[发明专利]双波长紫外灯

说明书

技术领域

本发明涉及一种能产生双波长紫外光谱的准分子紫外灯。

背景技术

双波长紫外灯在工业上有独特的应用，例如用于UV油墨干燥固化时，短波长紫外辐射透入深度小，可用于固化油墨表面，长波长紫外辐射透入深度大，可用于固化深层油墨。现有技术双波长紫外灯，主要为通过填充汞获得的低压汞灯，利用汞特征谱线获得254和185 nm双波长。但此特定波长的双波长紫外灯，由于受发光原理限制，输出的紫外光强很低，一般仅为几十微瓦/厘米2，其中185 nm真空紫外输出则更低，仅占整个紫外输出的10%左右，发光效率也很低，光强度低，由此光化学反应速率极低。其次，此双波长灯两个波长相对强度呈固定不能改变，无法通过降低一个辐射输出来提高另一个辐射输出，所以难以满足不同场合(例如杀菌和有机降解)需要，使得用途范围受到限制；再就是，含汞废旧灯管汞处理难度较大，处理不好会产生汞污染。

现有技术也有采用涂布光学涂层手段获得双波长，例如US5557112公开的在紫外灯管的不同物理位置涂敷不同萤光涂层，以获得紫外B和紫外A双波段辐射。此种主要通过在一支灯管不同位置涂布不同萤光涂层获得双波段，其实是通过萤光涂层遮光或增透获得双波段，由于萤光涂层设计很复杂，增加了制造难度；另外，涂层存在会降低光的辐射强度和效率。

中国专利CN2206961双波长荧光分析灯，是通过并排安装有长波紫外灯管和短波紫外灯管实现双波长。采用二个不同波长灯并列组合获得双波长，实际应用中体积和成本都较大。

上述不足仍有值得改进的地方。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种紫外辐射强度高，相对强度可调，可设计不同双波长供应用要求选择的双波长紫外灯。

本发明目的实现，主要改进为灯管的密闭空间-放电区内充填需要的短波长的对应稀有气体，产生该气体的准分子，使气体放电与掺有金属杂质的介质接触，产生长波长，克服了现有技术的不足，实现本发明目的。具体说，双波长紫外灯，包括可透过紫外光的灯管，其特征在于灯管的密闭放电区中充填有所需的一个真空紫外短波长的对应稀有气体，所述的对应稀有气体是指He、Ne、Ar、Kr、Xe的一种；密闭放电区中有与真空紫外短波长对应稀有气体放电接触的介质，所述的介质含有5-200 ppm的金属杂质。这种金属杂质是指Al、Fe、Li、Na、B、K、Ca、Mg、Cu、Co、Mn、Ni、Cr、Ti的一种或组合。

双波长产生机理为：充填的稀有气体在灯管放电区首先被激发，产生特定波长真空紫外辐射，然后介质中金属掺杂被该波长的真空紫外激发，形成“稀有气体-金属”和“金属-金属”两种准分子，生成的准分子很不稳定很快分解，以辐射近紫外和可见光方式释放激发能，从而得到设计波长真空紫外和近紫外两种不同波长的双波长紫外灯，主要反应过程简述如下：

       X  +  e → X*  +  e （X指稀有气体He、Ne、Ar、Kr、Xe，X*代表X的激发态，e为电子）；

       X*  +  X  +  X → X2*  +  X（X2*代表X的准分子）；

       X2* → 2X  +  hv （hv为真空紫外光）；

    M  +  hv →  M* （M指介质中的Al、Fe、Li、Na、B、K、Ca、Mg、Cu、Co、Mn、Ni、Cr、Ti的一种或组合，M*为M的激发态）；

    M*  +  M →  M2*   （M2*为金属-金属准分子）；

    X*  +  M →  XM*（XM*为稀有气体-金属准分子）。

双波长中短波长由充填稀有气体(产生的准分子)确定，长波长则由短波长辐射激发介质中的金属掺杂产生，因而设计双波长时，稀有气体选择为按设计双波长中的短波长所对应的稀有气体，这样可以通过在灯管中充填不同稀有气体，获得所需不同双波长组合的双波长紫外灯。通过调节介质材料中的金属掺杂量，可以改变调节真空紫外与近紫外输出的相对强度，例如金属掺杂量高，灯管真空紫外输出强度减弱，近紫外强度相对增强；反之相反。