19.06.2019
219.017.8aa5

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области электротехники, а именно к способам генерации излучения оптического диапазона, возникающего в результате электрического разряда в газе, и к разрядным осветительным лампам низкого давления различных типов, и может быть использовано для создания эффективных экологически безопасных источников оптического излучения. Технический результат - повышение эффективности генерации оптического излучения и уменьшение затрат на утилизацию вышедших из строя данных источников оптического излучения, что дает в целом существенную экономии при эксплуатации в промышленности и быту. Способ генерации оптического излучения включает создание газового разряда в атмосфере инертного газа с излучающей молекулярной добавкой в баллоне из оптически прозрачного материала. Газовый разряд в источнике оптического излучения создают с помощью импульсно-периодического напряжения, амплитуду которого в импульсе выбирают больше амплитуды напряжения в разряде постоянного тока в источнике оптического излучения. Частоту повторения импульсов напряжения выбирают в диапазоне от 1 кГц до 1 МГц, скважность импульсов напряжения выбирают в диапазоне больше 1. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Область техники

Изобретение относится к области электротехники, а именно - к способам генерации излучения оптического диапазона, возникающего в результате электрического разряда в газе, и к разрядным осветительным лампам низкого давления различных типов, и может быть использовано при создании эффективных, экологически безопасных источников оптического излучения.

Уровень техники

В настоящее время существует большое число способов получения оптического излучения, связанных с использованием различных газовых разрядов. Среди этих источников оптического излучения можно выделить две группы источников оптического излучения, получивших наибольшее распространение в силу существенных преимуществ перед другими типами источников оптического излучения [1-3].

К первой группе относятся разрядные источники оптического излучения низкого давления, которые, как правило, создаются на основе разрядов в смесях инертных газов с малой по концентрации излучающей добавкой. Среди данного типа источников оптического излучения наибольшее распространение имеют ртутные люминесцентные лампы, работающие на смеси аргона с парами ртути, причем давление паров ртути примерно на три порядка величины меньше давления инертного газа. Данные источники излучения имеют рекордные (не превзойденные к настоящему времени) эффективности преобразования электрической энергии в энергию оптического излучения (для ртутных люминесцентных ламп 60-70% вводимой в плазму электрической мощности преобразуется в мощность резонансного излучения атомов ртути). Основным недостатком данной группы источников оптического излучения является их экологическая опасность (использование паров металлов, вредных для человека и природы).

Ко второй группе источников оптического излучения относятся разрядные источники оптического излучения высокого давления, которые, как правило, создаются на основе разряда в однородном газе. Типичными представителями таких источников оптического излучения являются ртутные лампы высокого давления, ксеноновые лампы высокого и сверхвысокого давления, натриевые лампы высокого давления. Данные источники оптического излучения характеризуются рекордными яркостями и потоками оптического излучения. Однако данные источники излучения имеют существенно более низкий коэффициент преобразования электрической энергии в энергию оптического излучения (~15-20% [1-3]). Кроме этого ряд данных источников оптического излучения также небезопасен с экологической точки зрения в силу использования вредных веществ (например, ртуть, галогениды вредных металлов (таллий, редкие земли), радиоактивные материалы в электродах ламп (торий) и др.).

Известен способ получения оптического излучения [4] с помощью микроразрядных устройств, обеспечивающий возбуждение эксимерных кластеров благородных газов и получение УФ-излучения. Однако излучение эксимерных молекул лежит, как правило, в вакуумной ультрафиолетовой области и может быть использовано либо в условиях слабого поглощения данного излучения (вакуум, газ со слабым поглощением УФ-излучения эксимерных молекул), либо с использованием люминофоров, переводящих излучение вакуумного ультрафиолета в более длинноволновую область, например в видимую область спектра. В атмосферных условиях данное излучение использоваться самостоятельно не может.

