Исследование режимов работы источников ультрафиолетового излучения

Содержание работы

1. Изучить устройство, принцип действия и схемы включения источников УФ излучения.

2. Исследовать характеристики ламп ДРТ и ЛЭ в период стабилизации

режима работы.

3. Исследовать зависимость характеристик лампы ДРТ от напряжения сети.

4. Определить зависимость витального потока ламп ДРТ и ЛЭ от напряжения сети.

5. Определить коэффициент пропускания УФ излучения обычного стекла от указанных ламп в стабильном режиме.

6.Определить координаты цвета, цветности и цветовую температуру

исследуемых ламп УФ излучения.

 

Общие сведения

УФ излучение – один из важных факторов внешней среды. В определенных дозах оно необходимо для человека, животных и растений. Однако результат его воздействия может быть как положительным, так и отрицательным, что зависит от режима облучения и длины волны УФ лучей.

По характеру воздействия на биологические объекты УФ излучение, в диапазоне волн от 100 до 400 нм, принято делить на 3 области:

А - от 315 до 400 нм; В - от 280 до 315 нм; С – от 100 до 280 нм.

Изучение области А оказывают в основном благотворное воздействие на человека и животных, но активность их невелика. Поэтому создание предназначенных для этих целей искусственных источников излучения области УФ – А экономически нецелесообразно.

Они применяются для люминесцентного анализа качества пищевых продуктов, облучения различного рода декораций, в сигнальных устройствах, УФ сушки печатных красок, в светокопировальных установках, а также для различного рода установок фотохимического промышленного синтеза.

Излучения области В оказывают сильное тонизирующее и терапевтическое воздействие на человека и животных, которое заключается в образовании витамина D и других биологически активных веществ.

Они вызывают также покраснение кожи – эритему, переходящую через 2…5 часов в загар. Вместе с тем превышение дозы облучения крайне вредно для здоровья.

Излучения области С оказывают сильное бактерицидное действие, губительно действуют на растения, в основном вредны для человека. Поэтому они используются преимущественно для обеззараживания помещений, тары и др.

Источники УФ излучения можно условно разделить на 3 группы:

а) лампы высокого давления типа ДРТ;

б) эритемные и эритемно-осветительные лампы;

в) бактерицидные лампы.

Эритемные лампы типа ЛЭ по внешнему виду не отличаются от люминесцентных осветительных ламп той же мощности, но имеют колбу, изготовленную из увиолевого стекла, пропускающего УФ излучение с длинами волн более 280 нм.

На внутреннюю поверхность колбы наносится люминофор специального состава, преобразующий коротковолновое излучение ртутного разряда (линии 253,7 и 184,9 нм) в УФ излучение области В и, в меньшей мере области А. Таким образом, эритемные лампы имеют сложный спектр, состоящий из сплошного спектра люминофора и линий, характерных для разряда низкого давления в парах ртути [3,4].

Отличие рефлекторных эритемных ламп типа ЛЭР состоит в том, что примерно на 2/3 внутренней поверхности вдоль всей колбы (под слоем люминофора) наносится диффузно отражающий слой, направляющий поток излучения в сторону продольного выходного окна, составляющего 1/3 поверхности колбы [3].

Бактерицидные лампы типа ДБ люминофора не имеют. Кроме того, в них применено увиолевое стекло, пропускающее излучение области С. Лампа имеет ярко выраженный линейчатый спектр, причем преобладающими являются излучения с длиной волны 253,7 нм, имеющие максимальную бактерицидную эффективность.

Мощными источниками УФ излучения являются лампы высокого давления типа ДРТ.

 

Рисунок 2.40 – Устройство лампы ДРТ

 

Дуговая ртутная трубчатая лампа представляет собой прямую трубку из кварцевого стекла 1 с двумя вольфрамовыми активированными самокалящимися электродами 2.

В полости трубки содержится аргон и дозированное количество ртути. Для герметизации ввода в стекло вварена полоска 5 из молибденовой фольги толщиной 25…35 мкм. Для присоединения к питающей сети лампа снабжена металлическими выводами 6.

Лампа крепится к арматуре металлическими держателями 3, между которыми устанавливается проводящая полоса 4 (в виде ленты из медной фольги), предназначенная для облегчения зажигания разряда.

Размеры колбы (ее внутренний диаметр и расстояние между электродами), а также рабочее давление выбираются такими, чтобы обеспечивался максимальный выход УФ излучений области В. Поэтому при одной и той же мощности лампа ДРТ имеет в 3…5 раз меньше рабочее давление, чем ртутно-кварцевая горелка лампы ДРЛ, и соответственно значительно большие размеры.

Рисунок 2.41 - Схема включения лампы ДРТ

 

 

Лампа включается в сеть последовательно с дросселем LL (рис. 2.41). Кнопка SB и конденсатор С1, включенные параллельно лампе, служат для получения зажигающего импульса высокого напряжения за счет взаимодействия дросселя и конденсатора. Проводящая полоса присоединена через разделительный конденсатор С2.

Стабилизация, режима работы лампы, происходит в течение 5 минут. За этот период давление паров ртути возрастает до 100…200 кПа, по оси трубки образуется ярко светящийся шнур разряда, изменяются электрические характеристики лампы, возрастает поток излучения.

Повторное зажигание лампы возможно только через 5…8 минут, когда температура лампы снизится, что приведет и к снижению давления газа внутри колбы.

Лампа ДРТ имеет линейчатый спектр излучения. Линии располагаются в широком диапазоне длин волн – от 248 до 579 нм, что свидетельствует о возможности применения этих ламп для самых разнообразных целей. В условиях сельского хозяйства они главным образом используются для УФ облучения животных и птиц, обеззараживания

 

 

воды, воздуха, тары и продуктов, а также в установках для предпосевной обработки семян.

Наибольшее распространение получили лампы трех типов: ДРТ 230, ДРТ 400, ДРТ 1000.

В спектре излучения этих ламп до 30 % УФ излучений приходится на область С, что в ряде случаев является крайне нежелательным. Поэтому в последние годы разработаны лампы ДРТ 2 – 100, ДРП 120, ДРП 250 и ДРП 400, колба которых покрыта тонкой кварцевой пленкой, легированной диоксидом титана, не пропускающим УФ излучение с длиной волны менее 280 нм. Эти лампы разработаны специально для применения в медицине и сельском хозяйстве. Разработаны лампы типа ДРТ мощностью от 100 до 400 Вт имеющих четыре электрода.

Рисунок 2.42 - Схема включения ламп ДРТ- 2 и ДРП

 

 

В качестве балластных сопротивлений Rб могут использоваться ИК лампыили спирали из нихрома.

Электрические характеристики ламп ДРТ близки к аналогичным характеристикам ламп ДРЛ. Однако характеристики излучения этих ламп существенно различаются как по спектру, так и характеру изменения эффективного потока. Так, если при отклонении напряжения от номинального на 1% эффективный (световой) поток ламп ДРЛ изменяется на 2 %, то у ламп ДРТ такое же отклонение напряжения приводит к изменению эффективного (витального) потока на 4%.

Средняя продолжительность горения ламп ДРТ составляет от 1500 до 3000 ч (в зависимости от мощности лампы). Среднее значение потока излучения в УФ части спектра к этому времени снижается вдвое. Это объясняется постепенным потемнением кварцевого стекла из-за его кристаллизации под действием высоких температур, а также вследствие оседания на ее внутренней поверхности распыляющегося материала электродов и пригорания пыли к внешней части кварцевой трубки.

 

Правила техники безопасности