一种无极灯温度控制方法和装置制造方法及图纸

技术编号:20991863 阅读:20 留言:0更新日期:2019-04-29 22:02
本发明专利技术公开一种无极灯温度控制方法和装置,包括:将汞无极灯与高频电磁线圈连接,并接通电路使所述汞无极灯正常工作;对所述汞无极灯输入不同的频率和功率,分别测量汞无极灯正常工作时对应汞无极灯的冷端温度;将汞无极灯的冷端温度控制到预设的阈值范围内,并测量在此温度范围内汞无极灯的辐射强度,并在达到最强辐射强度时计算出最优冷端温度。本发明专利技术通过对汞灯冷端温度精确测量及控制,使得多余汞贮存于冷端中,汞无极灯温度恒定、灯泡内饱和蒸气压稳定,且汞无极灯温度选在最佳温度,大大提高辐射效率,提高了高频无极汞灯泵浦能力以及汞离子微波频标性能。

A Temperature Control Method and Device for Poleless Lamp

The invention discloses a temperature control method and device for an electrodeless lamp, which includes: connecting a mercury electrodeless lamp with a high frequency electromagnetic coil and connecting a circuit to make the mercury electrodeless lamp work normally; inputting different frequencies and powers into the mercury electrodeless lamp, respectively, measuring the corresponding cold-end temperature of the mercury electrodeless lamp in normal operation; and controlling the cold-end temperature of the mercury electrodeless lamp to a preset threshold. Within this range, the radiation intensity of mercury electrodeless lamp is measured, and the optimal cold end temperature is calculated when the maximum radiation intensity is reached. By accurately measuring and controlling the temperature of the cold end of the mercury lamp, the excess mercury is stored in the cold end, the temperature of the mercury electrodeless lamp is constant, the saturated vapor pressure in the lamp is stable, and the temperature of the mercury electrodeless lamp is selected at the optimum temperature, thus greatly improving the radiation efficiency, the pumping ability of the high frequency electrodeless mercury lamp and the performance of the mercury ion microwave frequency standard.

