CN1288585A - 发射电磁辐射的管子、装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发射电磁辐射的管子,该管子由玻璃或透明非荧光的石英构成,并具有能够安装辐射发射丝或束的延长的孔。该孔在形成屈光凸表面的至少两个相对侧有大体方形或矩形的横截面,成形该凸表面以改变由丝或束轴发射的辐射的方向,以便使它们在固态透明玻璃介质中平行或大体平行。

Description

发射电磁辐射的管子、装置及其方法

发明背景

本发明涉及发射电磁辐射的管子，该管子由透明非荧光材料构成，特别是由基于玻璃或基于石英的材料构成，该管子具有通过围绕轴延长的孔从一端到另一端钻出的直的结构，以便限定一腔室，设计该腔室以便包含辐射发射丝或等离子体束(bundle)。

本发明还涉及实现包括这种管子的装置和方法。

尽管是非专用的，但本发明在利用发射管的紫外线辐射光化学处理材料的领域中发现了特别重要的应用，该发射管包含被电离的气体，该气体的压力取决于管内等离子体的浓度(concentation)，例如在消毒领域、造纸工业、纺织品、木材和塑料材料工业、食品工业、汽车工业和印刷领域中的使用，特别是对于在例如由支撑体形成的薄膜上油墨或清漆的聚合，支撑体例如为以纸或纸板的卷轴形式，或由例如铝或铜箔或钢带之类的金属材料构成，或由如塑料产品、PVC、聚乙稀之类的合成材料构成，或由天然、重组或合成木材构成，或者甚至是电路或任何其它的支撑体。

另一个应用是在红外线领域。

本发明并不限制要被处理的产品类型。例如可以用于干燥板形产品，用于某些清漆和粘接剂的干燥，用于围绕轴延伸的基于导线的产品的干燥，或用于以围绕轴的板或体积形式的液体产品的消毒。

现有技术的状态

发射紫外线或红外线的包括圆柱形孔的玻璃管已众所周知。一般与抛物线或椭圆横截面的凹形反射器有关的这些管子存在缺陷。它们的尺寸大、麻烦并且效率不佳。

实际上大多数现有技术的装置基本上都有分离的发射器／反射器，按照两个实施例实现由束或灯丝发射的辐射的分布，即以发散束(flux)形式从源发射的第一射线，和从源发射且被其横截面为数学曲线形式的表面反射然后按会聚或平行束形式到达被照射平面的第二射线。

在所有情况下，由于系统的结构缺陷，因此第一射线并不具有与第二射线相同的最佳轨迹，其结果不具有与第二射线相同的效率。

文件US-A-3885181描述了设计用来在可见光区域发射射线的高压钠光灯。它包括由含有氧化铝的多晶硅材料构成的管状放电封壳。对于由灯发射的光的非对称极坐标分布来说，它有非圆形的横截面。发射源从发光表面扩散，封壳的内部几何形状对其等离子体部分产生影响。辐射源是非针尖状的，该灯未配备反射器或整体(monoblock)发射器／反射器。这种灯用于公共照明或交通信号。

文件US-A-2254962涉及由圆柱形透镜构成的光学装置，该圆柱形透镜具有中心折射表面和带有相同虚焦点的附加椭圆反射和折射表面的反射器。光源是独特的，并装在半开口的槽口中，与反射器无关，反射器不能重构整个辐射。以这种方式设置槽口壁，以便当辐射通过由形成槽口边界的边缘形成的屈光平面时可获得发散束。这种器件不能构成能够在360°上全部覆盖所发射辐射的纵向的整体发射器／反射器。

发明目的

本发明的目的在于提供一种能够满足实际需要且优于现有技术的辐射发射管子、实现这种管子的装置和方法。

本发明的第一目的是实现紧凑型管子，该管子简单并且能够使第一和第二射线均匀，互补并沿相同方向导向被照射产品，以使可使用的光化学、光热和／或发光辐射的能量最佳。

本发明的第二目的在于全部恢复由电磁发射管发射的部分辐射以增加聚集和能量效率。

本发明源于使孔(bore)大致为方形或矩形横截面的想法，该孔的至少两个相对的侧面为凸曲线形式的横截面，以便在射线通过由所述侧面形成的屈光平面时获得平行的束。

其中应该理解的，凸形是其顶点被导向孔轴的内凸曲线。

其中应该理解的，大致方形或矩形是在方形或矩形中所述的四个侧边图形，即所述侧边为具有大曲率半径，即例如R＞10mm的圆弧。

为此，设置等离子体束的中心或照射丝的中心，使其在所述屈光面的几何光学中心。

这样，孔的凸形屈光面改变了来自凸曲线几何中心的发散辐射束，在透明固态介质中形成平行或大致平行的束，然后与管子的屈光输出表面和／或位于侧壁的各侧上的例如相对于孔的轴平面对称的发射射线的反射表面结合，使射线平行或甚至会聚地朝向被照射平面。

