一种多翅形氘灯紫外光源的制作方法

本发明涉及氘灯紫外光源设计的技术领域，具体涉及一种多翅形氘灯紫外光源。

背景技术：

近年来随着科学技术和工业的发展,紫外波段的辐射已广泛应用于材料科学、能源科学、空间科学、环境科学、医疗卫生及许多其他科学生产领域。氘灯作为一种理想紫外光源，广泛应用于多种高精密分析仪器和设备，例如痕量气体分析仪、紫外分光光度计、高效液相色谱仪、毛细管电泳、烟气分析仪、医学仪器、显像密度计和色度计等等。当氘灯工作时,即灯丝通电加热后，发射出自由电子，同时阳极加上电压，自由电子在电场的加速下向阳极运动，自由电子与氘分子发生非弹性碰撞，使氘分子处于激发态，当其返回原来的状态或较低的能态时，就以辐射的形式放出能量而发光，主要产生190～400nm波长范围的紫外光。

氘灯易损耗，一般使用寿命为：国产氘灯500～800小时，进口氘灯1000小时(少数长寿命可达2000小时)。而且，氘灯在工作时对温度有着极为严格的要求，因为高的外部温度使阴极温度升高，电子发射材料蒸发，而低的外部温度使灯内气压变低，离子动能增加，使阴极电子发射材料溅出更多。因此，玻璃外壳的温度需要维持在245℃～280℃，最高不超过290℃，温度过高或者过低都会使灯内气体消耗更快，能量下降，寿命减短。传统方法通过自然扩散或对流的散热方式，这样受环境温度影响大，无法保证氘灯的最佳工作温度，而且外部温度变化会引起输出漂移，降低氘灯光源的稳定性。

技术实现要素：

本发明提出的一种多翅形氘灯紫外光源主要目的是为了解决控制传统氘灯的工作温度稳定至最佳工作温度，提高氘灯的寿命和稳定性，尤其适用于环境温度变化的情况下。

本发明提出的技术方案为：一种多翅形氘灯紫外光源，包括氘灯，多翅状外壳，温控风扇，光阑，光电探头和耦合透镜，所述的多翅状外壳根据所选取的氘灯尺寸进行加工设计，所述的多翅状外壳采用金属材料，所述的多翅状外壳紧贴氘灯玻璃外表面，预留温控探头位置，在氘灯的光源发射端开孔，并配有光阑螺纹、透镜卡槽，光阑螺纹用于放置光阑，透镜卡槽用于放置氘灯的准直透镜，预留光电探头位置，所述的温控风扇用于控制氘灯的温度处于最佳工作温度，通过安装在多翅状外壳内的温度传感器进行风扇转速的调节，实现氘灯的工作温度稳定，所述的耦合透镜用于准直，汇聚或发散氘灯光源的出射光，光阑可用于调节光强的输出。

进一步的，所述的光电探头用于监控氘灯光源的辐射强度，光电探头将光源发出的光信号转化为电信号，传输至计算机或者单片机进行显示和控制，可以监测氘灯的辐射强度，稳定性和寿命信息参数。

进一步的，所述的光阑用于调节或稳定光强的输出，可以通过光电探头所获得的氘灯光源的辐射强度信息，通过微型电机自动微调光阑大小，来控制光强的输出；加入相应程序算法，可通过微型电机对光阑的连续控制，来减少由于光源自身辐射光强改变导致的输出光强的变化，提高氘灯光源输出光强的稳定性。

