[发明专利]无极汞灯

说明书

本发明公开一种无极汞灯包括：透镜组、汞泡、激励源和温控装置，所述汞泡包括相互连通的发光部和冷端部，发光部为圆柱形，冷端部为圆柱形或长方体形，发光部与冷端部的连接处的直径小于发光部的直径，所述汞泡内填充有纯汞或同位素Hg²⁰²。本发明的汞泡采用双泡结构将发光和贮存汞的泡体功能分离，同时发光部与冷端部之间通过小直径的连接部连通，其中发光部耦合外置线圈发光，冷端部储存汞并连接控温装置，上述结构使液态的汞不易流入发光部中，减弱了汞渗入发光部的泡壁损耗成雾状的现象的发生。此外，通常的冷端多为细长型极为短小，本发明的冷端部与发光部的尺寸几乎相同，与温控装置的接触面积大，易于散热控制温度。

技术领域

本发明涉及无极灯领域。更具体地，涉及一种无极汞灯。

背景技术

为满足卫星导航、空间探测及特殊场所时频应用的迫切需求，对时间精度、稳定度提出了越来越高的要求，原子钟采用原子谱线跃迁频率作为时间标准具有高精度、高稳定度等特点广泛应用于时频领域。传统的原子钟有氢钟和铷钟，然而氢钟体积大而指标高，铷钟体积小指标低于氢钟，基于汞离子的微波钟可以达到氢钟的高精度，高可靠性而体积与铷钟相仿，在未来的时频应用中具有显著优势。

汞离子微波钟采用无极汞灯作为泵浦光源，辐射194nm谱线激发¹⁹⁹Hg⁺跃迁，替代体积庞大，复杂的深紫外激光系统，使得汞离子微波钟体积大大减小。由于无极灯内没有电极，突破了传统的发光机理，具有许多优势，包括高光效、长寿命、光衰小、功率因数高等。

传统的无极灯以跃迁谱线253.7nm为主，大多用于照明，体积较大，如QL无极灯的泡壳直径为100mm和85mm两种，采用内置式铁芯耦合无极灯，Osral的无极汞灯为圆环形，直径为230mm，采用外置式线圈耦合激发无极灯发光，少数辐射185nm谱线作为紫外消毒灯，其体积也较为庞大。采用汞离子跃迁谱线194.2nm的无极汞灯在市场上依旧空白，而且上述市场上的汞灯体积较大远不能满足项目体积小、指标高的要求。传统无极汞灯中大多采用固汞汞齐，含其他杂质辐射谱线较杂，以辐射汞原子的跃迁谱线为主的无极汞灯汞离子的辐射谱线较弱，均不能满足汞离子微波频标中的辐射194nm汞灯需求。

国外对汞离子微波频标中使用的无极汞灯技术严格保密，因此研制辐射194nm的汞灯是必须突破的关键技术之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种小尺寸，辐射194nm谱线的无极汞灯，该无极汞灯发光效果好，谱线纯度高，可通过透镜组控制发光的聚焦位置，特别适用于汞离子微波频标，作为泵浦源激励工作物质跃迁。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种无极汞灯包括：透镜组、汞泡、激励源和温控装置，所述汞泡包括相互连通的发光部和冷端部，发光部为圆柱形，冷端部为圆柱形或长方体形，发光部与冷端部的连接处的直径小于发光部的直径，所述汞泡内填充有纯汞或同位素Hg²⁰²；

所述激励源包括激励盒和线圈以及套接在所述发光部的聚四氟乙烯套筒，激励盒为金属制成，内部设有三点式振荡电路，所述线圈缠绕在汞泡的发光部外侧，一端通过电容与所述三点式振荡电路连接，另一端进入激励盒内部接地；

所述温控装置包括套接在冷端部的金属套筒、将聚四氟乙烯套筒与金属套筒分隔开的绝热支架和用于连接金属套筒与无极汞灯外壳的导热支架；

所述透镜组包括用于将发光部端面发出的光聚焦到工作物质上的聚焦透镜和对发光部端面发出的光进行过滤的滤光片，所述聚焦透镜设置在能够前后调节位置的滑轨上。

优选地，所述聚焦透镜为紫外熔融石英，在谱线194nm处的透过率大于90％。

优选地，所述滤波片的中心波长为190nm，带宽为10nm，波长194nm光的透过率为80％以上。