Известен способ получения оптического излучения [5] с помощью барьерного разряда и синхронизацией с внешним сигналом, что играет важную роль при его использовании в импульсных устройствах, а также метод использования разряда с диэлектрическим барьером [6], в котором для увеличения эффективности используется отражающее покрытие, параллельное каналу разряда. Однако эффективность генерации УФ-излучения барьерным разрядом достаточно высока только в среде эксимерных газов, излучающих в области вакуумного ультрафиолета. Для других газов (смесей газов) она, как правило, не превышает нескольких процентов, что является существенным недостатком.

Известен способ получения оптического излучения [7] с помощью разряда в аргоне и других благородных газах. Эти источники света являются экологически безопасными, однако их существенным недостатком является то, что резонансное излучение атомов инертных газов лежит в области вакуумного ультрафиолета, что при преобразовании его в видимую область приводит к неизбежным большим потерям в эффективности (светоотдаче).

Известен способ возбуждения самостоятельного электрического разряда в газах [8], особенностью которого является питание разряда постоянным высоковольтным напряжением, на которое накладываются высоковольтные импульсы напряжения, длительность которых связана с ионизационными процессами, происходящими в канале разряда. Недостатком данного способа является низкая эффективность генерации УФ-излучения.

Известен способ генерации оптического излучения [9], включающий создание газового разряда в атмосфере инертного газа с излучающей молекулярной добавкой в баллоне из оптически прозрачного материала. В качестве молекулярной добавки используются молекулы воды, дающие в условиях разряда молекулы гидроксила, излучающие УФ-полосу 306.4 нм. Эффективность генерации УФ-излучения достигает 25-30%, что является существенным преимуществом данных ламп перед другими источниками УФ-излучения в области ультрафиолета «В», которое, в свою очередь, является наиболее благоприятной для биологических объектов (в том числе и человека). Недостатком данного способа является недостаточная эффективность генерации УФ-излучения.

Сущность изобретения

Заявленный способ свободен от указанных недостатков.

Техническим результатом заявленного способа является повышение эффективности генерации излучения молекулярной добавки.

Кроме того, по отношению к мировому уровню техники в данной области заявленный способ уменьшает затраты на создание безопасных условий производства и эксплуатации источников оптического излучения, создаваемых на основе предлагаемого изобретения, а также уменьшает затраты на утилизацию вышедших из строя данных источников оптического излучения, что дает в целом существенную экономию при эксплуатации в промышленности и быту.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе генерации оптического излучения, включающим создание газового разряда в атмосфере инертного газа с излучающей молекулярной добавкой в баллоне из оптически прозрачного материала, в соответствии с заявленным изобретением газовый разряд в источнике оптического излучения создают с помощью импульсно-периодического напряжения, амплитуду которого в импульсе выбирают больше амплитуды напряжения в разряде постоянного тока в источнике оптического излучения, частоту повторения импульсов напряжения выбирают в диапазоне от 1 кГц до 1 МГц, скважность импульсов напряжения выбирают в диапазоне больше 1.

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что в качестве молекулярной добавки используют молекулы гидроксила с концентрацией менее 10% концентрации атомов инертного газа.

Помимо того указанный технический результат достигается тем, что в качестве инертного газа выбирают аргон.

Кроме этого указанный технический результат достигается тем, что в качестве инертного газа берут смесь аргона с неоном и/или гелием.

Помимо этого указанный технический результат достигается тем, что в смеси аргона с неоном и/или гелием аргона берут не менее 50%.

Заявленный способ получения оптического излучения поясняется следующим.

