Ртутно кварцевая лампа
Ртутно-кварцевая лампа – это одна из разновидностей ртутных ламп с высоким давлением (ДРЛ). Подобные лампы являются достаточно специфическими и не подходят для домашних условий в силу ряда причин. Но тем не менее сфера их применения достаточно широка и, надо отметить, совершенно особенна.
Ртутно-кварцевая лампа: применение
Сфера применения ртутно-кварцевых лам достаточно специфична.
- Например, они используются для физиотерапевтических процедур как источник ультрафиолетового излучения.
- Еще одна необычная сфера применения – для создания атмосферы в театральных спектаклях.
- Иногда их используют также для создания декоративной системы освещения садовых или дачных участков, так как цвет этих ламп делает траву и листья особенно насыщенно зелеными.
- Кроме того, эти лампы используются, когда необходимо подсвечивать светящиеся краски, например, на живописных полотнах или в театральных костюмах или декорациях.
При работе этот тип ламп излучает ртуть и работает в коротковолновом спектре. Они могут быть мощностью от 190 — 2 500 Ватт. Мощность во многом зависит от длины колбы лампы, которая может составлять от 17 до 120 сантиметров. Для включения этих ламп в сеть применяются специализированные приборы пускорегуляторы.
Принцип работы ртутно-кварцевых ламп
Устройство ртутно-кварцевых ламп аналогично другим лампам ДРЛ.
Они состоят из стеклянной колбы, в которой находится ртутная горелка, также обязательно наличие электродов и ограничителя тока – резистора.
Число электродов лампы – два или четыре – определяет, какое пускорегулирующее устройство должно использоваться для ее включения. При этом важно знать, что некоторые лампы – 80 Вт, 125 Вт, 400 Вт и 700 Вт бывают только четырехэлектродными, в то время как 250 Вт и 1000 Вт могут быть еще и двухэлектродными.
Важным моментом, влияющим на процесс зажигания лампы, является температура окружающего воздуха. Если лампочка находится в помещении и там не может быть холодней нуля градусов, для того чтобы зажечь лампу достаточно будет 200 вольт. А вот если перепады температур в месте, где эксплуатируется лампа, значительны, то вам потребуется для зажигания величина напряжения не меньше трехсот вольт. В первом случае можно использовать пускорегулятор-дроссель, а во втором потребуется более мощный пусторегулятор – трансформатор. Его использование поможет избежать сложностей с зажиганием ламп в зимнее время года.
Еще одна особенность, которую стоит учесть при использовании ртутно-кварцевой лампы заключается в том, что она должна быть расположена вертикально, цоколь направлен вверх. Использовать ее в другом положении допустимо, но этот фактор может оказать существенное влияние на срок службы лампочки. При этом максимальное отклонение лампы не должно быть больше пятнадцати градусов, в противном случае вы столкнетесь с такой проблемой, как перегрев катодов и быстрый износ лампы.
Также при включении-выключении лампы нельзя забывать об еще одной ее особенности. Чтобы включить лампу вновь после ее выключения, вам следует дождаться ее полного остывания (как правило, на это требуется 10-15 минут).
Для правильной работы ламп ртутно-кварцевых необходима установка, которая будет компенсировать показатель низкого коэффициента мощности, — конденсатор. Если конденсаторы устанавливаются около подстанции, то этот метод компенсации называется групповым. Если конденсатор индивидуальный для лампы, то этот тип называется индивидуальным. Отсутствие конденсатора приводит к перегрузкам в электрических сетях и требует большего сечения провода и мощностных показателей у трансформатора.
Особенностью ртутно-кварцевых ламп является и то, что устройство, создающее поджигающий импульс, как правило, выходит из строя первым и служит значительно меньше, чем сама лампа. Поэтому в случае, когда зажечь лампу не получается, иногда эту проблему может решить замена этого устройства, которое еще называют разрядником.
Особенности эксплуатации
- При работе ртутно-кварцевые лампы выделяют очень большое количество тепла, а это означает, что рядом с ними должна быть хорошо налажена вентиляция. Особенно это актуально, когда лампа находится в закрытом аппарате. Кроме того, эти лампы активно излучают ультрафиолет, который не слишком полезен для зрения. Поэтому при работе при свете подобных ламп рекомендуют пользоваться очками для защиты.
- Как уже говорилось ранее после выключения лампы для повторного ее включения следует дождаться полного охлаждения. Но при этом ни в коем случае нельзя прибегать к принудительному охлаждению. При установке лампы внутри закрытой конструкции следует рассчитывать вентиляцию таким образом, чтобы при максимальном нагреве лампы температура вблизи колба не была больше 250 градусов.
- Колба лампы изготавливается из кварцевого стекла, которое достаточно быстро становится не прозрачным. Чтобы избежать этого, держать лампу следует только руками в перчатках их хлопчатобумажной ткани. Перед установкой лампы очень важно протереть ее спиртовым раствором, чтобы убрать следы пыли и жира.
- Как ясно из названия, при работе этой лампы в ней скапливается достаточно высокая концентрация ртутных паров, что делает ртутно-кварцевые лампы очень взрывоопасными. Поэтому при работе с лампами следует не только использовать специальные очки для защиты глаз от ультрафиолета, но и принимать другие меры индивидуальной безопасности на случай взрыва лампы и разлетания осколков.
Как видите, ртутно-кварцевая лампа – весьма специфическое устройство, которое совершенно не подойдет для использования в домашних условиях, но совершенно необходимо в некоторых других случаях.
Ртутно-кварцевая лампа (ДРЛ и ДРИ)
Освещение с использованием электричества началось с ламп накаливания. Но сам принцип устройства ограничивает их возможности. Спираль выделяет слишком много тепла в сравнении с видимым светом и ненадёжна, поскольку рано или поздно перегорает и обрывается. Дальнейшее развитие электрического освещения продолжили газоразрядные лампы. Но они не могли обеспечить необходимую цветопередачу.
Спектр излучения газов линейчатый с преобладанием одного из цветов. Поэтому свет ламп с большинством газов цветной и далёк от обычного дневного света. Однако излучение ртутных паров оказалось самым востребованным. Пары ртути излучают много невидимых ультрафиолетовых лучей. А при помощи люминофоров их удалось преобразовать в видимый свет со спектром близким к солнечному спектру.
Такие люминесцентные лампы до сих пор широко распространены. Но у них есть ограничения по силе света. Свет излучает газ. И чем больше концентрация его в колбе лампы, тем ярче она светит. Но при увеличении концентрации газа увеличивается и давление внутри колбы. Это приводит опять же к увеличению, но уже напряжения на электродах лампы. И зажечь ее становится весьма сложно, а то и невозможно.
Что происходит в колбе?
Но ртуть опять-таки оказалась полезным веществом для светотехники. При температурах окружающей среды это жидкость, которая при нагревании легко испаряется. Поэтому если лампа не работала и её температура такая же, как и у окружающей среды, ртуть в колбе находится в основном в виде капель. А давление добавленного газа аргона в колбе получается низким и не требует для пробоя слишком высокого напряжения. Но после того как между электродами появится электрический ток и выделится тепло, ртуть начинает испаряться.
Температура при этом также возрастает. По мере испарения ртути количество газа и давление в колбе будут увеличиваться, его электрическое сопротивление уменьшаться, а яркость свечения становится всё сильнее. В конце концов, давление и температура увеличатся настолько, что при существующем ограничении тока поддержание свечения газа станет невозможным.
Лампа погаснет и загореться заново сможет только после уменьшения температуры и давления в колбе. Но при выше упомянутых процессах достигается главная цель – большая сила излучения. Как видимого, так и ультрафиолета с инфракрасными лучами. Поскольку колба с парами ртути в зависимости от силы тока в них нагревается докрасна и при этом внутри неё будет существенное давление, материал колбы должен быть термостойким, прочным и прозрачным. Таким условиям соответствует кварцевое стекло. А лампа стала называться ртутно-кварцевой.
Назначение и особенности конструкции
Излучение таких ламп для освещения не используется, поскольку содержит слишком много ультрафиолета. Поэтому более точным будет название ртутно-кварцевая горелка. И тогда можно сказать, что они применяются в осветительных лампах, а также для технических, медицинских и хозяйственных целей. Видимого света выделяется тем больше, чем выше давление в колбе.
