无极准分子灯的配气系统和配气方法技术方案

本发明专利技术公开一种微波无极准分子灯的配气系统和配气方法，无极准分子灯的配气系统在真空泵前还设置一冷井，与第二三通阀的第三端口相连的管道上并联连接有洗气瓶，储气瓶，压力指示计，缓冲瓶和充气管道，真空配气系统能根据处理废水具体所需的紫外波长填充不同的气体使之激发出强度高、光效高的紫外光，并且由于本发明专利技术的真空配气系统在充气前真空度高，所填充的气体纯度又非常高，因此所得到的无极准分子灯不仅发光强度高、光效高，且灯的寿命长，使用寿命可达1万小时以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及灯的配气系统，特别是一种利用微波产生紫外光的无极准分子灯的真空配气系统。
技术介绍
近年来，关于废水深度治理方面的新技术已越来越多，如超声波、超临界流体、膜分离、等离子体和紫外光解等。紫外光解法反应条件温和、应用范围广、实用性强，被认为是一项很有发展前景的水处理技术，已受到越来越广泛地关注。目前光化学研究中一般用汞灯作为紫外辐射光源，辐射波长单一。且传统汞灯都是有电极的，导致了灯管寿命短、耗电量大、电极材料和发光物质选择范围小等一系列问题。普通光源存在的上述局限性极大地阻碍了光化学法在废水处理中的应用。无极准分子紫外灯作为一种新型紫外光源，同普通紫外灯相比，无极紫外光源由于没有电极，不会产生由于电极氧化、损耗和封接密封问题引起的发黑现象，而且具有制造容易、价格低廉、能耗小、光强大和反应器简单等优点；可以克服传统紫外光源的局限性， 发光物质选择范围广、寿命长。根据放电模式的不同，无极灯主要有两种一种是电激发无极灯，包括电容放电、 感应放电和表面波放电三种放电形式；另一种是微波放电无极灯(Microwave Discharge Electrodeless Lamps, MDELs)，又称微波无极紫外灯。由于微波技术已经很成熟，产生紫外光相对比较容易，可以避免电激发产生紫外光时需高压脉冲电源和介质击穿问题。因此， MDELs占有更大优势，具有实现大功率和大规模工业化应用的可能，且在光催化氧化中微波可提高光催化效果。微波无极灯工作原理是在石英、玻璃或其他材料形成的密闭壳体内填充可蒸发金属和稀有气体的混合物。稀有气体的作用是激发等离子体放电，当无极灯放置于微波场中， 稀有气体被激发产生低压等离子体，通过等离子体放电产生热使可蒸发的金属变为蒸汽态，产生更多的等离子体，增大等离子压力，释放更多的能量，形成更高的发光效率。准分子是对具有束缚的高能态(寿命为10_6 s I(Ts)和排斥(弱束缚)的基态分子(寿命I(T13S)的统称，也被称为三体碰撞无辐射复合或原子碰撞态。准分子只能在某些特殊的气体放电条件下才能产生，如介质阻挡放电、高能电子束、α粒子、同步辐射、高频放电、微波放电、脉冲放电灯条件。放电时，原子被激发到高的电子能级，这些激发态原子与基态原子或分子碰撞产生一个分子并借助第三者转移部分能量使之从高的振动激发态驰豫到低的振动激发态，成为相对稳定的分子，同时发出相应波长的紫外辐射。稀有气体双原子准分子是最简单的准分子，如He2*、Ne2*, Ar2*, Kr2*和Xe2*是通过激发态稀有气体的原子R*与基态的原子R通过三体碰撞反应形成的；另一类比较重要的准分子是稀有气体一卤素准分子，如ArCl*、KrCl*, XeCl*, ArF*, XeF*，主要是通过正电性的稀有气体离子、激发态与负电性的卤素离子通过三体碰撞复合反应生成的；卤素分子也能形成准分子，如F2*, Cl2*，Br2*, I2* ；另外还有汞一卤素准分子，如HgCl*、HgBr*、HgI*，以及稀有气体汞化合物准分子，如HgXe*。准分子以激发态存在，并在几个纳秒时间内返回基态，并将激发态能量以UV光或VUV光的形式辐射出来。准分子返回基态时，发出相应波长的辐射，光谱范围可从50至600nm，对应光子能量25至&V，基本满足了光化学反应所需的能量范围。