【技术实现步骤摘要】
一种无极灯温度控制方法和装置
本专利技术涉及电气照明
更具体地,涉及一种无极灯温度控制方法和装置。
技术介绍
随着科技的发展,人们对于时间的精度提出了越来越高的要求。原子频标以原子能级跃迁的频率作为基准来测量时间,可获得高精度的时间标准。传统的原子钟有铯喷泉钟,铷钟和氢钟。汞离子微波频标可靠性高,体积与铷钟相仿,可达到氢钟的高准确度,在未来的时频应用中具有显著优势。汞离子微波频标的物理系统包括离子阱囚禁和缓冲气体冷却离子系统,泵浦光源辐射194.2nm谱线激发199Hg+从2S1/2(F=1)跃迁到激发态2P1/2,而后汞离子自发辐射回到基态并辐射荧光,当2S1/2(F=1)态上的199Hg+被抽空时不再辐射荧光,汞离子被抽运到基态上。泵浦光源为高频无极汞同位素灯。无极汞灯辐射的谱线照度、线宽直接影响抽运过程中199Hg+的跃迁几率和激发效率。同时,无极汞灯的寿命和稳定性能即辐射谱线随时间波动的大小,直接影响辐射荧光的性质,时间频率的稳定度和准确度。高频无极汞灯包含汞无极灯、振荡线圈和激励电路。汞无极灯内没有灯丝和电极,振荡线圈绕制在汞无极灯上,通过电磁感应耦合无极灯放电。当高频电场耦合泡内部时,放电空间的电子被电场加速。当能量达到一定值时,加速电子与容器内的气体分子发生碰撞,灯泡内气体雪崩电离成等离子体。等离子体受激原子返回基态时,自发辐射出紫外光。无极灯具有多种优势,长寿命,高频点灯下线路体积小易于调光,发光管可小型化且亮度高等优点。直接对汞灯控温使得汞灯有稳定的光输出,不受环境温度影响。相比于庞大的激光稳频系统,无极灯作为光源具有体积小、寿命长和不易受外界环境影响等优点,是研制可靠型汞离子微波频标的关键技术之一。振荡耦合器随着时间推移产生的大量热量如果不能及时散发,导致线圈和汞无极灯温度过高,损耗增加,散热问题越来越突出。控温系统是保证高频无极汞灯辐射稳定的关键部分。与此同时,控温系统可稳定控制泡内的汞量,汞的饱和蒸汽压与温度成正比关系,汞灯点亮后冷端温度比泡体温度低,保证多余的汞贮存于冷端。目前高频无极汞灯大多无控温装置,然而如果不能够稳定控制温度,一方面辐射效率较低,194nm为汞离子谱线,辐射强度远低于汞原子谱线254nm,温度是影响194nm辐射强度以及194/254nm谱线辐射强度比的关键因素,如不能控制在最佳的温度,将影响整钟信噪比;另一方面汞离子微波频标的性能与汞灯辐射谱线的稳定性密切相关,温度不稳定导致辐射谱线的稳定性较差,不能满足精密量子频标的需求。因此,需要提供一种无极灯温度控制方法和装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无极灯温度控制方法和装置,解决汞无极灯泡体和冷端温度变化引起的汞饱和蒸气压不稳定和汞损耗大的问题。为达到上述目的,本专利技术采用下述技术方案:一种无极灯温度控制方法,包括:将汞无极灯与高频电磁线圈连接,并接通电路使所述汞无极灯正常工作;对所述汞无极灯输入不同的频率和功率,分别测量汞无极灯正常工作时对应汞无极灯的冷端温度;将汞无极灯的冷端温度控制到预设的阈值范围内,并测量在此温度范围内汞无极灯的辐射强度,并在达到最强辐射强度时计算出最优冷端温度。进一步地,所述汞无极灯包括:泡体和冷端,所述泡体长度为10mm-20mm,所述冷端长度为5mm-10mm。进一步地,所述对所述汞无极灯输入不同的频率和功率包括:输入的频率范围为100MHz-150MHz,输入的功率范围为5W-15W。进一步地,所述冷端温度的阈值范围为40℃-80℃,通过对所述冷端加热或降温使所述冷端温度持续控制在所述阈值范围内。本专利技术还公开了一种无极灯温度控制装置,包括与汞无极灯耦合的高频电磁线圈、与汞无极灯连接使汞无极灯正常工作的激励电路、温度传感器及调节所述汞无极灯亮度的调节装置。进一步地,所述汞无极灯材质为石英,包括泡体和冷端,所述泡体长度为10mm-20mm,所述冷端长度为5mm-10mm。进一步地,所述调节装置包括:频率调节器:用于调节所述高频电磁线圈的频率范围在100MHz-150MHz;直流电源调节器:用于调节所述激励电路的功率范围在5W-15W。进一步地,所述控制装置还包括半导体制冷片,用于降低所述汞无极灯的冷端温度。进一步地,所述控制装置还包括功率管,用于对所述汞无极灯的冷端加热,升高所述冷端温度。进一步地,所述控制装置还包括光谱仪,用于测量所述汞无极灯的相对辐射强度。本专利技术的有益效果如下:本专利技术所述技术方案通过对汞灯冷端温度精确测量及控制,使得多余汞贮存于冷端中,汞无极灯温度恒定、灯泡内饱和蒸气压稳定,且汞无极灯温度选在最佳温度,大大提高辐射效率,提高了高频无极汞灯泵浦能力以及汞离子微波频标性能。