Давление в ней в зависимости от назначения горелки лежит в пределах от 100 Паскаль до 1мегапаскаль и больше. Поэтому горелки делятся по давлению в колбе на три группы:
- низкого, до 100 Паскаль;
- высокого, до 100 килопаскаль;
- сверхвысокого, 1 мегапаскаль и больше.
Колбы первых двух групп выполнены в виде трубки с электродами на концах:
Колбы горелок сверхвысокого давления выполнены в виде сферы для максимальной прочности. В них невелико расстояние между электродами. Поэтому разряд получается особенно ярким и близким к точечному источнику света:
Для нормальной работы горелок низкого давления достаточно двух электродов. Они нагреваются меньше остальных и после погасания быстрее восстанавливаются. Остальные горелки снабжены одним или двумя дополнительными электродами, которые приближены к основным электродам и обеспечивают зажигание горелки. Эти электроды могут быть подключены через резисторы к источнику питания горелки. Ток, потребляемый горелкой, ограничивается индуктивным балластом.
ДРЛ и ДРИ
Основная ценность ртутно-кварцевых горелок это их ультрафиолетовое излучение. Оно используется в различных технологических процессах, убивает микроорганизмы и поэтому широко используется в медицине и сельском хозяйстве. Ультрафиолет также вызывает загар. Поэтому в медицинских учреждениях и соляриях излучатели ультрафиолета для загара нашли широкое применение. Для освещения применяются лампы типа ДРЛ (дуговая ртутная люминесцентная) и ДРИ (с добавками галогенов) на основе горелок высокого давления.
Лампа имеет колбу со стандартным цоколем. Колба покрыта изнутри люминофором. Внутри неё расположена горелка. Её ультрафиолетовое излучение преобразуется люминофором в видимый свет. Но их применение ограничено по причине плохого качества света. Горелка имеет линейчатый спектр и яркость, намного превосходящую яркость люминофора. Поэтому свет такой лампы тоже имеет линейчатый спектр. Это один из её недостатков.
Другими недостатками являются довольно длительный переход в устойчивый режим свечения и невозможность его восстановления сразу после случайного пропадания напряжения. Но при отсутствии жёстких требований к качеству освещения, например для улиц, складских помещений, некоторых заводских цехов ДРЛ применяется уже длительное время. Такая лампа показана ниже:
| Целая лампа ДРЛ | У ДРЛ удалена колба |
Горелки высокого и сверх высокого давления нагреваются до температуры более 700 градусов по Цельсию. При этом они соприкасаются с воздухом, который не только нагревается от поверхности колбы, но и облучается ультрафиолетом. Появляются условия для протекания фотохимических реакций. Одна из них это превращение кислорода воздуха в озон. Поэтому рабочий режим этих горелок сопровождается резким специфическим запахом.
Озон выделяется в большом количестве и его вдыхание вредно. Поэтому необходима хорошая вентиляция помещения с такой работающей горелкой. Лампы ДРЛ и ДРИ в отношении выделения озона безопасны, так как снабжены колбой, скрывающей горелку. Но в этих лампах горелки нагреваются более всего, поскольку не имеют охлаждения. Поэтому кварц кристаллизуется и темнеет от испарений электродов. Это уменьшает светоотдачу ламп со временем.
Но хоть и при ухудшении характеристик лампа продолжает работать, оставаясь нечувствительной к условиям окружающей среды. Лампа приходит в негодность по причине разрушения электродов от высокой температуры и электрической эрозии. Но при этом её срок службы получается одним из наиболее долгих среди всех типов ламп. Поэтому, несмотря на появление мощных светодиодных излучателей ртутно-кварцевые горелки ещё долго будут занимать некоторые ниши рынка.
Ртутно-кварцевые лампы
Медицинская ртутная лампа высокого давления или, как ее называют, ртутно-кварцевая лампа (mercury quartz lamp), представляет прямую трубку из кварцевого стекла (УФ- излучение с длиной волны более 200 нм проходит через кварц) из которой удален воздух. Трубка наполнена аргоном (газ легко ионизируется) под невысоким давлением и содержит также небольшое количество ртути, т. к. она легко испаряется и дает излучение в нужном спектре.
Впаянные по концам металлические электроды для улучшения эмиссии электронов покрыты окислами щелочных металлов. При включении питающего напряжения в аргоне возникает тлеющий разряд. Разряд формируется за счет тех единичных ионов и электронов, которые имеются в естественном газе, и поддерживается за счет вторичной ионизации.
Электроды вследствие бомбардировки их ионами газа и электронами нагреваются и с их поверхности происходит электронная эмиссия. Нагревается вся лампа и, имеющаяся в ней ртуть испаряется. Возникает дуговой разряд в ртутных парах, давление которых при этом повышается до необходимого предела; устанавливается рабочий режим лампы. Лампа дает излучение с линейчатым спектром, который состоит на 45-50% из видимого излучения в сине-фиолетовой части спектра, что и наблюдается глазом при работе лампы, и на 50-55% из ультрафиолетового. Излучение в ультрафиолетовой части спектра приходится на длины волн 365 и 313 нм, что соответствует преимущественно зонам А и В.
Лампу включают в сеть переменного тока (рис. 1). Параллельно лампе (MQL) через кнопку (К) включен конденсатор (С), разряд которого облегчает зажигание. Последовательно с лампой включается индуктивное сопротивление (L), которое стабилизирует ток в цепи лампы. При разряде в газе незначительное изменение напряжения между электродами может вызвать непропорционально большое изменение тока, которое нарушает работу лампы. При изменении тока в катушке индуктивности возникает электродвижущая сила самоиндукции, противодействующая этому изменению и, таким образом, сила тока автоматически поддерживается неизменной. Лампа помещается в рефлекторе, который укреплен на штативе того или иного устройства в зависимости от назначения лампы.
Рис. 1. Электрическая схема ртутно-кварцевой лампы
Применение уф-лучей в медицине
В качестве источников УФ-излучения интегрального спектра для индивидуального облучения используют переносные (портативные), стационарные или настольные ртутно-кварцевые облучатели. Эти лампы предназначены для проведения местных ультрафиолетовых облучений, преимущественно при проведении процедур у кровати больного (в палате, перевязочной, на дому и т.д.).
Для групповых облучений применяются лампы маячного типа. Такие лампы представляют собой мощный источник ультрафиолетового излучения и предназначаются для одновременного облучения группы людей с профилактическими или лечебными целями. Профилактическое ультрафиолетовое облучение находит широкое применение в детской (профилактика рахита, образование витамина Д) и в спортивной практике (закаливание), а также для лиц, лишенных по характеру своей работы дневного солнечного освещения (работающим под землей и т.д.). Для профилактических целей широко применяются также и эритемные лампы, дающие длинноволновое УФ-излучение (310-320 нм). Чаще всего, эритемная лампа применяется в светильниках вместе с группой ламп дневного света для освещения помещений в условиях недостатка естественного солнечного излучения (ясли, школы, больницы и т. д.). Одним из распространенных приемов профилактики гриппа и его осложнений является ультрафиолетовое облучение миндалин и слизистой оболочки носа. Облучение производят с помощью тубуса с узким или широким отверстием. Длина тубуса с наконечником обеспечивает расстояние от облучателя до поверхности не менее 50 см. Для лечебного воздействия коротковолновым УФ-излучением (область С) применяются коротковолновые УФ-облучатели (85% излучения приходится на длину волны 254 нм). Интенсивность излучения невысокая, в связи с чем лампа применяется для местного облучения небольших участков кожи и слизистых оболочек.
Бактерицидные лампы представляют собой ртутно-кварцевую лампу низкого давления, дающую коротковолновое УФ-излучение, обладающее бактерицидным действием. Излучение имеет линейчатый спектр от 254 до 577 нм (видимая часть спектра). Максимум излучения (80% от общего потока) приходится на длину волны 254 нм. Лампы предназначаются для обеззараживания воздуха в операционных, перевязочных, родильных и инфекционных отделениях больниц и т.п.
УФ-лучи биологически весьма активны и при неумелом использовании могут причинить пациенту серьезный вред. Поэтому медперсонал должен обслуживать пациентов только по врачебному предписанию с точным указанием дозировки. Лучевое лечение рекомендуется проводить в 14-дневном цикле, между двумя циклами соблюдается 4-6 недель перерыва. Начинать цикл следует всегда с наименьшей продолжительности облучения и через каждый второй день, по возможности, в те же часы, проводить облучение.
