หลอดโซเดียม: ส่วนประกอบของเคมีที่ทำให้เชื่อง

บทความกล่าวถึงการออกแบบและการใช้หลอดโซเดียมความดันสูง

วันนี้มันยากสำหรับนักดาราศาสตร์ ไม่ว่าพวกเขาจะอยู่ที่ไหนในท้องฟ้าโดยมุ่งเน้นไปที่กล้องโทรทรรศน์เส้นของโซเดียมและปรอทจะปรากฏในภาพถ่ายสเปกตรัมของดวงดาวเสมอ spectra ดังกล่าวไม่ได้พิสูจน์ว่าดาวนั้นอุดมไปด้วยองค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้ เหตุผลคือทางโลกล้วน: การส่องสว่างภายนอกของเมืองและฟรีเวย์ด้วยความช่วยเหลือของโคมไฟคายประจุความเข้มสูงสร้างความส่องสว่างที่แข็งแกร่งของบรรยากาศที่เครื่องมือทางดาราศาสตร์ที่ไวต่อการจับแสงของ "ดาว" ที่มนุษย์สร้างขึ้น

วันนี้การมีส่วนร่วมที่ใหญ่ที่สุดของไฟส่องสว่างบนถนนและอุปสรรคสำคัญต่อการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ หลอดโซเดียมความดันสูง เกี่ยวกับพวกเขาและจะมีการหารือในเนื้อหานี้

ก่อนอื่นทำไมต้องมีแรงดันสูง ความจริงก็คือหลอดปล่อยหลอดที่มีความดันปรอทต่ำปรากฏในช่วงสงคราม หลอดฟลูออเรสเซนต์ก็แพร่หลายไปอย่างรวดเร็ว แต่การปลดปล่อยโซเดียมไอเป็นเวลานานไม่สามารถทำได้เนื่องจากความดันโซเดียมบางส่วนที่อุณหภูมิต่ำ

หลังจากเทคนิคกลอุบายจำนวนหนึ่งความแตกต่างคือการสร้างหลอดโซเดียมที่ทำงานที่ความดันต่ำ แต่พวกเขาไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากการออกแบบที่ซับซ้อน โชคชะตาที่โชคดีกว่า หลอดโซเดียมความดันสูง (NLVD). ความพยายามเริ่มต้นในการสร้างหลอดในเปลือกแก้วควอทซ์สิ้นสุดลงด้วยความล้มเหลว ที่อุณหภูมิสูงกิจกรรมทางเคมีของโซเดียมจะเพิ่มขึ้น ความคล่องตัวของอะตอม (การกระจาย) ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ดังนั้นในเตาควอทซ์โซเดียมจะแทรกซึมผ่านควอตซ์อย่างรวดเร็วทำลายเปลือกเตา

สถานการณ์ถูกวัดเมื่อ ในช่วงต้นทศวรรษที่ 60 เจเนอรัลอิเล็กทริกได้จดสิทธิบัตรวัสดุเซรามิกตัวใหม่ที่สามารถทำงานกับไอโซเดียมที่อุณหภูมิสูงได้ เขาได้รับชื่อแบรนด์“ Lukalos” เรามีเซรามิกนี้เรียกว่า "Polycor". เซรามิกทำโดยการเผาที่อุณหภูมิสูงของผงอลูมินา

อลูมินานั้นมีการดัดแปลงผลึกตาข่ายมากกว่า 10 ครั้งขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของปฏิกิริยาออกซิเดชัน เพื่อจุดประสงค์ในการให้แสงการดัดแปลงเพียงอันเดียวนั้นเหมาะสม - รูปแบบอัลฟาของออกไซด์ซึ่งมีการบรรจุอะตอมที่หนาแน่นที่สุดในคริสตัล กระบวนการเผาหรือ "การเติบโต" ของเซรามิกนั้นค่อนข้างน่ารำคาญ แน่นอนว่านอกจากความต้านทานต่อสารเคมีต่อไอโซเดียมแล้วเซรามิกควรมีความโปร่งใสสูง อะไรคือสิ่งที่ทำให้โคมไฟหากส่วนใหญ่ของแสงหายไปในผนังของท่อปล่อย (เครื่องเขียน)?

