Способ питания лампы с полым катодом и устройство для его осуществления

СПОСОБ ПИТАНИЯ ЛАМПЫ С ПОЛЫМ КАТОДОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к атомно-абсорбционной спектрометрии и может быть использовано в спектральном приборостроении. Задачей настоящего изобретения является повышение стабильности излучения лампы с полым катодом при коротких импульсах тока. Поставленная задача достигается тем, что в способе питания лампы с полым катодом длительность фронта нарастания импульса через лампу устанавливают не меньше длительности формирования электронного объемного заряда и не больше длительности разряда в лампе. Другим объектом изобретения является устройство, которое содержит формирователь синхронизирующих импульсов, связанные последовательно управляющий усилитель, регулирующий элемент, лампу с полым катодом с источником питания, датчик тока, выходом нагруженный на вход управляющего усилителя. При этом оно дополнительно содержит устройство регулирования длительности нарастания фронта синхронизирующих импульсов, вход которого связан с выходом формирователя этих импульсов, а выход нагружен на вход управляющего усилителя. Устройство выполнено с возможностью установки длительности фронта нарастания синхронизирующего импульса не меньше длительности формирования электронного объемного заряда и не больше длительности разряда в лампе.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: КОНСТРУКТОРСКОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ РЕСПУБЛИКАНСКОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "НУКЛОН" (BY) Изобретение относится к атомно-абсорбционной спектрометрии и может быть использовано в спектральном приборостроении. Известен способ питания ламп с полым катодом [1], включающий формирование импульса питающего лампу тока, стабилизацию его и подачу на лампу. Недостатком способа является недостаточно высокая стабильность тока через лампу. Также известен способ питания ламп с полым катодом [2], выбранный в качестве прототипа, включающий формирование импульса тока, стабилизацию его и подачу на лампу. Недостатком способа является недостаточно высокая стабильность тока в начальный момент его формирования, поскольку лампа с полым катодом является инерционным элементом и это приводит к разрыву отрицательной обратной связи в момент включения и быстрого нарастания сигнала управления на выходе управляющего усилителя. В результате через лампу в начальный момент времени формируется значительный и неуправляемый выброс тока. Длительность этого выброса зависит от скорости компенсации объемного заряда электронов, который формируется в полом катоде в момент развития разряда. После того как объемный заряд скомпенсирован, выброс тока через лампу спадает до величины регулирования и стабилизируется. Указанный эффект также не дает возможности повысить частоту модуляции лампы, при которой стабильность тока будет высока. Устройство, реализующее первый способ [1], содержит импульсный формирователь тока и регулирующий элемент, выполненный на транзисторе. Недостатком этого устройства является недостаточно высокая стабильность тока через лампу. Устройство, реализующее второй способ [2], выбранное в качестве прототипа, содержит импульсный формирователь синхронизирующих импульсов, управляющий усилитель, регулирующий элемент,который связан с резистором обратной связи, источником питания лампы и лампой с полым катодом. На управляющий усилитель подается импульс напряжения, пропорциональный току лампы, фронт нарастания и спада которого имеет высокую крутизну. Недостатком такого устройства является недостаточно высокая стабильность тока в начальный момент его формирования, поскольку возникает значительный и неуправляемый выброс тока в этот начальный момент и ограничение частоты модуляции. Эти недостатки являются следствием того, что лампа является инерционным элементом, который имеет индуктивный характер. После приложения напряжения к лампе вначале развивается тлеющий разряд, длительность которого зависит от давления и рода газа в лампе. Поскольку длительность развития разряда больше длительности нарастания фронта прямоугольного импульса задающего ток напряжения,обратная связь в управляющем усилителе первый момент практически разорвана, что приводит к появлению неуправляемого выброса тока. По мере развития тлеющего разряда, т.е. формирования электронного объемного заряда в лампе, неуправляемый ток через лампу снижается до тока регулирования. Длительность такого переходного процесса может составлять единицы и десятки микросекунд, что и ограничивает частоту тока лампы, т.