В случае возникновения загара больше, чем ожидаемый, на 2-3 дня необходимо прекратить облучение. В этом случае продолжительность облучения нужно сократить или увеличить расстояние до источника облучения. Кожу необходимо смазывать успокаивающими кремами, в случае появления на коже пузырей, следует обратиться к врачу. Облучение детей можно проводить только под присмотром взрослых. Перед лучевым лечением младенцев, лиц ослабленного состояния, больных и лиц с сухой кожей, следует посоветоваться с врачом. В случае высокой температуры (лихорадки), непосредственно после тяжелой болезни не следует применять ультрафиолетовые лучи.
№11 Ультрафиолетовое излучение. Ртутно-кварцевые лампы
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ им. Н.Н. БУРДЕНКО»
КАФЕДРА МЕДИЦИНСКОЙ ФИЗИКИ
Методические указания студентам по теме лабораторного занятия
УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ РТУТНО-КВАРЦЕВЫЕ ЛАМПЫ
РАЗДЕЛ: ОПТИКА. ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ТЕЛ.
ТЕМА: Ультрафиолетовое излучение. Ртутно-кварцевые лампы.
ЦЕЛЬ: Дать студенту основные сведения о природе, свойствах ультрафиолетового (УФ) излу-
чения, его источниках и их устройстве, обозначить область применения УФ-света в ме-
дицине. Рассмотреть основные источники излучения и принцип работы ртутно-
кварцевого облучателя. Разобрать вопросы первичного действия УФ-света на ткани при его поглощении и необходимости строгого дозирования УФ-радиации.
ПРАКТИЧЕСКИЕ НАВЫКИ: После выполнения работы студенты должны выделять основные зоны (А, В, С) УФ-излучения и объяснять их особенности, а также сформировать навыки практической работы с ртутно-кварцевыми лампами, научиться применять ртутно-
кварцевые облучатели в лечебных, профилактических и бактерицидных целях.
МОТИВАЦИЯ ТЕМЫ: УФ-излучение оказывает очень сильное действие на живые организмы,
которое может быть и полезным, и вредным в зависимости от дозировки и длины волны.
Первичное его действие связано с фотохимическими реакциями, возникающими в тканях при поглощении излучения. Многие виды излучений широко применяются в медицине с лечебной целью. Наиболее эффективной в этом отношении является доходящая до зем-
ной поверхности длинноволновая часть УФ-света Солнца. В соответствии с особенно-
стями биологического действия УФ-излучения, в медицине его используют с лечебной целью, в гигиенических и профилактических целях, а также в качестве средства дезин-
фекции (бактерицидных целях).
I. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ ВО ВНЕУРОЧНОЕ ВРЕМЯ.
Задание 0.
Повторить теоретический материал школьного курса физики – раздел «Оптика», тема «Шкала электромагнитных колебаний».
Задание 1.
Изучить теоретический материал занятия, используя рекомендованную литературу и настоя-
щую методическую разработку, по следующей логической структуре учебного материала: 1. Природа и свойства УФ-излучения:
а) дать определение и границы УФ-света;
б) деление УФ-излучения на ближнее и дальнее;
в) основные свойства УФ-радиации.
2. Биологическое действие УФ-излучения на ткани организма:
а) антирахитная зона А;
б) эритемная зона В;
в) бактерицидная зона С;
г) дозирование УФ-света при его применении, единицы измерения, понятие о биодозе;
д) измерение интенсивности УФ-излучения. 3. Источники УФ-света:
а) естественный источник УФ-излучения – Солнце;
б) ртутно-кварцевые лампы:
–устройство ртутно-кварцевой лампы;
–принцип работы ртутно-кварцевой лампы;
–применение различного вида ртутно-кварцевых ламп в медицине с лечебной, профи-
лактической и бактерицидной целью;
– особенности применения УФ-света при облучении детей.
Средства для самоподготовки студентов во внеурочное время
1.Учебная и методическая литература а) основная
–Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика / А.Н. Ремизов, А.Г. Максина, А.Я.
Потапенко. – М.: Дрофа, 2007. – С. 415-416, 476-487.
–Ремизов А.Н. Курс физики / А.Н. Ремизов, А.Я. Потапенко. – М.: Дрофа, 2004. – С. 403406, 570-576.
–Физика и биофизика / Под ред. В.Ф. Антонова. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. – С. 63-72, 408-415.
–Лекционный материал по разделам «Ионизирующие излучения. Основы дозиметрии»,
«Квантовая биофизика».
б) дополнительная
– Артюхов В.Г. Биофизика / В.Г. Артюхов, Т.А. Ковалева, В.П. Шмелев. – Воронеж: Изд-
во Воронеж. ун-та, 1994. – С. 282-303.
– Владимиров Ю.А. Физико-химические основы фотобиологических процессов / Ю.А.
Владимиров, А.Я. Потапенко. – М.: Высш. шк., 1989. – С. 82-87, 96-145.
– Артюхов В.Г. Оптические методы анализа интактных и модифицированных биологиче-
ских систем / В.Г. Артюхов, О.В. Путинцева. – Воронеж: Изд-во ВГУ, 1996. – С. 65-74.
– Гончаров Э.В. Ультрафиолетовое излучение. Ртутно-кварцевые лампы / Э.В. Гончаров,
В.И. Павловская. – Воронеж: Изд-во ВГМА, 2005. – 15 с.
2. Консультации преподавателей (еженедельно по индивидуальному графику).
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ
УФ-излучение – это электромагнитные волны, занимающие спектральную область меж-
ду фиолетовой границей видимого света (400 нм) и длинноволновой частью рентгеновского из-
лучения (10 нм). УФ-излучение подразделяется на ближнее (или флуоресцентное) от 400 до 200
нм и дальнее (или вакуумное) от 200 до 10 нм.
УФ-свет поглощается простым стеклом. При длине волны более 200 нм, проходит через кварц, каменную соль и специальные стекла. При длине волны короче 200 нм УФ-излучение сильно поглощается всеми телами, в том числе и тонкими слоями воздуха, поэтому дальнее (ва-
куумное) УФ-излучение особого интереса для медицины не представляет. УФ-излучение неви-
димо, однако, действуя на наружную оболочку глазного яблока, вызывает очень болезненное воспаление (коньюктивит). Поэтому, работая с источниками УФ-излучения, необходимо защи-
щать глаза специальными очками.
УФ-свет оказывает сильное воздействие на живые организмы, которое может быть и по-
лезным, и вредным. Первичное действие его связано с фотохимическими реакциями, возни-
кающими в тканях при поглощении излучения. В ткани организма УФ-излучение проникает очень неглубоко, на 0,1-1 мм, однако вызывает при этом сложную биологическую реакцию,
проявляющуюся эритемой на месте действия излучения. Эритемой называется интенсивное покраснение кожи, которое появляется через 6–12 часов после действия излучения, удержива-
ется в течение нескольких дней, затем проходит, но оставляет на длительное время светло-
коричневую пигментацию кожи, называемую загаром.
В соответствии с особенностями биологического действия выделяют следующие зоны УФ-излучения:
1. Зона А – антирахитная. Длина волны от 400 до 315 нм. При правильной дозировке отли-
чается укрепляющим и закаливающим действием на организм. Эта зона соответствует длинноволновой части УФ-излучения Солнца, которая достигает поверхности земли. Ис-
пользуется в гигиенических и профилактических целях.
2. Зона В – эритемная. Длина волны от 315 до 280 нм; характеризуется эритемным действи-
ем, наиболее выраженным при длине волны 296,7 нм. Используется в лечебных целях.
3. Зона С – бактерицидная. Длина волны от 280 до 200 нм, отличается бактерицидным (т.е.
убивающим бактерии) действием, наиболее выраженным при длине волны 253,7 нм. Ис-
пользуется в качестве средства дезинфекции помещений.
Излучение любого вида, применяется в медицине с лечебной целью в строгой дозировке.
Действие излучения на вещество, в том числе и на живые организмы, зависит как от общей энергии излучения, поглощенной в объекте за время воздействия, так и от энергии, поглощае-
мой в единицу времени, т.е. от поглощаемой мощности, или потока излучения, а также от энер-
гии квантов ( = h ). При этом не учитывают отражение от поверхности объекта и дозимет-
рию основывают на мощности излучения, падающего на объект.
Энергию УФ-излучения, падающего на единицу облучаемой поверхности (1 см2), за все время облучения называют дозой облучения. Доза облучения (Д) измеряется в мкДж/см2.