เครื่องเขียนเซรามิกของหลอดโซเดียมเป็นคุณสมบัติหลักที่แตกต่างจากแหล่งกำเนิดแสงที่ปล่อยก๊าซอื่น ๆ เซรามิกส์ที่ทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,000 องศาสามารถเก็บโซเดียมได้นานนับหมื่นชั่วโมง แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าโซเดียมจะไม่สามารถแทรกซึมเข้าไปในปริมาตรของกระติกน้ำด้านนอกได้

ตาข่ายคริสตัลที่หนาแน่นนั้นขัดขวางการแพร่กระจายของอะตอมผ่านเซรามิก แต่บล็อกผลึกของอลูมิเนียมออกไซด์นั้น“ ยึดติดกัน” โดยเซรามิกเฟสเฟสที่มีรูปร่างคล้ายแก้ว ประกอบด้วยสารเติมแต่งที่ จำกัด การเติบโตของผลึก polycor และสิ่งสกปรกที่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ในวัสดุใด ๆ การซึมผ่านของขอบเขตคริสตัลนั้นสูงกว่าผ่านตาข่ายคริสตัล ดังนั้นอายุการใช้งานของหลอดโซเดียมจึงถูกกำหนดอย่างแม่นยำโดยการสูญเสียโซเดียมผ่านวัสดุผลึก

สำหรับหลอดโซเดียมมีการใช้และผลึกเดี่ยวของอะลูมิเนียมออกไซด์ -“ monocor” หรือที่รู้จักกันดีว่าแซฟไฟร์ท่อระบายที่ทำจากวัสดุดังกล่าวมีการส่งผ่านที่สูงมากความต้านทานสูงต่อการแพร่กระจายของโซเดียม แต่คุณสมบัติเชิงกล anisotropic (ทิศทางที่ต่างกัน) ทำให้ยากต่อการปิดผนึกหัวเผาด้วยซีเมนต์ที่อุณหภูมิสูง นอกจากนี้ยังมีราคาแพงกว่าหัวเผา polycrystalline อย่างเห็นได้ชัด

หัวตะเกียงโซเดียมมีขั้วไฟฟ้าเพียงสองขั้วที่ใช้สารเคลือบเพื่อลดการจุดระเบิดของหลอดไฟ ก๊าซเฉื่อย (มักจะเป็นซีนอนที่ความดันประมาณ 20 มม. ปรอท) และอะมัลกัม (โลหะผสม) ของปรอทที่มีโซเดียมถูกฉีดเข้าไปในเครื่องเผาไหม้ในรูปแบบของลูกที่มีองค์ประกอบและขนาดคงที่อย่างเคร่งครัด

อายุหลอดไฟนั้นสัมพันธ์โดยตรงกับอายุของเครื่องเขียน และในที่สุดก็จะถูกกำหนดโดยหุ้นของโซเดียมและองค์ประกอบการปล่อยก๊าซที่ขั้วไฟฟ้า เมื่อเวลาผ่านไปโซเดียมจะรั่วผ่านเซรามิกซึ่งจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้าในหัวเผาซึ่งทำให้หลอดไฟจะตายทันทีหลังจากเข้าสู่โหมด

หลังจากเย็นลงหลอดไฟจะกะพริบอีกครั้งเพื่อออกไปอีกครั้ง การใช้งานบ่อยครั้ง (รอบการเปิด - ปิดสั้น) นำไปสู่การบริโภคตัวปล่อยความร้อน - องค์ประกอบการปล่อยบนขั้วไฟฟ้าและหลอดไฟล้มเหลว

เครื่องเขียนติดตั้งในขวดด้านนอกทำจากแก้วทนไฟบนทางเดิน (รองรับ) หลังจากอพยพและ desoldering ฐานจะติดกับขวด (ปกติ E27 หรือ E40) ปริมาตรของกระติกน้ำด้านนอกอพยพออกมา เพื่อให้ได้สุญญากาศที่สูงขึ้นส่วนประกอบของทะเยอทะยาน - ทะเยอทะยาน - จะถูกพ่นเพิ่มเติมในนั้น

