ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Высокочастотные и спектральные парометаллические лампы из "Атомно-абсорбционный спектральный анализ" Высокочастотные лампы, как и лампы с полыми катодами, получили широкое распространение в спектроскопии высокого разрешения [2]. Однако в атомной абсорбционной спектроскопии этим источником света до сих пор пользуются незаслуженно мало. Преимуществом высокочастотных ламп является простота изготовления, поскольку лампа представляет обычно стеклянный или кварцевый сосуд, в котором находится небольшое количество металла. [c.90] В зависимости от способа подведения высокочастотной энергии к лампе различают два типа разряда высокочастотный тлеющий разряд (чаще всего с внешними электродами) и безэлектродный кольцевой разряд. [c.90] Высокочастотный тлеющий разряд возникает при подведении к высокочастотной лампе, имеющей форму трубки, электродов высокочастотного контура. Эти лампы работают в широком диапазоне давления, от 10 з до 10 мм рт. ст. [c.90] Для возбуждения высокочастотного разряда применяются генераторы с рабочей частотой 10 —10 ° гц. Применение более высоких частот, как следует, например, из работы [16], по-видимому, предпочтительнее, так как поглощение металла стенками ламп при этом уменьшается, а интенсивность излучения увеличивается. [c.90] Стандартный генератор мощностью 125 вт, работающий на частоте 2450 Мгц, применялся в работе [21] для возбуждения спектра ртути при атомно-абсорбционном определении ее изотопного состава. Разрядная трубка диаметром 8 мм, содержащая чистый изотоп Hg-202, для уменьшения давления паров ртути в разряде, а следовательно, и для уменьшения самопоглощения линии, охлаждалась проточной водой, термостатированной при 25° С. В указанных условиях полуширина линии испускания Wg2Ъ2 А составляла 0,06 см . [c.90] НОМ абсорбционном определении ртути проводилось также и автором настоящей работы. Применялся генератор с рабочей частотой 145 Мгц и полезной мощностью до 40 вт [20]. Разрядная лампа представляла собой вертикально установленную кварцевую трубку с внутренним диаметром 2,6 мм и длиной 100 мм. Внешние электроды подводились к центральной части трубки на расстоянии 10 мм друг от друга. Давление паров ртути в трубке поддерживалось равным упругости паров ртути при комнатной температуре за счет равновесия с нижним холодным концом трубки, далеко отстоящим от зоны разряда. Внутренний диаметр капилляра, равный 2,6 мм, являлся оптимальным, так как при большем диаметре капилляра увеличивается самопоглощение, а при меньшем —затрудняется зажигание разряда. [c.91] Интерферометрическое измерение контура линии Нд 2537 А при использовании одноизотопной ртути Нд-198 показало, что полуширина линии с учетом аппаратурного ущирения линии составляет около 0,09 см К Допплеровская полуширина линии при температуре нагретой части капилляра -700°К должна быть равна 0,054 СЖ . Итак, уширение линии в результате самопоглощения оказывается меньше допплеровской ширины линии. [c.91] В случае легколетучих элементов (Сд, 2п и др.) внутрь высокочастотных капиллярных ламп помещают небольшое количество металла. При изготовлении ламп для труднолетучих элементов (редкоземельных, и, Ас и др.) лампы заполняют галоидами этих элементов, высокая летучесть которых обеспечивает зажигание раз-)яда и переведение металла в парообразное состояние 76]. Лампы, заполненные галоидами, работают при дополнительном подогреве и позволяют получить свечение атомного спектра металла по интенсивности на 2—3 порядка выше, чем в лампах с полым катодом, питаемых постоянным током. [c.91] Безэлектродный кольцевой высокочастотный разряд возникает при помещении разрядной лампы в магнитное поле катушки высокочастотного генератора. Кольцевой разряд существует — в отличие от высокочастотного тлеющего разряда —в узком диапазоне давлений. Поэтому в этом случае необходимо производить заполнение лампы