Мощность или поток энергии УФ-излучения, приходящийся на единицу площади облучаемой поверхности, перпендикулярной направлению излучения (плотность потока энергии), называют
облученностью (Е) и измеряют в мкВт/см2. Очевидно, что доза (Д) равняется облученности (Е),
умноженной на время облучения (t):
Д = Е t
Интенсивность УФ-излучения измеряется с помощью фотоэлектрических приборов. Для измерения в определенных частях ультрафиолетового спектра фотоэлементы снабжаются соот-
ветствующими светофильтрами. В лечебных учреждениях применяются приборы, основанные на том же принципе и называемые дозиметрами. С их помощью измеряют интенсивность УФ-
излучения во время лечебной процедуры.
Биологический эффект от УФ-облучения зависит от интенсивности потока излучения.
Интенсивность УФ-света обратно пропорциональна (в степени близкой квадратичной зависи-
мости) расстоянию до облучаемой поверхности. Поэтому принято располагать облучатель на расстояниях не менее 60 см до облучаемой поверхности. Кроме того, биологическая реакция объекта зависит также от светочувствительности его кожи. Поэтому на практике определяют минимальную дозу излучения данного облучателя, вызывающую на коже минимальную (поро-
говую) реакцию. Эту дозу, выраженную в продолжительности облучения при определенном расстоянии от лампы до поверхности кожи, называют биодозой. Биодоза определяется для по-
верхности живота, как наиболее светочувствительного участка кожи, при расстоянии от облу-
чателя равном 60 см. В среднем биодоза составляет 2-3 мин.
Наиболее мощным природным источником теплового УФ-излучения является Солнце, 9% излучения которого на границе земной атмосферы составляет ультрафиолетовое. Наиболее эффективной в лечебно-профилактическом отношении является доходящая до земной поверх-
ности длинноволновая часть УФ-излучения. Из искусственных источников света по спектраль-
ному составу излучения ближе всего к Солнцу находится электрическая дуга (температура сол-
нечной короны и дуги составляет 6000°С).
Наибольшее значение для медицины при получении УФ-света имеют не тепловые ис-
точники, а лампы, в которых электрический разряд происходит в атмосфере ртутных паров.
При этом возбужденные атомы ртути дают интенсивное излучение в ультрафиолетовой области спектра. Ртутные лампы разделяются на лампы низкого (0,01–1,0 мм рт. ст.), высокого (150– 400 мм рт. ст.) и сверхвысокого (выше атмосферного) давления. Из них в медицине использу-
ются лампы низкого и высокого давления.
Ртутно-кварцевые лампы
Медицинская ртутная лампа высокого давления или, как ее называют, ртутно-кварцевая лампа (mercury quartz lamp), представляет прямую трубку из кварцевого стекла (УФизлучение с длиной волны более 200 нм проходит через кварц) из которой удален воздух. Трубка напол-
нена аргоном (газ легко ионизируется) под невысоким давлением и содержит также небольшое количество ртути, т. к. она легко испаряется и дает излучение в нужном спектре.
Впаянные по концам металлические электроды для улучшения эмиссии электронов по-
крыты окислами щелочных металлов. При включении питающего напряжения в аргоне возни-
кает тлеющий разряд. Разряд формируется за счет тех единичных ионов и электронов, которые имеются в естественном газе, и поддерживается за счет вторичной ионизации.
Электроды вследствие бомбардировки их ионами газа и электронами нагреваются и с их поверхности происходит электронная эмиссия. Нагревается вся лампа и, имеющаяся в ней ртуть испаряется. Возникает дуговой разряд в ртутных парах, давление которых при этом повышается до необходимого предела; устанавливается рабочий режим лампы. Лампа дает излучение с ли-
нейчатым спектром, который состоит на 45-50% из видимого излучения в сине-фиолетовой час-
ти спектра, что и наблюдается глазом при работе лампы, и на 50-55% из ультрафиолетового.
Излучение в ультрафиолетовой части спектра приходится на длины волн 365 и 313 нм, что со-
ответствует преимущественно зонам А и В.
Лампу включают в сеть переменного тока (рис. 1). Параллельно лампе (MQL) через кнопку (К) включен конденсатор (С), разряд которого облегчает зажигание. Последовательно с лампой включается индуктивное сопротивление (L), которое стабилизирует ток в цепи лампы.
При разряде в газе незначительное изменение напряжения между электродами может вызвать непропорционально большое изменение тока, которое нарушает работу лампы. При изменении тока в катушке индуктивности возникает электродвижущая сила самоиндукции, противодейст-
вующая этому изменению и, таким образом, сила тока автоматически поддерживается неизмен-
ной. Лампа помещается в рефлекторе, который укреплен на штативе того или иного устройства в зависимости от назначения лампы.
Рис. 1. Электрическая схема ртутно-кварцевой лампы
6
Применение УФ-лучей в медицине
В качестве источников УФ-излучения интегрального спектра для индивидуального об-
лучения используют переносные (портативные), стационарные или настольные ртутно-
кварцевые облучатели. Эти лампы предназначены для проведения местных ультрафиолетовых облучений, преимущественно при проведении процедур у кровати больного (в палате, перевя-
зочной, на дому и т.д.).
Для групповых облучений применяются лампы маячного типа. Такие лампы представ-
ляют собой мощный источник ультрафиолетового излучения и предназначаются для одновре-
менного облучения группы людей с профилактическими или лечебными целями. Профилакти-
ческое ультрафиолетовое облучение находит широкое применение в детской (профилактика рахита, образование витамина Д) и в спортивной практике (закаливание), а также для лиц, ли-
шенных по характеру своей работы дневного солнечного освещения (работающим под землей и т.д.). Для профилактических целей широко применяются также и эритемные лампы, дающие длинноволновое УФ-излучение (310-320 нм). Чаще всего, эритемная лампа применяется в све-
тильниках вместе с группой ламп дневного света для освещения помещений в условиях недос-
татка естественного солнечного излучения (ясли, школы, больницы и т. д.). Одним из распро-
страненных приемов профилактики гриппа и его осложнений является ультрафиолетовое облу-
чение миндалин и слизистой оболочки носа. Облучение производят с помощью тубуса с узким или широким отверстием. Длина тубуса с наконечником обеспечивает расстояние от облучате-
ля до поверхности не менее 50 см. Для лечебного воздействия коротковолновым УФ-
излучением (область С) применяются коротковолновые УФ-облучатели (85% излучения прихо-
дится на длину волны 254 нм). Интенсивность излучения невысокая, в связи с чем лампа при-
меняется для местного облучения небольших участков кожи и слизистых оболочек.
Бактерицидные лампы представляют собой ртутно-кварцевую лампу низкого давления,
дающую коротковолновое УФ-излучение, обладающее бактерицидным действием. Излучение имеет линейчатый спектр от 254 до 577 нм (видимая часть спектра). Максимум излучения (80%
от общего потока) приходится на длину волны 254 нм. Лампы предназначаются для обеззара-
живания воздуха в операционных, перевязочных, родильных и инфекционных отделениях больниц и т.п.
УФ-лучи биологически весьма активны и при неумелом использовании могут причинить пациенту серьезный вред. Поэтому медперсонал должен обслуживать пациентов только по вра-
чебному предписанию с точным указанием дозировки. Лучевое лечение рекомендуется прово-
дить в 14-дневном цикле, между двумя циклами соблюдается 4-6 недель перерыва. Начинать цикл следует всегда с наименьшей продолжительности облучения и через каждый второй день,
по возможности, в те же часы, проводить облучение.
7
В случае возникновения загара больше, чем ожидаемый, на 2-3 дня необходимо прекра-
тить облучение. В этом случае продолжительность облучения нужно сократить или увеличить расстояние до источника облучения. Кожу необходимо смазывать успокаивающими кремами, в
случае появления на коже пузырей, следует обратиться к врачу. Облучение детей можно прово-
дить только под присмотром взрослых. Перед лучевым лечением младенцев, лиц ослабленного состояния, больных и лиц с сухой кожей, следует посоветоваться с врачом. В случае высокой температуры (лихорадки), непосредственно после тяжелой болезни не следует применять ульт-
рафиолетовые лучи.
II. РАБОТА СТУДЕНТОВ ВО ВРЕМЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ.
Задание 1.