ฉนวนกันความร้อนสูญญากาศของเครื่องเขียนมีความจำเป็นเพื่อป้องกันโลหะทนไฟของโครงสร้างเตา (ไนโอเบียมโมลิบดีนัม) จากการเกิดออกซิเดชัน แต่ภารกิจหลักคือการกำจัดการสูญเสียความร้อนโดยการพาความร้อน ในที่สุดเซรามิกส์ที่ทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,000 องศาจะกลายเป็นแหล่งพลังงานความร้อนที่ทรงพลัง ด้วยฉนวนกันความร้อนที่ไม่ดีประสิทธิภาพของหลอดไฟจะลดลงหลอดไฟและฐานหลอดไฟร้อนเกินไป

ตอนนี้มีหลอดโซเดียมให้เลือกตั้งแต่ 35 ถึง 1,000 วัตต์ สามกลุ่มหลักของหลอดโซเดียมสามารถแยกแยะได้ตามรูปร่างของหลอดไฟภายนอกและคุณสมบัติการใช้งาน: DNaT พร้อมหลอดแบบท่อ, DNaS พร้อมเปลือกฝ้ารูปไข่และ DNaZ พร้อมการเคลือบกระจกสะท้อนแสง

เกี่ยวกับแอพพลิเคชั่น หลอดโซเดียมความดันสูง มันไม่คุ้มค่าที่จะกล่าวถึงเป็นพิเศษ: มันเป็นไฟส่องสว่างของการตั้งถิ่นฐานทางหลวงที่วุ่นวายและไฮไลต์ของสถาปัตยกรรมที่ตระการตา

โคมไฟ DNaS พัฒนาขึ้นเพื่อทดแทนหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์แบบปรอท (DRL) นอกเหนือจากรูปวงรีของขวดพวกเขามีลักษณะของการเติมเตา: แทนที่จะเป็นซีนอนบริสุทธิ์ส่วนผสมของก๊าซมีตระกูล (ส่วนผสม Penning) จะถูกเติมเพื่ออำนวยความสะดวกในการจุดระเบิด หลอดไฟดังกล่าวทำงานโดยไม่มีอุปกรณ์จุดระเบิดที่ก่อให้เกิดพัลส์ไฟฟ้าแรงสูง หลอดโซเดียมประเภทอื่นต้องใช้อุปกรณ์ที่คล้ายกัน

ตะเกียง DNAZ พบการประยุกต์ใช้ในโรงเรือนอุตสาหกรรมเพื่อเร่งการสังเคราะห์แสงของพืช ส่วนแบ่งของหลอดเหล่านี้ในจำนวนแหล่งรวมที่ใช้การแผ่รังสีโซเดียมมีขนาดค่อนข้างเล็กและสามารถนำมาประกอบกับหลอดพิเศษได้

ด้วยประสิทธิภาพที่สูงมากและการสร้างสีที่ดีหลอดโซเดียมพลังงานต่ำ (35 และ 50 วัตต์) สามารถใช้งานได้ในชีวิตประจำวัน วัตถุเจือปนในหัวเตาของโลหะหายากทำให้สามารถรับสเปกตรัมรังสีที่แทบจะแยกไม่ออกจากแสงแดด

แต่ส้น Achilles ของหลอดไฟไม่ใช่ระบบไฟฟ้าที่ซับซ้อน - อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยสามารถรับมือกับปัญหาที่คล้ายกันได้อย่างง่ายดาย เวลาของการเร่งความเร็วและออกจากโหมดการทำงานเป็นสิ่งกีดขวางที่ขัดแย้งกับข้อดีทั้งหมดของหลอดโซเดียมในชีวิตประจำวัน หลอดไฟประหยัดพลังงานใช้เวลา 4-6 นาทีและพารามิเตอร์มีความเสถียรเต็มที่ภายใน 20-25 นาที ในการทำความเข้าใจกับความไม่สะดวกเช่นแสงสว่างในห้องพักแทบไม่มีใครเห็นด้วย

จนถึงปัจจุบันยังไม่มีแหล่งกำเนิดแสงอื่นสำหรับแสงกลางแจ้งหลอดโซเดียมจะครอบครองช่องนี้มาเป็นเวลานานโดยพยายามมองอย่างต่อเนื่อง “ upstarts” ที่ทันสมัยเช่นไฟ LED กดพวกเขาออก