и особенности спектров двух типов газоразрядных ламп – ДРШ-250-3 (Дуговая Ртутная Шаровая, мощность 250 Вт, трёхэлектродная) и ДРСк-125 широко применяемые в медицине.
Лампы ДРШ-250-3 (рис. 1)могут работать в цепи переменного и постоянного тока, а для их зажигания на поджигающий электрод (трехэлектродные лампы) или основные электроды (двухэлектродные лампы) должен быть подан кратковременный импульс высокого напряжения и высокой частоты, обеспечивающий пробой межэлектродного пространства и его первоначальную ионизацию.
Рис. 1. Внешний вид ламп ДРШ
Лампа ДРСк-125.
Лампы ПРК (прямая ртутно-кварцевая), ДРТ (дуговая ртутная трубчатая) представляют собой кварцевую трубку диаметром 18-45 мм, по концам которой впаяны вольфрамовые активированные самокалящиеся электроды. Трубка заполняется аргоном и дозированным количеством ртути. По классификации эти лампы относятся к категории ламп высокого давления.
Для снижения напряжения зажигания лампы на внешней поверхности трубки в некоторых типах ламп укрепляется металлическая проводящая полоса.
Ртутно-кварцевые лампы высокого давления и лампы ПРК и ДРТ имеют период разгорания около 10-15 мин. Повторное зажигание ламп после их погасания может быть произведено примерно через 10 мин после полного остывания лампы.
В настоящей работе для исследования используется маломощная трубчатая лампа ДРСк-125.
Лампа включается в сеть переменного тока согласно схеме рис. 2. Поджигающее устройство не требуется, так как в конструкции трубки предусмотрено наличие поджигающих электродов, расположенных рядом с основными электродами лампы.
Рис. 2. Схема включения лампы ДРСк-125 в сеть
Спектрофотометр.
Функциональная схема спектрофотометра приведена на рис. 3 и состоит из следующих основных частей:
1. источник света (в обычном режиме - галогенная лампа);
2. монохроматор МУМ-М(А) для выделения спектрального диапазона требуемых длин волн;
3. кюветное отделение, служащее для размещения проб и калибровочных растворов;
4. детектор для регистрации света и преобразования его в электрический сигнал;
5. электроника, обеспечивающая проведение измерений и управление работой прибора;
6. цифровой индикатор (дисплей) для отображения результатов измерений и вспомогательной информации.
Принцип действия прибора, работающего в режиме фотометра, основан на сравнении светового потока Ф0, прошедшего через раствор сравнения (контрольный раствор, по отношению к которому производится измерение, или воздух при пустом кюветном отделении) и светового потока Ф, прошедшего через исследуемую среду.
Световые потоки Ф0 и Ф преобразуются фотоприемником в электрические сигналы I0 и I. Также измеряется Iт – сигнал от неосвещенного приемника. По величинам этих сигналов микропроцессором спектрофотометра рассчитывается и отображается на дисплее результат измерения в виде коэффициента пропускания T, оптической плотности или концентрации в зависимости от выбранного режима измерения.
Коэффициент пропускания T рассчитывается прибором как отношение потоков или сигналов по формулам:
Рис. 3. Функциональная схема спектрофотометра
Таким образом, в режиме коэффициента пропускания Т при пустом кюветном отделении, прибор фактически будет измерять относительную интенсивность излучения источника света на данной установленной длине волны.
Для уменьшения рассеянного света и срезания высших порядков дифракции монохроматор снабжен несколькими светофильтрами. Светофильтры устанавливаются автоматически в зависимости от положения ручки «ДЛИНА ВОЛНЫ» прибора при нажатии кнопки Λ (0А/100%Т) спектрофотометра.
Диапазоны длин волн, при которых подключен тот или иной светофильтр указаны ниже:
1) 312-339 нм; 2) 340-369 нм; 3) 370-449 нм; 4) 450-584 нм; 5) 585-849 нм; 6) 849-1000 нм.