Получить допуск к занятию. Для этого необходимо:
– иметь конспект в рабочей тетради, содержащий название работы, основные теоретические понятия изучаемой темы, задачи эксперимента, таблицу по образцу для внесения экспери-
ментальных результатов;
–успешно пройти контроль по методике проведения эксперимента;
–получить у преподавателя разрешение выполнять экспериментальную часть работы.
Задание 2.
Выполнение лабораторной работы, обсуждение полученных результатов, оформление конспек-
та.
Приборы и принадлежности
1.Облучатель ртутно-кварцевый (ОКН-11).
2.Измерительный прибор (микроамперметр), закрепленный на стержне.
3.Фотоэлемент (или транзистор), закрепленный на стержне.
4.Защитные очки.
Меры безопасности
1.К работе с облучателем допускаются лица, изучившие описание и сдавшие допуск к занятию.
2.ЗАПРЕЩАЕТСЯ при включенном облучателе:
–работать без заземления;
–работать без защитных очков.
3.Не включать аппарат без разрешения преподавателя.
Выполнение работы
1. Снятие характеристики зажигания ртутно-кварцевой лампы.
Задача этого упражнения – исследовать зависимость интенсивности излучения УФ-облучателя
(по силе фототока – Iф) от момента зажигания до установившегося режима работы.
ПРИМЕЧАНИЕ: Iф = интенсивность УФ-излучения.
1.1.Установить фотоэлемент на расстоянии 40 см от облучателя.
1.2.Включить лампу (если она не загорится, нажать несколько раз пусковую кнопку).
1.3.В течение 10 минут, через каждую минуту записывать значение силы тока в таблицу1.
ВНИМАНИЕ! Лампу не выключать, пока не выполните все три упражнения.
|
|
|
| Таблица 1. | |
|
|
|
|
|
|
| 1-ый опыт | 2-ой опыт | |||
|
|
|
|
|
|
Время, мин |
| Сила тока, мкА | Расстояние, см | Сила тока, мкА | |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Исследование зависимости интенсивности облучения от расстояния облучателя до фотоэле-
мента.
2.1.Установить фотоэлемент на расстоянии 70 см от облучателя, записать значение силы то-
ка в таблицу.
2.2.Приближая фотоэлемент к облучателю, через каждые 10 см, записать показания микро-
амперметра в таблицу.
3.Проверить, что интенсивность данного облучателя, находящегося на расстоянии 60 см от объекта (рекомендованное расстояние), не зависит от угла падения лучей.
3.1.Меняя положение стержня относительно облучателя в горизонтальном направлении,
убедиться, что сила фототока практически остается постоянной.
3.2. Выключить лампу, снять очки.
4.По данным таблицы 1 построить график временной зависимости зажигания горелки: Iф = f (t)
и график зависимости интенсивности излучения горелки от расстояния фотоэлемента до об-
лучателя Iф = f (R).
5.Обсудить полученные результаты измерений, графики с преподавателем. Сформулировать вывод и занести в тетрадь.
Задание 3.
Контроль конечного уровня знаний: устно-речевой отчет по выполненной лабораторной работе.
Задание 4.
Задание на следующее занятие: раздел и тема занятия.
ПРИЛОЖЕНИЕ
СЛОВАРЬ КЛЮЧЕВЫХ ТЕРМИНОВ
1. АНТИРАХИТНАЯ ЗОНА – зона УФ-излучения, которая служит для профилактики рахита,
образования в организме витамина Д.
2. БИОДОЗА – минимальная доза излучения облучателя, выраженная в продолжительности об-
лучения при определенном расстоянии от лампы до поверхности кожи, вызывающая на коже минимальную (пороговую) реакцию.
3. ДОЗА ОБЛУЧЕНИЯ (Д) – энергия УФ-излучения, падающая на единицу облучаемой поверх-
ности.
4.ОБЛУЧЕННОСТЬ (Е) – плотность потока энергии.
5.УФ-ИЗЛУЧЕНИЕ – ультрафиолетовое излучение.
6.ЭРИТЕМА – интенсивное покраснение кожи.
Интернет-кампус ZEISS Microscopy | Ртутные дуговые лампы
Введение
Ртутные дуговые лампы высокого давления в диапазоне от 10 до 100 раз ярче, чем лампы накаливания (например, вольфрамово-галогенные), и в сочетании с соответствующими фильтрами могут обеспечивать интенсивное освещение в выбранных диапазонах длин волн во всей видимой области спектра. Эти источники освещения обладают высокой надежностью, производят очень высокую плотность потока и исторически широко использовались в флуоресцентной микроскопии.Классически обозначаемые зарегистрированным товарным знаком как HBO лампы ( H для Hg или ртути; B — символ яркости; O — не принудительное охлаждение), было разработано большое количество люминесцентных датчиков для этот вездесущий источник света. Впервые представленный в качестве коммерческого продукта в 1930-х годах, производители за последние несколько десятилетий продали многие тысячи микроскопов, оснащенных осветительными приборами с ртутными дуговыми лампами. Однако, по сравнению с традиционными лампами накаливания, значительное увеличение яркости, обеспечиваемое ртутными дуговыми лампами, сопровождается неудобствами критического механического выравнивания, более коротким сроком службы, уменьшенной временной и пространственной однородностью, специальными требованиями к лампам и источникам питания, потенциальной опасностью взрыва и т. Д. Стоимость.Несмотря на все подводные камни, ртутная дуговая лампа остается рабочей лошадкой в флуоресцентной микроскопии и до сих пор считается одним из лучших источников освещения, особенно для слабых флуорофоров (фактически, тех, у которых мало мишеней) или слабых флуорофоров, максимумы возбуждения которых совпадают со спектральными линии, испускаемые горячей плазмой ртути.
Самой популярной ртутной лампой для оптической микроскопии является HBO 100 (100-ваттная ртутная плазменная дуговая лампа высокого давления), которая имеет самую высокую яркость и среднюю яркость из-за очень маленького размера источника среди обычно используемых лампы любой мощности.Для микроскописта уникальный спектральный состав светового потока ртутной дуги (фактически, спектральная энергетическая освещенность ) является важным фактором при сравнении различных источников освещения. Только около трети выходного сигнала находится в видимой части спектра, а остальная часть приходится на ультрафиолетовую и инфракрасную области. Ультрафиолетовое излучение составляет около половины мощности ртутной дуговой лампы, поэтому необходимо проявлять особую осторожность, чтобы защитить глаза, а также живые клетки, которые освещаются этим источником.Остальная часть ртутной лампы рассеивается в виде тепла в виде инфракрасного излучения.
Ртутные газоразрядные лампы обеспечивают один из самых высоких уровней яркости и яркости среди всех постоянно работающих источников света для оптической микроскопии и очень близки к идеальной модели точечного источника света. Однако ртутные лампы демонстрируют значительно большие колебания интенсивности, чем лампы накаливания, светодиоды ( светодиодов ) или лазерные источники, прежде всего потому, что газовая плазма по своей природе нестабильна и подвержена влиянию как магнитных полей, так и эрозии электродов.Кратковременная стабильность лампы зависит от трех артефактов дуговой плазмы, создаваемой между вольфрамовыми электродами. Блуждание дуги возникает, когда точка присоединения дуги на конической поверхности кончика катода пересекает электрод по круговой схеме, обычно требующей нескольких секунд для полного поворота. Вспышка относится к мгновенному изменению яркости, когда дуга перемещается в новую область катода с более высоким излучательным качеством, чем предыдущая точка присоединения.Наконец, конвекционные токи в парах ртути, возникающие из-за разницы температур между плазмой и оболочкой, генерируют флаттер дуги , что проявляется в быстром боковом смещении столба дуги. Эти комбинированные артефакты ограничивают возможности использования ртутных дуговых ламп для количественных измерений флуоресценции.
Помимо многочисленных артефактов, связанных с ртутными дуговыми лампами, они также страдают от ограниченного срока службы, составляющего примерно 200 часов, и значительных изменений пространственной и временной стабильности.Поскольку изображение дуги фокусируется на задней апертуре объектива (в освещении Клера), наиболее важным аспектом ртутных ламп является интенсивность изображения дуги. Удивительно, но даже несмотря на то, что дуги с более высокой номинальной мощностью производят больше света, фактический размер дуги больше, и соответствующее изображение должно быть меньше фактического размера, чтобы приспособиться к задней апертуре объектива. Сведение к минимуму размера дуги приводит к снижению интенсивности изображения, и по этой причине лампы с меньшими дугами фактически излучают более интенсивный свет.Освещение в поле зрения микроскопа наиболее равномерно распределяется, когда резкое изображение дуги центрируется в задней апертуре объектива. Хотя четко очерченное и сфокусированное изображение дуги приводит к тому, что области апертуры имеют незначительные колебания интенсивности света, конечный эффект заключается в потенциальном ограничении некоторых углов освещения для достижения образца. Однако из-за того, что возбуждение флуоресценции нечувствительно к углу освещения, эта неоднородность (если она не серьезная) обычно не ухудшает качество изображения.Напротив, когда изображение дуги не сфокусировано должным образом на апертуре объектива, флуктуации интенсивности часто наблюдаются в различных областях образца.