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明;图1为本专利技术无极灯温度控制方法流程图;图2为本专利技术无极灯温度控制装置示意图;图3为本专利技术无极灯提升温度装置示意图;图4为本专利技术无极灯降低温度装置示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术,下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解,下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的,不应以此限制本专利技术的保护范围。如图1所示,本专利技术公开了一种无极灯温度控制方法,包括:S1、将汞无极灯与高频电磁线圈连接,并接通电路使所述汞无极灯正常工作。首先准备多组汞无极灯,同时进行测试,可尽快提高测试效率,汞无极灯包括泡体和冷端,所述泡体长度为10mm-20mm,所述冷端长度为5mm-10mm。使用高频电磁线圈耦合汞无极灯,并将汞无极灯连接到激励电路中使其正常工作。S2、对所述汞无极灯输入不同的频率和功率,分别测量汞无极灯正常工作时对应汞无极灯的冷端温度。将高频电磁线圈的输出频率调节为100MHz-150MHz间,将激励电路的功率调节为5W-15W。分别测量在此频率和功率范围内不同的频率和功率汞无极灯正常工作时对应的冷端温度,初步将阈值范围内不能使汞无极灯正常工作的频率和功率组合滤除。S3、将汞无极灯的冷端温度控制到预设的阈值范围内,并测量在此温度范围内汞无极灯的辐射强度,并在达到最强辐射强度时计算出最优冷端温度。进一步地选取汞无极灯正常工作时冷端温度为40℃-80℃对应的频率和功率组合,滤除上一步剩余组合中不符合条件的组合,此时剩下的组合为功率为5W-15W,频率为100MHz-150MHz,同时汞无极灯的冷端温度为40℃-80℃。测量汞无极灯发出的光的辐射强度,选取其中辐射强度为谱线194nm对应的频率和功率组合,并记下对应的冷端温度,此时得到的冷端温度为不同功率、频率下的最优冷端温度。最后根据得出的最优冷端温度在对应频率和功率组合不变的情况下对汞无极灯冷端进行加热或制冷,使冷端温度始终保持最优冷端温度,以使汞无极灯发出的辐射最强。如图2所示,本专利技术的一个实施例还公开了一种无极灯温度控制装置,包括与多组汞无极灯耦合的高频电磁线圈、与汞无极灯连接使汞无极灯正常工作的激励电路、温度传感器及调节所述汞无极灯亮度的调节装置,所述汞无极灯材质为石英,温度传感器在此使用热敏电阻,在汞无极灯冷端设有导热技术外壳。所述调节装置包括:频率调节器:用于调节所述高频电磁线圈的频率范围在本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种无极灯温度控制方法,其特征在于,包括:将多组汞无极灯与高频电磁线圈连接,并接通电路使所述汞无极灯正常工作;对所述汞无极灯输入不同的频率和功率,分别测量汞无极灯正常工作时对应汞无极灯的冷端温度;将汞无极灯的冷端温度控制到预设的阈值范围内,并测量在此温度范围内汞无极灯的辐射强度,并在达到最强辐射强度时计算出最优冷端温度。

【技术特征摘要】
1.一种无极灯温度控制方法,其特征在于,包括:将多组汞无极灯与高频电磁线圈连接,并接通电路使所述汞无极灯正常工作;对所述汞无极灯输入不同的频率和功率,分别测量汞无极灯正常工作时对应汞无极灯的冷端温度;将汞无极灯的冷端温度控制到预设的阈值范围内,并测量在此温度范围内汞无极灯的辐射强度,并在达到最强辐射强度时计算出最优冷端温度。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述汞无极灯包括:泡体和冷端,所述泡体长度为10mm-20mm,所述冷端长度为5mm-10mm。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对所述汞无极灯输入不同的频率和功率包括:输入的频率范围为100MHz-150MHz,输入的功率范围为5W-15W。4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述冷端温度的阈值范围为40℃-80℃,通过对所述冷端加热或降温使所述冷端温度持续控制在所述阈值范围内。5.一种无极灯温度控制装置,其特...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈星王暖让张振伟杨仁福
申请(专利权)人:北京无线电计量测试研究所
类型:发明
国别省市:北京,11

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