В положительном столбе тлеющего разряда электроны нагреваются электрическим полем и теряют свою энергию главным образом в неупругих столкновениях с атомами и/или молекулами. В отличие от атомов молекулы, как правило, имеют большое число колебательно-вращательных состояний уже в основном состоянии и поглощают энергию электронов практически всех энергий. Данные потери энергии являются «вредными», поскольку не превращаются в полезное излучение. Эти потери можно ослабить, если перейти в режим импульсно-периодического разряда. Если напряженность электрического поля Е в плазме достаточно велика, так что на длине свободного пробега электрон получит энергию, достаточную для возбуждения первого возбужденного состояния молекулы гидроксила (полагаем, что они уже есть в газовом разряде в результате столкновений молекул воды с возбужденными атомами аргона), то потери на возбуждение нижних колебательно-возбужденных состояний молекул будут меньше. Данное условие можно сформулировать математически следующим образом:

энергия Δε=ebеE2νmol-1, которую электрон получает от электрического поля за время νmol-1 между двумя колебательно-вращательными столкновениями с молекулой, должна быть больше энергии возбуждения электронных состояний молекулы, т.е.

e и bе есть заряд и подвижность электронов.

Неравенство (1) накладывает следующее требование к величине напряженности электрического поля в плазме

Величина напряженности электрического поля в импульсе зависит от параметров импульсно-периодического разряда (частоты повторения и скважности импульсов) и, как показывают результаты исследований, проведенных на базе Санкт-Петербургского государственного университета, полученное по формуле (2) условие может быть выполнено при выборе частоты повторения импульсов в диапазоне 1 кГц - 1 МГц, скважности импульсов >2 и концентрации молекул молекулярной добавки <10% от концентрации атомов инертного газа.

Заявленный способ получения оптического излучения поясняется также чертежом, на котором приведена светоотдача разряда в смеси паров воды с аргоном при питании разряда постоянным напряжением и импульсно-периодическим напряжением при различных скважностях импульсов и различных концентрациях молекулярной добавки (молекул воды). Давление аргона равнялось 1 Top, частота повторения импульсов составляла 5 кГц, длительность импульсов изменялась и составляла 36 мкс, 50 мкс, 100 мкс. Значение τpulse/T=1 соответствует разряду постоянного тока. Давление паров воды в разрядной камере определялось температурой стенок разрядной трубки. Светоотдача разряда в смеси паров воды с аргоном при питании разряда постоянным напряжением и импульсно-периодическим напряжением при различной температуре стенок разрядной трубки.

Чертеж показывает, что в разряде постоянного тока рост температуры стенок приводит к увеличению световой отдачи, как это и наблюдалось ранее [10, 11]. Переход к импульсно-периодическому режиму увеличивает световую отдачу, при этом в относительной мере увеличение больше при низких температурах, однако в абсолютной мере при более высокой температуре стенок световая отдача выше (см. измерения при 50°C). Таким образом, импульсно-периодический способ питания газового разряда с молекулярной излучающей добавкой обеспечивает положительный эффект.

Технический результат подтверждается конкретными примерами реализации, проведенными, как указано выше, на базе Санкт-Петербургского государственного университета.

Пример 1.

Разряд создавался в цилиндрической стеклянной трубке диаметром 2.54 см и длиной 25 см. Внутренняя поверхность трубки покрыта люминофором, чувствительным к излучению молекул гидроксила 306.4 нм. Разрядный ток составлял 0.3 А, напряжение на трубке - 66 В. Разрядная колба наполнена аргоном при давлении 1 Top, давление паров воды соответствует температуре стенок колбы 50°С. Световая отдача при питании постоянным током равна 38 лм/Вт. Переход к импульсно-периодическому напряжению питания с параметрами: частота повторения импульсов 10 кГц, длительность импульсов 50 мкс и токе в импульсе 0.3 А, напряжение в импульсе 110 В, - увеличивал световую отдачу до 46 лм/Вт.

Пример 2.

Разряд создавался в цилиндрической стеклянной трубке диаметром 2.54 см и длиной 35 см. Внутренняя поверхность трубки покрыта люминофором, чувствительным к излучению молекул гидроксила 306.4 нм. Разрядный ток составлял 0.15 А, напряжение на трубке - 94 В. Разрядная колба наполнена аргоном при давлении 2 Top, давление паров воды соответствует температуре стенок колбы 50°С. Световая отдача при питании постоянным током равна 35 лм/Вт. Переход к импульсно-периодическому напряжению питания с параметрами: частота повторения импульсов 10 кГц, длительность импульсов 50 мкс и токе в импульсе 0.15 А, напряжение в импульсе 138 В, - увеличивал световую отдачу до 41 лм/Вт.