Дуговые лампы с оптической силой ртути (HBO)
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 ZEISS Filters 2 Semrock Filters
Таблица 1
В таблице 1 представлены значения выходной оптической мощности типичного 100-ваттного источника света HBO после прохождения через оптическую цепь микроскопа и выбранные наборы флуоресцентных фильтров.Мощность (в милливатт / см 2 ) измерялась в фокальной плоскости объектива микроскопа (40-кратный сухой флюорит, числовая апертура = 0,85) с помощью радиометра на основе фотодиода. Для проецирования света через объектив в датчик радиометра использовалось либо зеркало с коэффициентом отражения более 95% от 350 до 800 нанометров, либо стандартный набор флуоресцентных фильтров. Потери пропускания света в системе освещения микроскопа могут варьироваться примерно от 50 до 99 процентов входной мощности, в зависимости от механизма связи с источником света и количества фильтров, зеркал, призм и линз в оптической цепи.Например, для типичного инвертированного микроскопа исследовательского уровня, соединенного с лампой HBO на входном отверстии эпи-осветителя, менее 50 процентов света, выходящего из системы коллекторных линз, доступно для возбуждения флуорофоров, расположенных в фокусе объектива. самолет.
Номинальный срок службы ртутных дуговых ламп зависит от того, как они используются, и обычный 200-часовой предел может быть нарушен из-за чрезмерного количества запусков (зажиганий) или из-за многократного зажигания теплых или горячих ламп.Для нормальной работы требуются периоды горения не менее 30 минут, а общее количество воспламенений не должно превышать половину общего количества номинальных часов (около 100 максимум). Поэтому обычную лампу ГБО 100 следует зажигать не более 100 раз и гореть в среднем два часа за одно зажигание. Это не жесткое и быстрое правило, потому что некоторые циклы ожогов намного длиннее (например, 8-часовой рабочий день). По мере старения ртутных дуговых ламп они чернеют, и их становится все труднее воспламенить из-за разрушения катода и анода.Кроме того, во время использования юстировка лампы подвержена дрейфу, так что изображение дуги может медленно децентрироваться в задней апертуре объектива, что требует повторной регулировки механизма юстировки. Как правило, конец ртутной дуговой лампы — это точка, в которой выход ультрафиолетового света снизился примерно на 25 процентов, а нестабильность дуги увеличилась более чем на 10 процентов, или если лампа больше не зажигается. Как только лампа достигла или умеренно превысила срок службы, ее следует заменить.
Профиль излучения ртутных дуговых ламп отличается от ламп накаливания тем, что в ультрафиолетовой, синей, зеленой и желтой областях спектра присутствуют несколько отчетливых линий излучения, которые значительно ярче (до 100 раз), чем сплошной фон (см. Фигура 1). Приблизительно 45 процентов мощности излучения стандартной ртутной лампы HBO мощностью 100 Вт приходится на диапазон используемых для флуоресцентной микроскопии длин волн от 350 до 700 нанометров. Кроме того, большая часть энергии ультрафиолетового и видимого света не распределяется равномерно по спектру, а сосредоточена в спектральных линиях на 365 нанометров (около ультрафиолета; 10.7 процентов), 405 нанометров (фиолетовый; 4 процента), 436 нанометров (темно-синий; 12,6 процента), 546 нанометров (зелено-желтый; 7,1 процента) и 579 (желтая двойная полоса; 7,9 процента). Ртутные дуговые лампы также имеют значительное количество спектральных линий в ультрафиолетовой области от 250 до 350 нанометров и несколько меньших линий в инфракрасных длинах волн, превышающих 1000 нанометров. Напротив, область спектрального излучения ртутной лампы от 600 до 1000 нанометров является относительно непрерывной и не более яркой по выходной мощности, чем ксеноновые дуговые лампы, которые охватывают широкий спектральный диапазон с лишь несколькими спектральными линиями в синей и инфракрасной областях.Зелено-желтая линия 546-нанометров ртутной дуговой лампы стала универсальным эталоном для калибровки длин волн в самых разных оптических устройствах и является излюбленным среди ученых биологического сообщества для исследования живых клеток.
Избранные флуорофоры для возбуждения ртутной дуги
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Таблица 2
Значительные усилия были затрачены на разработку специализированных флуорофоров, максимумы поглощения которых расположены вблизи выступающих спектральных линий ртути (см. Таблицу 2).Классические флуоресцентные зонды DAPI (4 ‘, 6-диамидино-2-фенилиндол) и родамин эффективно поглощают линии ртути с длиной волны 365 и 546 нанометров соответственно, однако максимум поглощения флуоресцеина (возможно, одного из наиболее широко используемых флуорофоров) лежит в области между 450 и 500 нанометрами, где отсутствует заметная линия ртути (рис. 1). Новые синтетические флуорофоры, в том числе красители серии MitoTrackers, Cyanine ( Cy ) и Alexa Fluor, были специально адаптированы для соответствия спектральным линиям ртути.Например, максимум поглощения MitoTracker Red 579 нанометров почти точно соответствует соответствующей линии ртути, тогда как Cy3 (максимум 548 нанометров) эффективно поглощает линию 546 нанометров. Некоторые из красителей Alexa Fluor названы в соответствии с их эквивалентными профилями поглощения ртути: Alexa Fluor 350 (ртуть-365), Alexa Fluor 405 (ртуть-405), Alexa Fluor 430 (ртуть-436) и Alexa Fluor 546 (ртуть-365). -546). В общем, при возбуждении флуорофоров источником освещения ртутной дугой целесообразно выбирать среди широко доступных флуорофоров, которые точно соответствуют спектральным линиям.Следует отметить, что ртутные дуговые лампы не являются подходящим источником света для нескольких ратиометрических красителей, таких как Fura-2 и Indo-1, где сравнение сигналов на двух длинах волн возбуждения затруднено тем фактом, что одна из длин волн перекрывается с пик ртути в гораздо большей степени, чем другой. Кроме того, относительно слабое излучение ртутных ламп в диапазоне от 450 до 540 нанометров делает эти источники освещения менее полезными для многих популярных красителей, которые сильно поглощают в сине-зеленой области, включая флуоресцеин, Alexa Fluor 488, Cy2 и многие другие. разновидности зеленого флуоресцентного белка.
Чрезвычайно высокая плотность потока (яркость), создаваемая ртутными дуговыми лампами, достигается за счет создания дуги в ограниченной области между двумя близко расположенными электродами в газовой среде высокого давления. Газ и электроды находятся внутри оптически прозрачной оболочки (или колбы) эллиптической формы, состоящей из плавленого кварца (см. Рисунок 2). Электроды изготовлены из вольфрамовых сплавов, температура плавления которых превышает 3400 ° C, что является одним из немногих материалов, способных выдерживать высокую температуру плазмы дуги.Кроме того, вольфрам имеет самое низкое давление пара из всех металлов, что является еще одним положительным моментом, если учесть высокие температуры, необходимые во время работы. Ртутные дуговые лампы заполнены инертным (инертным) газом, таким как аргон или ксенон, под низким давлением и тщательно отмеренной аликвотой металлической ртути. Дозировка ртути рассчитывается таким образом, чтобы во время работы лампы создавали внутреннее давление до 75 атмосфер (1087 фунтов на квадратный дюйм).