е. частоту модуляции. Задачей настоящего изобретения является повышение стабильности излучения лампы с полым катодом при коротких импульсах тока. Поставленная задача достигается тем, что в способе питания лампы с полым катодом длительность фронта нарастания импульса через лампу устанавливают не меньшей длительности формирования электронного объемного заряда и не большей длительности разряда в лампе. Другим объектом изобретения является устройство, которое содержит формирователь синхронизирующих импульсов, связанные последовательно управляющий усилитель, регулирующий элемент, лампу с полым катодом с источником питания, датчик тока, выходом нагруженный на вход управляющего усилителя. При этом оно дополнительно содержит устройство регулирования длительности нарастания фронта синхронизирующих импульсов, вход которого связан с выходом формирователя этих импульсов,а выход нагружен на вход управляющего усилителя. Устройство выполнено с возможностью установки длительности фронта нарастания синхронизирующего импульса не меньшей длительности формирования электронного объемного заряда и не большей длительности разряда в лампе. На фиг. 1 приведена схема устройства, реализующего способ по данному изобретению. На фиг. 2 приведен вариант схемы устройства, реализующего способ по данному изобретению с включением датчика в эмиттер регулирующего элемента. На фиг. 3 приведена схема синхронизирующего генератора тока. На фиг. 4 изображены эпюры тока через лампу (а, б) и напряжения (в) по известному способу и заявляемому способу (г), а также форма светового импульса (д). Устройство, реализующее данный способ, приведено на фиг. 1 и содержит импульсный формирователь тока 1 с устройством регулирования длительности фронта нарастания тока 2, управляющий усилитель 3, нагруженный на регулирующий элемент 4, связанный с лампой с полым катодом 5, источником ее питания 6, датчиком тока 7. Датчик тока 8 может быть включен в эмиттер регулирующего элемента 4,как показано на фиг. 2. Предлагаемый способ реализуется в устройстве следующим образом. Импульсный формирователь тока 1 вырабатывает импульсы синхронизации, близкие по форме к прямоугольным. Эти импульсы поступают на вход устройства регулирования фронта нарастания импульса синхронизации 2. Данный блок может быть выполнен в виде синхронизируемого генератора тока так, как изображено на фиг. 3. Длительность фронта нарастания синхронизирующего импульса зависит в данной схеме от тока, протекающего через емкость С. Далее, импульсы поступают на вход управляющего усилителя 3, который управляет током через дампу 5. Обратная отрицательная связь поступает на вход управляющего усилителя с датчика тока 7. На фиг. 4 изображены эпюры тока, формируемого через лампу с полым катодом по известному способу (а, б), форма напряжения на коллекторе регулирующего транзистора (в) и по предлагаемому способу (г) и форма светового импульса (д). Штриховой линией дана форма импульса тока при длительности нарастания фронта его больше длительности формирования электронного объемного заряда в лампе. Соответствующий ему импульс света лампы имеет меньшую амплитуду, что приводит к ухудшению световой отдачи при коротких импульсах. Поскольку длительность фронта нарастания тока через лампу устанавливается не меньшей длительности формирования электронного объемного заряда в лампе, отрицательная обратная связь не разрывается и выброс тока в начальный момент его формирования через лампу не наблюдается (фиг. 4, е),что и приводит к положительному эффекту - повышению стабильности излучения лампы, особенно при коротких импульсах тока. Устанавливать длительность фронта нарастания тока больше длительности развития разряда в лампе нецелесообразно из-за возможной потери светоотдачи лампы (фиг. 4, д). Дополнительным положительным эффектом предлагаемого способа является возможность повышения частоты модуляции лампы с полым катодом при сохранении стабильности излучения. Длительность питающих импульсов тока при этом не может превосходить длительности формирования электронного объемного заряда в лампе. Таким образом, заявляемая совокупность признаков не является известной из существующего уровня техники, не следует очевидным образом для специалиста в этой области, дает новый положительный результат и технически осуществимо. Источники информации 1. Курейчик К.П. Импульсная атомная спектрометрия. Методы измерений. Аппаратура.- Мн. Университетское, 1989, с.214, рис.9.5. 2. Курейчик К.П. Импульсная атомная спектрометрия. Методы измерений. Аппаратура. - Мн. Университетское, 1989, с.216, рис.9.6 (прототип). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ питания лампы с полым катодом, включающий формирование импульса тока с крутым фронтом спада, подачу его на лампу и стабилизацию, отличающийся тем, что длительность фронта нарастания импульса тока устанавливают не меньшей длительности формирования электронного объемного заряда и не большей длительности разряда в лампе. 2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее формирователь синхронизирующих импульсов, связанные последовательно управляющий усилитель, регулирующий элемент, лампу с полым катодом с источником питания, датчик тока, выходом нагруженный на вход управляющего усилителя,отличающееся тем, что оно дополнительно содержит устройство регулирования длительности нарастания фронта синхронизирующих импульсов, вход которого связан с выходом формирователя этих импульсов, а выход нагружен на вход управляющего усилителя, выполненное с возможностью установки длительности фронта нарастания синхронизирующего импульса не меньшей длительности формирования электронного объемного заряда и не большей длительности разряда в лампе.