Пример 3.

Разряд создавался в цилиндрической стеклянной трубке диаметром 1.5 см и длиной 20 см. Внутренняя поверхность трубки покрыта люминофором, чувствительным к излучению молекул гидроксила 306.4 нм. Разрядный ток составлял 0.2 А, напряжение на трубке - 83 В. Разрядная колба наполнена аргоном при давлении 1 Top и неоном при давлении 0.5 Top, давление паров воды соответствует температуре стенок колбы 50°С. Световая отдача при питании постоянным током равна 37 лм/Вт. Переход к импульсно-периодическому напряжению питания с параметрами: частота повторения импульсов 20 кГц, длительность импульсов 20 мкс и токе в импульсе 0.2 А, напряжение в импульсе 162 В, - увеличивал световую отдачу до 43 лм/Вт.

Технико-экономическая эффективность заявленного изобретения состоит в повышении эффективности генерации оптического излучения молекулярной добавкой и экологической безопасностью источников оптического излучения, использующих заявляемый способ. Достижение такого результата позволяет использовать заявленный способ при создании новых и эффективных экологически безопасных источников оптического излучения (источников света) и найдет широкое применение в промышленном и бытовом освещении.

Список использованной литературы

1. Г.Н.Рохлин. Разрядные источники света. - М., Энергоатомиздат, 1991, 720 с.

2. Д.Уэймаус. Газоразрядные лампы. - М.: Энергия, 1977, 344 с.

3. Лампы газоразрядные. Каталог 09.5.01-80. М.: Информэлектро. 1980; Каталог 09.50.07-75. М.: Информэлектро. 1975.

4. Patent US No. 7439663.

5. Patent US No. 6483253.

6. Patent Japan No. JP 6338300(A).

7. Patent US No. 6476565.

8. Патент СССР № SU 1398758.

9. Патент РФ № RU 2074454 (прототип).

10. Е.Artamonova, Т.Artamonova, A.Beliaeva, D.Michael, М.Khodorkovskii, A.Melnikov, V.Milenin, S.Murashov, L.Rakcheeva, N.Timofeev and G.Zissis. J. Phys. D: Appl. Phys. 41 (2009) 315068.

11. Е.Artamonova, Т.Artamonova, A.Beliaeva, D.Michael, М.Khodorkovskii, A.Melnikov, V.Milenin, S.Murashov, L.Rakcheeva, N.Timofeev and G.Zissis. J. Phys. D: Appl. Phys. 42 (2009) 204175.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 17.
20.02.2019
№219.016.c419

Способ неинвазивной диагностики радикулопатий при пояснично-крестцовых остеохондрозах

Изобретение относится к медицине, а именно - к неврологии. Способ включает проведение лазерной доплеровской флоуметрии методом зондирующего излучения в медиальной надлодыжечной области нижних конечностей пациента, определяемую по расстоянию 1-2 см от верхнего края медиальной лодыжки в условиях...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002463960
Дата охранного документа: 20.10.2012
29.03.2019
№219.016.f156

Способ определения профиля концентрации легирующей примеси в полупроводниках

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для контроля профиля легирования в полупроводниках. Технический результат - повышение достоверности измерений и расширение диапазона глубин приповерхностного слоя образца, в которых определяется концентрация легирующей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002393584
Дата охранного документа: 27.06.2010
29.03.2019
№219.016.f17a

Способ получения безусадочного конструкционного керамического изделия

Изобретение относится к области химии, энергетики и технологии производства изделий из конструкционных материалов на основе нитрида бора, алюминия и карбида кремния и может быть использовано для изготовления изделий из высокопрочных, безусадочных керамических материалов, работающих в условиях...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002399601
Дата охранного документа: 20.09.2010
29.03.2019
№219.016.f504

Рентгеноспектральный способ определения содержания углерода в сталях и устройство для определения содержания углерода в сталях