Параметры производства электродов дуговых ламп имеют решающее значение для определения пусковых характеристик, срока службы и рабочих характеристик ртутных ламп.Катоды, предназначенные для ртутных дуговых ламп, представляют собой стержни конической формы (см. Рисунок 2), изготовленные из торированного (оксид тория) вольфрама для улучшения пусковых и эмиссионных характеристик, а также для снижения напряжения холостого хода. Поскольку большая часть тепла, производимого дуговым разрядом, обычно сохраняется в области электрода, катод может быстро достигать оптимальной температуры электронной эмиссии с незначительными уровнями испарения вольфрама, что приводит к преждевременному почерневанию лампы.Наконечник катода также закруглен для стабилизации разряда. Анод в ртутных лампах изготовлен из чистого штампованного (кованого) вольфрама и заметно массивнее катода. Увеличенный размер анода позволяет ему выдерживать интенсивную электронную бомбардировку плазмы и более эффективно рассеивать тепло. Ртутные дуговые лампы обычно имеют пусковые катушки на одном или обоих электродах, чтобы способствовать образованию дуги во время зажигания, и имеют зазор между анодом и катодом от 0,25 до нескольких миллиметров, в зависимости от номинальной мощности лампы.
Корпус ртутной дуговой лампы изготавливается из чистого плавленого кварца или кварцевого стекла, которые непроницаемы для большинства газов при высокой температуре и давлении и поэтому идеально подходят для удержания горячей плазмы. Кроме того, низкий коэффициент расширения и высокая механическая прочность этих стекол делают их стабильными по размеру и позволяют работать в экстремальных условиях эксплуатации лампы. Конверты изготавливаются из высококачественных трубок, чтобы предотвратить выход лампы из строя из-за локальных точек напряжения, возникающих из-за воздушных карманов и загрязнений.Кварц пропускает свет с высокой эффективностью от примерно 180 нанометров до 4 микрометров, но лампы, предназначенные для оптической микроскопии, изготовлены из легированного кварца, чтобы поглощать более короткие ультрафиолетовые волны и минимизировать образование озона. Большинство стеклянных сплавов, используемых для изготовления ртутных дуговых ламп, имеют очень низкое содержание гидроксила ( OH ), что устраняет поглощение инфракрасного излучения на расстоянии 2,7 мкм и снижает тепловую нагрузку на оболочку.
Одной из наиболее важных особенностей конструкции дуговой лампы является герметичное соединение металла с кварцем, которое необходимо для изоляции электродов от окружающей атмосферы и для механической поддержки лампы.Эти уплотнения должны быть непроницаемыми для газов и одновременно выдерживать токи в сотни ампер, температуры в диапазоне от 200 до 300 ° C и давление 30 атмосфер или выше. Самый популярный метод герметизации электродов заключается в наматывании тонких лент молибденовой фольги концентрической параллельной конфигурацией между кварцевым стержнем и коаксиальной трубкой-оболочкой, которая затем покрывается термостойким клеевым цементом. Чрезвычайно тонкая ширина и скошенные края фольги обеспечивают эффективное прилегание к кварцевой трубке, несмотря на разницу в коэффициентах теплового расширения.Кроме того, герметичность уплотнения позволяет применять высокие токовые нагрузки без значительного окисления. Уплотнения лампы закрыты наконечниками или основаниями, которые служат как надежным электрическим соединением, так и точным механическим механизмом для определения местоположения точечного источника в оптической системе микроскопа. Конструкция наконечников может быть разной, но большинство из них содержат резьбовой или гладкий фиксирующий штифт, а некоторые имеют кабель, соединяющий лампу с клеммой в фонарном домике. Манжеты предназначены для облегчения охлаждения лампы и обычно изготавливаются из никелированной латуни.
В типичной конфигурации оптического микроскопа ртутная лампа расположена внутри специализированного осветителя, состоящего из корпуса лампы, содержащего лампу, вогнутого зеркала отражателя, системы регулируемых коллекторных линз для фокусировки выхода лампы, электрического гнезда для фиксации и юстировки лампочку и внешний источник питания (Рисунок 3). В зависимости от конструкции ртутные дуговые лампы могут также содержать фильтры, блокирующие ультрафиолетовые волны, и горячие зеркала, блокирующие попадание тепла в оптическую цепь микроскопа.Многие фонари также содержат внешние радиаторы для рассеивания тепла и вентиляционные отверстия, которые позволяют отводить более горячий воздух, в то время как другие также имеют большое охлаждающее ребро, прикрепленное к самой лампе (см. Рисунок 3). Кроме того, в фонаре должна быть ручка регулировки положения линзы коллектора и приспособления (ручки или винты) для совмещения лампы и отражателя. Основная проблема заключается в том, что сама лампа не должна пропускать вредные ультрафиолетовые волны и должна иметь переключатель для автоматического отключения лампы, если корпус будет поврежден или открыт во время использования.
Как обсуждалось выше, ртутные дуговые лампы содержат точно измеренное количество металлической ртути внутри оболочки, и они заполнены аргоном или ксеноном, который действует как стартовый газ при испарении ртути. Когда лампы холодные, на внутренних стенках часто можно наблюдать маленькие капельки ртути, а давление газа внутри оболочки ниже, чем давление окружающей среды в одну атмосферу. После зажигания лампы ртуть испаряется в течение переходной фазы от 5 до 10 минут.В течение этого периода лампа работает при более высоком, чем обычно, токе, что требует размещения анода в нижней части лампы для обеспечения надлежащего испарения ртути. По этой причине патроны с наконечниками в ртутных лампах имеют разные диаметры (один меньше другого), чтобы обеспечить правильное расположение лампы, которая сама имеет наконечник большего размера на анодном конце трубки. Таким образом, ртутные дуговые лампы размещаются внутри светильника вертикально, причем анод направлен вниз, а катод — вверх.При использовании ртутной лампы под углом, превышающим 30 ° от вертикального положения, дуга отклоняется в сторону кварцевой оболочки, что приводит к неравномерному нагреву и преждевременному потемнению колбы. Некоторые конструкции ртутных ламп включают отражающее покрытие на части оболочки, чтобы ускорить переходную фазу испарения и улучшить распределение тепла. Поскольку температура оболочки в значительной степени влияет на внутреннее давление ртути, ртутные дуговые лампы чувствительны к потоку воздуха над колбой, и лампочка должна тщательно контролировать этот аспект.
Ртутные дуговые лампы требуют источника питания постоянного тока ( DC ), специально разработанного для соответствия требованиям зажигания и эксплуатации для каждой конструкции лампы. Типичный источник питания должен обеспечивать пусковой импульс до 50 киловольт для ионизации газа в дуговом промежутке, а также напряжение холостого хода, в три-пять раз превышающее номинальное рабочее напряжение лампы, чтобы нагреть катод до температур термоэлектронной эмиссии. Дополнительные требования включают максимальный уровень пускового тока для предотвращения чрезмерного теплового удара во время зажигания.Пусковой ток может быть на несколько порядков больше, чем установившееся значение цепи лампы, и часто является причиной отказа зажигания. Источник питания лампы также должен ограничивать пульсации тока до менее 10 процентов (от пика до пика), чтобы обеспечить длительный срок службы лампы и стабильность света. Наконец, источник питания должен иметь возможность регулировать подаваемый ток в широком диапазоне, так как напряжение может значительно увеличиваться во время периода прогрева лампы.
Источники питания для ртутных дуговых ламп HBO 100, используемых в оптической микроскопии, обычно оснащены несколькими функциями, которые позволяют оператору контролировать условия эксплуатации и срок службы.Включены световой индикатор зажигания лампы , световой индикатор, который показывает, когда трансформатор достиг внутренней температуры в пределах допустимого диапазона, световой индикатор безопасности , предупреждающий оператора о том, что цепь безопасности корпуса лампы замкнута, и индикатор напряжения , который включается, когда трансформатор работает в допустимом диапазоне напряжения. Все коммерческие источники питания постоянного тока для ртутных ламп также имеют настраиваемое отображение общего времени (в часах) работы лампы.
Лампы для дуговых ламп требуют постоянного осмотра и обслуживания. Узел патрона лампы и шнур питания следует периодически проверять на предмет окисленных металлических поверхностей (электродов розетки) и целостности шнура. Электроды с розеткой склонны к окислению, и их следует слегка чистить наждачной бумагой (или сверхтонкой наждачной бумагой) при каждой замене лампы, чтобы обеспечить хороший электрический контакт. Лампу, отражатель заднего зеркала и переднюю коллекторную линзу следует проверить и при необходимости очистить, чтобы удалить грязь, ворсинки и масла, отпечатки пальцев.Каждый раз при замене лампы необходимо проверять правильность работы сборки коллекторной линзы и механизмов позиционирования отражателя. Регулировочные ручки или винты осветителя следует регулировать во время проверки результирующего движения коллектора и отражателя, чтобы убедиться, что они перемещаются ожидаемым образом. Сильноточная линия электропередачи, соединяющая источник питания и фонарный светильник, не должна быть обжата (как это может произойти, если линия проталкивается между столом и стеной), поскольку этот маневр может растянуть или ослабить внутренние провода и привести к неисправности.
