[发明专利]由石英管引导的表面波等离子体光源无效

专利信息
申请号: 201110196808.8 申请日: 2011-07-14
公开(公告)号: CN102347205A 公开(公告)日: 2012-02-08
发明(设计)人: 吴忠航;昌锡江;何龙;李泽斌;梁荣庆 申请(专利权)人: 复旦大学
主分类号: H01J63/08 分类号: H01J63/08
代理公司: 上海正旦专利代理有限公司 31200 代理人: 陆飞;盛志范
地址: 200433 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 石英管 引导 表面波 等离子体 光源
【说明书】:

技术领域

发明属于低温等离子体技术领域,具体涉及一种由微波产生等离子体的照明装置。 

背景技术

等离子体就是带正负电荷总数相等的一堆离子和电子。将物质电离,就会形成自由电子、离子以及中性粒子,它们带电量总和为零,是除固、液、气之外的物质的另一种状态。等离子体可分为两种:高温和低温等离子体。目前低温等离子体被广泛运用于多种生产领域,例如:表面防蚀及其它薄层的沉积,特殊陶瓷(包括超导材料),新的化学物质及材料的制造,聚合物薄膜制备,有害废物的降解,焊接,磁记录材料和光学波导材料,药品的生物相溶性包装材料的制备,精细加工等。 

长期以来人们更多的关注等离子体技术在材料处理方面的巨大优势,但等离子体还有一些被人们使用却忽视的重要的特性,例如荧光灯发光就是等离子体发光这一特性的体现,但荧光灯的生产以及废旧处理中会给环境带来一系列严重的污染问题,而且荧光灯的发光效率相对较低,很多能量更多的是以热的形式辐射出来。针对传统的光源发光效率不高又会带来环境污染,以及其他新型光源性能不稳定的缺点,表面波激发的等离子体灯在照明方面就具有很大的优势。表面波等离子体灯光线明亮、柔和,灯内不含水银或者其他有害物质,装置材料基本不随时间变化而消耗,亮度基本不变,更重要的是可将该装置的灯管做成标准器件方便更换,选择不同组分的气体来产生不同颜色的光满足各种情况下光的需要。这对于在这能源危机日益加剧,环境问题日益严重,照明需要日益多样化的今天,具有十分重要的意义。 

目前,等离子体技术之所以没有在照明行业得到更广泛的推广和应用,主要因为制造和产生等离子体的装置与设备结构复杂,价格高昂,成本居高不下,发光效率低等因素的影响。也就是说,一个等离子体灯能否得到推广应用主要取决于如何经济而又实用地产生等离子体,并高效的发光,既要设备简单,成本适中而又要满足解决问题的实际需要。本发明利用一根石英管将微波能量从管的一端引导入石英管的内表面产生高密度的等离子体,石英管管中包含一定的成分气体,具有一定的真空度。就可以利用石英管内表面产生的等离子体发光进行高效照明。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种既能够高效发光且又环保实用的由微波产生等离子体的照明装置。 

本发明提供的由微波产生等离子体的照明装置,由两大部分组成:微波系统和发光系统。 

所述发光系统由石英管6,导电透明薄膜7(或者金属屏蔽网)和工作气体5组成。工作气体5密封于石英管6中,电透明薄膜7(或者金属屏蔽网)包围于细石英管6外。 

所述微波系统由微型固态微波发生器1,矩形波导2和耦合器3组成。微波通过已经与负载调制好的矩形波导2输出,经过耦合器3,进入石英管6的一端,表面波沿着石英管的内表面传播,并在石英管6的内表面产生等离子体并发光。 

微波功率根据发光强度要求,可在数瓦至数十瓦区间选择。 

本发明中,矩形波导2由金属材料构成,与石英管6匹配,能使表面波在石英管内表面传播并激发等离子体;石英管6前端与耦合器3相连,包围的导电透明薄膜7也与耦合器3相连。 

本发明还包括附加部分:带有散热功能的金属材料的装置外壳4。 

本发明是用石英管引导微波,从而在石英管内表面产生等离子体,利用等离子体发出的光,实现高效照明。本发明设备简单,结构紧凑,成本适中, 效率高,并可针对应用要求选择不同的工作气体产生相应光谱辐射,用于各种目的。该系统只要选择适当气体成分,也可作为照明光源,并实现一种无汞化的绿色照明的。光源系统各部分可以做成模块化,替换方便,且具有很高的稳定性。本发明对于新型光源的开发以及等离子体技术的应用具有很高的科学意义和应用价值。 

附图说明

图1是由新型表面波等离子体光源装置的示意图。 

图中标号:1 为微型固态微波发生器,2为矩形波导,3为耦合器,4外壳,5为工作气体,6为石英管,7为导电透明薄膜或者金属屏蔽网。 

具体实施方式

本发明提供的由微波产生等离子体的照明装置,包括微波系统和发光系统。所述发光系统由石英管6,导电透明薄膜7(或者金属屏蔽网)和工作气体5组成。所述微波系统由微型固态微波发生器1,矩形波导2和耦合器3组成。 

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