Использование: для определения содержания углерода в сталях посредством рентгеноспектрального способа. Сущность: заключается в том, что осуществляют облучение исследуемых образцов сталей первичным излучением рентгеновской трубки и измерение интенсивности вторичного спектра, при этом перед...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002427825
Дата охранного документа: 27.08.2011
10.04.2019
№219.017.071f

Пептид калий-уретический

Изобретение относится к терапевтически активным химическим соединениям, влияющим на мочеобразующую деятельность почек, а именно к пептиду, вызывающему селективное увеличение выделения ионов калия почкой. Соединение предназначено для лечения гиперкалиемии. 2 табл., 2 пр.
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002454426
Дата охранного документа: 27.06.2012
29.04.2019
№219.017.4225

Устройство для регистрации γ-излучения (варианты)

Изобретение относится к области регистрации ионизирующих излучений. Технический результат - упрощение конструкции и использование в качестве чувствительных к излучению элементов микроканальных пластин (МКП). Повышение чувствительности в заявленном устройстве достигается одномерной регистрацией...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002370789
Дата охранного документа: 20.10.2009
29.05.2019
№219.017.6904

Метиловый эфир 16,16-диметил-2-фтор-d-гомо-8альфа-эстрона, обладающий гиполипидемической и кардиопротекторной активностью

Изобретение относится к области синтеза биологически активных аналогов стероидных эстрогенов. Синтезирован метиловый эфир 16,16-диметил-2-фтор-D-гомо-8α-эстрона, обладающий гиполипидемической и кардиопротекторной активностью при отсутствии утеротропного и антигонадотропного действия....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002436792
Дата охранного документа: 20.12.2011
29.05.2019
№219.017.690e

Способ формирования многослойных нанокристаллических пленок с гетерогенной границей раздела и устройство для формирования многослойных нанокристаллических пленок с гетерогенной границей раздела

Изобретение относится к области материаловедения и может быть использовано в технологии изготовления металлических, полупроводниковых и диэлектрических материалов и приборов, в частности для нанесения многослойных нанокристаллических тонких пленок этих материалов химическим способом. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002436876
Дата охранного документа: 20.12.2011
09.06.2019
№219.017.7d28

Способ рентгеноспектрального определения содержания водорода, углерода и кислорода в органических соединениях и устройство для определения содержания водорода, углерода и кислорода в органических соединениях

Использование: для рентгеноспектрального определения содержания водорода, углерода и кислорода в органических соединениях. Сущность: заключается в том, что осуществляют облучение исследуемого образца рентгеновским излучением, в котором присутствуют, по крайней мере, две дискретные линии в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002426104
Дата охранного документа: 10.08.2011
09.06.2019
№219.017.7d71

Состав мембраны ионоселективного электрода для определения ионов кадмия

Изобретение относится к области анализа ионного состава водных растворов и жидкостей и может быть использовано в изыскании материалов, стойких в сильнокислых растворах сложного состава с низким рН и высоким ионным фоном, предназначенных для использования в качестве чувствительных и стабильных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002428683
Дата охранного документа: 10.09.2011
Показаны записи 1-10 из 11.
27.07.2013
№216.012.5a57

Приточно-вытяжное вентиляционное устройство для зданий с вентилируемым фасадом

Изобретение относится к системам вентиляции домов, оснащенных вентилируемым фасадом. Приточно-вытяжное вентиляционное устройство включает корпус и встроенный в него теплообменник-рекуператор. Забор приточного воздуха организован с улицы, а выброс вытяжного воздуха из помещения осуществлен в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488748
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.01.2014
№216.012.9cf0

Состав материала для изготовления электродов генераторов низкотемпературной плазмы

Изобретение относится к области плазменной техники, а именно к составу материала для изготовления электродов генераторов низкотемпературной плазмы, содержащему связывающее вещество и растворитель, при этом состав дополнительно содержит оксиды лютеция LuO и неодима NdO в соотношении между собой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505882
Дата охранного документа: 27.01.2014
25.08.2017
№217.015.d347