инертным газом до определенного оптимального давления. Указанный тип ламп привлек внимание в связи с проблемой оптической накачки лазеров. [c.92] Блум и Линч разработали простую конструкцию лампы, опробованную на рубидии [22]. Лампа представляет сферический баллон из пирекса диаметром 1 см с толщиной стенок 0,2 мм с небольшим запаянным отростком длиной 2—3 мм. Заполнение ламп щелочным металлом и инертным газом, служащим для зажигания и поддержания разряда, производили с помощью вакуумной системы. В баллон перегоняли несколько миллиграммов металла, лампу заполняли криптоном до давления 1,6 мм рт. ст., что соответствует минимальному потенциалу зажигания разряда, и отпаивали от гребенки вакуумной системы. [c.92] Возбуждение свечения производили высокочастотным генератором мощностью 3,3 вт с частотой 100 Мгц. [c.92] С целью термостатирования лампу с высокочастотной катушкой закрывали стеклянным колпачком, что позволило исключить колебания излучения вследствие изменения давления паров металла в лампе. [c.93] В дальнейшем Брюеру [23] за счет увеличения диаметра баллона до 3 см (объем 10 см ) и применения более мошного генератора (40 вт) с частотой 20 Мгц удалось повысить мош,ность излучения шариковой лампы примерно в 50 раз. [c.93] При использовании аналогичной конструкции лампы и генератора Франц добился такого же выигрыша для цезиевых ламп [24]. В последней работе было установлено, что из различных инертных газов — аргона, криптона и ксенона — наилучшие результаты дает заполнение ламп ксеноном при давлении 1,5 мм рт. ст. [c.93] изготавливались из кварца. Диаметр баллонов ламп равнялся 2,0—2,5 см. Лампы заполнялись аргоном до давления 1,5 мм рт. ст. Генератор на лампе ГУ-50 (рис. [c.93] Исследование интенсивности и стабильности излучения и контуров резонансных линий позволило установить значительное превосходство шариковых ламп перед лампами с полыми катодами. Измерения проводились на интерферометрической установке, применявшейся для исследования характеристик ламп с полыми катодами. [c.94] Отсутствие самопоглощения линий при небольших мощностях разряда объясняется тем, что вследствие скин-эффекта, заключающегося в тенденции плазмы концентрировать высокочастотное поле вблизи поверхности лампы, в излучении принимает участие узкий слой, прилегающий к стенкам лампы, толщиной 1,6 мм [23]. Это предположение подтверждается визуальными наблюдениями структуры разряда в лампах. При небольших мощностях разряда видны две различные по окраске зоны внешняя зона, с характерным излучением резонансных линий металла, и внутреннее ядро, окраска которого соответствует свечению инертного газа. Световой поток лампы обусловлен излучением поверхностного слоя, обращенного к наблюдателю. Излучение же слоя, находящегося с обратной стороны лампы, при прохождении через центральную, несветящуюся часть лампы полностью поглощается. [c.95] Шариковая ртутная лампа излучает чрезвычайно интенсивную линию Hg 2537 А, однако в отношении ширины линии уступает описанной выше высокочастотной лампе с внешними электродами. По-видимому, это объясняется высоким давлением паров ртути в шариковой лампе. [c.96] Флуктуации излучения шариковых ламп при условии температурной стабилизации лампы и рациональном выборе условий работы генератора могут быть снижены до предела, определяемого дробовыми флуктуациями приемника света. Экспериментальное измерение шума лампы, производившееся в работах [22, 23], показало, что, действительно, наблюдаемый уровень шумов совпадает с теоретически рассчитанной величиной и не зависит от частоты. [c.96] Измерения стабильности излучения линии Сз4555 А, проведенные автором, также показали, что вплоть до световых потоков, соответствующих фототоку 4-10 а, уровень флуктуаций не превышает величину дробового шума, составляя - 0,03% от сигнала (при постоянной времени регистрирующего устройства 0,2 сек). [c.96] Вернуться к основной статье