本发明的优点和积极效果：

1.控制氘灯工作在最佳温度范围区域，提高氘灯的寿命，降低使用成本。

2.控制氘灯光源的温度来提高氘灯的光谱稳定性，尤其在温度变化的环境下更为明显。

3.稳定可靠的机械接口与电子学接口设计，可以在仪器上使用时或更换时更加方便，不需要特别调整。

4.预留耦合透镜卡槽和光阑卡槽，方便添加透镜，提高集成度。

5.预留光电二极管的位置，可根据需要安装光电二极管，用于实时监测光谱强度，并通过电机调节光阑尺寸，控制光源光强稳定输出。

附图说明

图1为本发明一种多翅形氘灯紫外光源的结构图，其中，1为氘灯，2为多翅状外壳，3为温控风扇，4为光阑，5为光电探头，6为耦合透镜；

图2为本发明一种多翅形氘灯紫外光源的模拟图；

图3为日本hamamatsu公司生产L2D2-4000-6565氘灯示意图；

图4为散热片温度与氘灯玻璃外壳温度测试图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。

本发明一种多翅形氘灯紫外光源，包括氘灯1，多翅状外壳2，温控风扇3，光阑4，光电探头5和耦合透镜6。采用扩散配合传导的热传递方式，通过强制风冷来实现氘灯1的散热，利用多翅状外壳2和温控风扇3控制氘灯1的工作温度稳定至最佳温度范围，从而提高氘灯1的寿命和光源稳定性。稳定可靠的机械接口与电子学接口设计，方便氘灯1的使用，且在更换氘灯1时，简单快捷，无需特别调整。耦合透镜6，光阑4和光电探头5也可提高氘灯光源的集成度和扩展性。所述的多翅状外壳2根据所选取的氘灯尺寸进行加工设计，所述的多翅状外壳2采用金属材料，所述的多翅状外壳2紧贴氘灯玻璃外表面，预留温控探头位置，在氘灯的光源发射端开孔，并配有透镜卡槽、光阑螺纹，透镜卡槽用于放置氘灯1的准直透镜，光阑螺纹用于放置光阑4，预留光电探头5位置。所述的温控风扇3用于控制氘灯1的温度处于最佳工作温度，通过安装在多翅状外壳2内的温度传感器进行风扇转速的调节，实现氘灯1的工作温度稳定。所述的耦合透镜6用于准直，汇聚或发散氘灯光源的出射光，光阑4可用于调节光强的输出。所述的光电探头5用于监控氘灯光源的辐射强度，光电探头5将光源发出的光信号转化为电信号，传输至计算机或者单片机等进行显示和分析，可以监测氘灯的光强信号、稳定性和寿命等信息参数。

所述的多翅状外壳2根据所选取的氘灯尺寸进行加工设计，金属材料紧贴氘灯玻璃外表面，预留温控探头位置，在氘灯的光源发射端开孔，并配有透镜卡槽、光阑螺纹，预留光电探头5位置。

所述的温控风扇3用于控制氘灯1的温度处于最佳工作温度，通过安装在多翅状外壳2内的温度传感器进行风扇转速的调节，实现氘灯1的工作温度稳定，提高寿命和光源稳定性。

所述的耦合透镜6用于准直，汇聚或发散氘灯光源的出射光，可根据不同的装配氘灯或者实际用途的需要，更换不同的透镜。

所述的光电探头5用于监控氘灯光源的辐射强度，光电探头5将光源发出的光信号转化为电信号，传输至计算机或者单片机等进行显示和控制，可以监测氘灯1的辐射强度，稳定性和寿命等信息参数。

所述的光阑4用于调节或稳定光强的输出，可以通过光电探头5所获得的氘灯光源的辐射强度信息，通过微型电机自动微调光阑大小，来控制光强的输出；加入相应程序算法，可通过微型电机对光阑的连续控制，来减少由于光源自身辐射光强改变导致的输出光强的变化，提高氘灯光源输出光强的稳定性。

以日本hamamatsu公司生产L2D2-4000-6565氘灯为代表，如图3所示，在成品灯出厂时，是由一个裸露的玻璃外壳、底座与连接线等组成，设计的多翅状外壳规格如图1所示，示意图如图2所示。

本发明的一种多翅形氘灯紫外光源进行测试，分别在散热器外壳处与氙灯的玻璃外壳处放置了温度传感器用以检测最终的设计效果。

氘灯工作30分钟以后进入稳定状态后，在环境温度为10～30℃变化的情况下，测得外壳的最高温度为61.4℃，最低温度为41.4℃。对应的玻璃外壳处温度分别为295.6℃与275.6℃。开启风扇散热以后(温度控制范围40±1℃)，散热器外壳处温度在38℃与42℃之间变化，玻璃壳处温度在272.3℃与278.5℃之间波动。

经过长期测试发现，本发明在超过标称寿命一倍时间以后，仍然有超过60％的能量输出。实验结果表明，采用此种设计后，氘灯的可靠性和稳定性有了很大的提高，寿命也有了显著增加。