目前，关于准分子光源的发光机理、准分子形成的反应动力学、光谱特性等的研究已比较多，但是实际操作中需要向无极灯的灯管内填充不同的稀有气体时，实现灯管内气体填充的配套的真空设备鲜有报道，因而不能根据具体所需的紫外波长填充不同的气体， 亦不能在灯管高真空的状态下填充高纯度的气体得到高光强、高光效的灯管。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无极准分子灯的真空配气系统和配气方法，从而获得紫外光强度高、任意波长的紫外光源。实现本专利技术目的的技术方案之一是一种无极准分子灯的配气系统，包括真空泵、 三通阀、扩散泵、洗气瓶、储气瓶、压力指示计、充气管、排气口、缓冲瓶和各部分进行连接的相应的管道、阀门或活塞；还包括一设置在真空泵和三通阀之间的冷井，也即真空泵前还设置一冷井；三通阀包括第一三通阀和第二三通阀，按照气体的运动顺序，真空泵的抽气口经液氮冷井与第一三通阀的第一端口相连；第一三通阀的第三端口经管道与第二三通阀的第一端口相连；第二三通阀的第二端口经管道与扩散泵的第一抽气口相连；扩散泵的第二抽气口经管道与第一三通阀的第二端口相连；第二三通阀的第三端口通过第六管道分别与洗气瓶，储气瓶，压力指示计，缓冲瓶以及充气管道相连；第六管道远离第二三通阀的端口未被封闭，该端口设置一个排气阀门作为排气口。所述压力指示计包括指示大于IOtorr压力值的耐腐蚀压力表和指示0. Itorr至 IOtorr压力值的U型压力计，U型压力计中的指示液是浓硫酸、浓磷酸或真空油脂。储气瓶包括卤素储气瓶，惰性气体储气瓶，汞储气瓶；其中卤素储气瓶包括氟气瓶、氯气瓶、溴水瓶、碘瓶；惰性气体储气瓶包括He、Ne、Ar、Kr、各自的气瓶；汞储气瓶中装有液态汞。储气瓶通过各自的支路管道和无油活塞连接到第六管道上，其中各无油活塞通过玻璃管烧结在第六管道上，第六管道上烧结2飞个无油活塞；储气瓶的出气口烧结连通到相应一个支路管道的进气口处从而连接到第六管道上。配气系统还包括对储气瓶降温的液氮槽和对储气瓶加热的加热器。实现本专利技术目的的技术方案之二是采用上述配气系统对无极准分子灯进行配气的方法，其中配气系统中按照气体的运动顺序，真空泵的抽气口、第一管道、无油活塞、液氮冷井、第二管道、第一三通阀的第一端口依次相连；储气瓶通过各自的支路管道和无油活塞连接到第六管道上，其中各无油活塞通过玻璃管烧结在第六管道上，第六管道上烧结4个无油活塞，分别为第一无油活塞、第二无油活塞、第三无油活塞和第四无油活塞，第一无油活塞的进气口与第一支路管道的出气口相连，第一支路管道的进气口处于封闭状态，第二无油活塞的进气口与第二支路管道的出气口相连，第二支路管道的进气口处于封闭状态， 第三无油活塞的进气口与第三支路管道的出气口相连，第三支路管道的进气口处于封闭状态，第四无油活塞的下端口与第四支路管道的上端口相连，第四支路管道的下端口与缓冲瓶的进出气口相连。充气管有4个，各充气管经相应的充气阀和充气管道连接到第六管道上；洗气瓶为氩气钢瓶；配气包括以下步骤①关闭所有阀门和活塞，将无极准分子灯的灯管烧结在真空配气系统的其中一个充气管的出气口上，该充气管所对应的充气阀打开。连接储气瓶，所用的储气瓶为卤素储气瓶和惰性气体储气瓶，卤素储气瓶为碘瓶， 惰性气体储气瓶为氪气瓶使第一支路管道的进气口在受热软化的情况下由封闭状态变为与碘瓶的出气口烧结连通的状态，再使第二支路管道的进气口在受热软化的情况下由封闭状态变为与氪气瓶的出气口烧结连通的状态，保持第三支路管道的进气口的封闭状态不变。②打开无油活塞以及2个三通阀，再开启真空泵抽真空，待系统内的压力降到 IXlO^torr以下时，开启扩散泵，继续抽真空，直至系统内的压力低于1 X 10_5 torr。③开启洗气瓶即氩气钢瓶，由氩气对整个系统进行清洗，然后抽真空直至系统内的压力低于1X10_5 torr，反复3次，最终系统内的压力<10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶招莲，周全法，罗胜利，蒋莉，刘剑君，
申请(专利权)人：江苏技术师范学院，
类型：发明
国别省市：