.ртутно-кварцевая лампа — это … Что такое ртутно-кварцевая лампа?
Ртутная лампа — сюда перенаправляется ртутная лампа. Чтобы узнать о персонаже аниме и манги Rozen Maiden, см. Персонажи Rozen Maiden. Ртутный фонарь на 175 ватт примерно через 15 секунд после запуска… Wikipedia
дуговая лампа ртутная — лампа ртутная, кварцевая лампа, в которой дуга зажигается в ртути и заключена в кварцевую горелку; используется в фотодинамической терапии.Двумя наиболее распространенными типами являются кварц низкого давления или холодный кварц и кварц высокого давления или горячий…… Медицинский словарь
ртутная лампа — существительное ультрафиолетовая лампа, излучающая сильный голубоватый свет (богатый ультрафиолетовым излучением), когда электрический ток проходит через пары ртути • Гиперонимы: ↑ ультрафиолетовая лампа, ↑ ультрафиолетовый источник • Гипонимы: ↑ кварцевая лампа, ↑ солнечная лампа , ↑ sun lamp, ↑ sunray…… Полезный английский словарь
кварцевая лампа — ртутная лампа в трубке из кварцевого стекла, пропускающая большую часть ультрафиолетового излучения… Медицинский словарь
лампа кварцевая — ☆ кварцевая лампа n.ртутная лампа высокой интенсивности с корпусом из плавленого кварца, который остается более холодным и прозрачным, чем стекло… Словарь английского языка
лампа кварцевая — лампа кварцевая n. выберите лампу, состоящую из источника ультрафиолетового света в виде паров ртути, содержащихся в колбе из плавленого кварца, которая пропускает ультрафиолетовый свет с небольшим поглощением • Этимология: 1920–25… От формального английского языка к сленгу
кварцевая лампа — существительное ртутная лампа, заключенная в кварцевый контейнер вместо стеклянного контейнера • Гиперонимы: ↑ ртутная лампа * * * существительное: ртутная лампа в трубке из кварцевого стекла, которая пропускает большую часть ультрафиолетовое излучение * * * а…… Полезный английский словарь
кварцевая лампа — лампа, состоящая из источника ультрафиолетового света в виде паров ртути, содержащихся в колбе из плавленого кварца, которая пропускает ультрафиолетовый свет с небольшим поглощением.[1920 25] * * *… Универсал
кварцевая лампа — Лампа, содержащая ртутную дугу под давлением, мощный источник ультрафиолетового излучения… Словарь автомобильных терминов
лампа холодного кварца — ртутная дуга низкого давления l… Медицинский словарь
лампа горячего кварца — ртутная дуга высокого давления l… Медицинский словарь
Завод кварцевых ртутных ламп, Изготовленная на заказ компания OEM / ODM по производству кварцевых ртутных ламп
Всего найдено 70 заводов и компаний по производству кварцевых ртутных ламп с 210 продуктами. Получите высококачественную кварцевую ртутную лампу из нашего огромного выбора надежных заводов по производству кварцевых ртутных ламп. Бриллиантовый член| Тип бизнеса: | Производитель / Завод , Торговая компания |
| Основные продукты: | УФ-отверждающая машина |
| Mgmt.Сертификация: | ISO9001: 2015 |
| Собственность завода: | Общество с ограниченной ответственностью |
| Объем НИОКР: | Собственный бренд, ODM, OEM |
| Расположение: | Дунгуань, Гуандун |
| Тип бизнеса: | Производитель / Завод |
| Основные продукты: | УФ Лампа , УФ трансформатор |
| Расположение: | Шэньчжэнь, Гуандун |
| Тип бизнеса: | Производитель / Завод , Торговая компания |
| Основные продукты: | Лампы UVB Reptile , Металлогалогенные лампы для аквариумов , УФ-отверждение Лампы , UVB HID Лампы , УФ-лампы |
| Mgmt.Сертификация: | ISO 14001, OHSAS / OHSMS 18001 |
| Собственность завода: | Общество с ограниченной ответственностью |
| Объем НИОКР: | OEM |
| Расположение: | Пекин, Пекин |
| Тип бизнеса: | Торговая компания |
| Основные продукты: | Высокомощный УФ-светодиод, УФ-лампа Светодиод , УФ-светодиод, УФ-светодиодный фонарик, УФ-светодиодная отверждающая лампа Лампа |
| Mgmt.Сертификация: | ISO 9001 |
| Собственность завода: | Общество с ограниченной ответственностью |
| Объем НИОКР: | OEM, ODM, собственный бренд, патент |
| Расположение: | Шэньчжэнь, Гуандун |
| Тип бизнеса: | Производитель / Завод , Торговая компания |
| Основные продукты: | Вакуумная машина для нанесения покрытий, Машина для нанесения покрытия PVD, Машина для вакуумной металлизации, Оборудование для нанесения покрытия PVD нитридом титана, Машина для нанесения покрытий с магнетронным напылением |
| Mgmt.Сертификация: | ISO 9001 |
| Объем НИОКР: | OEM, собственный бренд |
| Расположение: | Вэньчжоу, Чжэцзян |
| Производственные линии: | 2 |
| Тип бизнеса: | Производитель / Завод |
| Основные продукты: | UVC Лампа , УФ-фильтры для воды, ультрафиолетовая система, фильтр, УФ |
| Mgmt.Сертификация: | ISO 9001 |
| Собственность завода: | Общество с ограниченной ответственностью |
| Объем НИОКР: | OEM, ODM, собственный бренд |
| Расположение: | Гуанчжоу, Гуандун |
ртутно-кварцевая лампа — это … Что такое ртутно-кварцевая лампа?
Ртутная лампа — сюда перенаправляется ртутная лампа. Чтобы узнать о персонаже аниме и манги Rozen Maiden, см. Персонажи Rozen Maiden. Ртутный фонарь на 175 ватт примерно через 15 секунд после запуска… Wikipedia
дуговая лампа ртутная — лампа ртутная, кварцевая лампа, в которой дуга зажигается в ртути и заключена в кварцевую горелку; используется в фотодинамической терапии.Двумя наиболее распространенными типами являются кварц низкого давления или холодный кварц и кварц высокого давления или горячий…… Медицинский словарь
ртутная лампа — существительное ультрафиолетовая лампа, излучающая сильный голубоватый свет (богатый ультрафиолетовым излучением), когда электрический ток проходит через пары ртути • Гиперонимы: ↑ ультрафиолетовая лампа, ↑ ультрафиолетовый источник • Гипонимы: ↑ кварцевая лампа, ↑ солнечная лампа , ↑ sun lamp, ↑ sunray…… Полезный английский словарь
кварцевая лампа — ртутная лампа в трубке из кварцевого стекла, пропускающая большую часть ультрафиолетового излучения… Медицинский словарь
лампа кварцевая — ☆ кварцевая лампа n.ртутная лампа высокой интенсивности с корпусом из плавленого кварца, который остается более холодным и прозрачным, чем стекло… Словарь английского языка
лампа кварцевая — лампа кварцевая n. выберите лампу, состоящую из источника ультрафиолетового света в виде паров ртути, содержащихся в колбе из плавленого кварца, которая пропускает ультрафиолетовый свет с небольшим поглощением • Этимология: 1920–25… От формального английского языка к сленгу
кварцевая лампа — существительное ртутная лампа, заключенная в кварцевый контейнер вместо стеклянного контейнера • Гиперонимы: ↑ ртутная лампа * * * существительное: ртутная лампа в трубке из кварцевого стекла, которая пропускает большую часть ультрафиолетовое излучение * * * а…… Полезный английский словарь
кварцевая лампа — лампа, состоящая из источника ультрафиолетового света в виде паров ртути, содержащихся в колбе из плавленого кварца, которая пропускает ультрафиолетовый свет с небольшим поглощением.[1920 25] * * *… Универсал
кварцевая лампа — Лампа, содержащая ртутную дугу под давлением, мощный источник ультрафиолетового излучения… Словарь автомобильных терминов
лампа холодного кварца — ртутная дуга низкого давления l… Медицинский словарь
лампа горячего кварца — ртутная дуга высокого давления l… Медицинский словарь