Семейство пептидов - ингибиторов активности белка reca, блокирующих sos-ответ у бактерий

Изобретение относится к области биотехнологии, конкретно к новым пептидным структурам, обладающим антибактериальными свойствами, и может быть использовано в медицине. Заявляется семейство пептидов, обладающих ингибирующей активностью против бактериальных белков RecA, а также свойством...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621862
Дата охранного документа: 07.06.2017
13.12.2018
№218.016.a5c3

Тиазол-оксазол-модифицированные пептиды, обладающие способностью ингибировать бактериальную рибосому

Изобретение относится к области биотехнологии и медицины, конкретно к новым тиазол-оксазол модифицированным пептидам, обладающим способностью ингибировать бактериальную рибосому Е. coli, K. pneumoniae и Yersinia pseudotuberculosis за счет связывания в её выходном туннеле. Модифицированный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002674581
Дата охранного документа: 11.12.2018
29.06.2019
№219.017.9f24

Теплонасосная сушильная камера

Изобретение относится к области сушки твердых материалов. Из теплопароизолированного помещения влажный воздух через систему вытяжки попадает в теплонасосную установку, где он подвергается конденсационной осушке, после чего подается обратно в теплопароизолированное помещение через систему подачи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002419754
Дата охранного документа: 27.05.2011
11.07.2019
№219.017.b266

Генетическая конструкция на основе двух индуцибельных экспрессионных векторов для экспрессии тиазол/оксазол модифицированного пептида в клетках бактерий e. coli; способ получения рекомбинантного штамма бактерий e. coli и способ получения модифицированного пептида на его основе

Изобретение относится к области биотехнологии и молекулярной генетики. Представлена генетическая конструкция для гетерологической экспрессии тиазол-оксазол модифицированного пептида клебсазолицина в клетках бактерий Е. coli на основе двух индуцибельных экспрессионных векторных плазмид - pBAD...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002694044
Дата охранного документа: 08.07.2019
01.02.2020
№220.017.fc9b

Средство разрезания днк на основе cas9 белка из defluviimonas sp.

Изобретение относится к биотехнологии и описывает новую бактериальную нуклеазу системы CRISPR-Cas9 из бактерии . 20V17, а также ее применение для образования строго специфичных двунитевых разрывов в молекуле ДНК. Данная нуклеаза обладает необычными свойствами и может быть использована в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002712492
Дата охранного документа: 29.01.2020
01.02.2020
№220.017.fcdb

Средство разрезания днк на основе cas9 белка из биотехнологически значимой бактерии clostridium cellulolyticum

Изобретение относится к биотехнологии и касасется применения белка, содержащего аминокислотную последовательность SEQ ID NO: 1, или содержащего аминокислотную последовательность, которая по меньшей мере на 95% идентична аминокислотной последовательности SEQ ID NO: 1 и имеет отличия по сравнению...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002712497
Дата охранного документа: 29.01.2020
07.06.2020
№220.018.24ee

Средство разрезания днк на основе cas9 белка из бактерии demequina sediminicola

Изобретение относится к биотехнологии и касасется применения белка, содержащего аминокислотную последовательность SEQ ID NO: 1 или содержащего аминокислотную последовательность, которая по меньшей мере на 95% идентична аминокислотной последовательности SEQ ID NO: 1 и имеет отличия по сравнению...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002722933
Дата охранного документа: 05.06.2020
07.06.2020
№220.018.2520

Средство разрезания днк на основе cas9 белка из бактерии pasteurella pneumotropica

Изобретение относится к биотехнологии. Описано применение белка, способного образовывать двунитевой разрыв в последовательности ДНК, непосредственно примыкающей к последовательности 5'-NNNN(A/G)T-3', содержащего аминокислотную последовательность SEQ ID NO: 1 или содержащего аминокислотную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002722934
Дата охранного документа: 05.06.2020

Похожие РИД в системе