按照本发明管子的特征在于，孔在为凸曲线形状的至少两个相对侧边有大致方形或矩形横截面，所述侧边形成屈光面，设置该屈光面以改变从丝或从发射束的轴发射的射线方向，使它们在玻璃透明固态介质中平行或大致平行。

通过在透明介质中获得平行射线，使随后射线的处理变得相当容易。射线的增加还导致在聚焦的情况下获得特别好的功率密度，并能够限制在平行束照射情况下所要实现的发散射线。

在有利的实例中，孔的侧边分别相对于方形或矩形的对称平面对称，射线的方向大致与孔的方形或矩形的对称平面平行。

在更具体描述的实施例中，本发明实现了直的发射管，其发射的几何中心与相应反射器的焦点合并并且相同，反射器也是直的并且至少部分是平的或大致平的横截面以处理平的表面，或者是至少部分倒置的抛物线横截面，以聚焦辐射，在反射器曲线顶点的母线(generating line)与轴平行，该轴与焦点线合并并且相同，相对于在孔另一侧的顶点的所述母线来说，直的或倒置的抛物线部分的端部边缘位于孔轴之下。

通过倒置抛物线，我们指的是反射曲线，将会使平行的束转换成在线上聚焦的会聚束。

更精确地说，更具体描述的本发明的紫外线和／或可见光和／或红外线辐射发射器是这种管子，该管子包括在称为热电极的非常高温度下的电极(高于1000℃)，该电极产生具有连续或不连续的光子发射的等离子体电弧。

由分别位于透明非荧光管每侧的两个电极产生的电弧，产生一般由在等离子体状态中的一个或多个金属碘化物或由氙或汞／氙混合物或其它气体或稀土形成的恒定横截面的发光圆柱体。

发光圆柱体有由两个电极之间的距离构成的总长度，例如该长度包括在对于短电弧发射器的几mm之间和更一般地在30mm与2500mm或甚至几米例如10米或15米之间，并且还有这样的发光区的横截面，该横截面具有比包含它的透明管的内横截面小的高等离子体浓度。

包括在20v／cm与150v／cm之间例如30v／cm或100v／cm的电极间电压导致这样的情况，即形成尖锥发光束的减得非常小的大致圆柱形的束横截面完全离开孔壁，产生相对真空的空间，该空间在圆柱形管或整体发射器／反射器管的内壁的电平下产生大致等于大气压的减小的压力。

并且，等离子体聚集有助于在内壁附近的电和等离子体气体真空，这样降低传到外部的热转换，导致较冷的封壳壁。

金属碘化物可从纯金属或合金中产生，就是说，例如纯汞、纯铁、纯镓、铁／钴(混合物)、镓／铅(混合物)、汞／镓(混合物)等。

所用的气体是纯(例如氙)或混合形式(例如汞／氙)，已知要经受不是50Hz的频率，交变的电流或脉冲电流或非恒定极性和可变强度。

上述金属混合物、稀土和／或气体的表自然不是穷举的。并且按照射线的特定波长来确定它们各自的比例和选择频率、脉冲或调制。

在有利的实施例中，依赖(recourse)或多或少必须是下列结构中的一个和／或另一个：

-设置孔的侧边，形成屈光面以便与管子的输出屈光面结合或与与管子输出屈光面有关的反射表面结合，以按平行或会聚束形式将射线导向要被照射的表面或线；

-孔的四个边是凸形状，例如相对边两两相同；

-孔内壁的凸形状是圆的一部分，其曲率半径通过厚双面凸透镜的曲率半径的常规计算来确定。例如，对于距在虚焦点F′处聚焦射线的12．6mm的相反的凸形表面的距离来说，其值为10mm的圆的半径R1是在距底壁外表面50mm的距离处。

外表面相对于孔的纵轴平面对称、垂直或正交于要被照射的平面，例如以圆弧或平面形式；

-管子包括牢固地连接到所述管子的反射表面；

-它包括用于反射发射射线的反射表面，该表面位于所述管子一侧，该表面包括相对于孔轴平面对称的两个纵向侧翅状部分，所述侧翅状部分的屈光或金属反射表面的一部分包括在直的或倒置的抛物线的表面或大致直的或倒置的抛物线横截面的表面中；

-至少部分由屈光折射的翅状部分的内表面形成反射表面；

-反射表面至少部分由反射材料形成；

-该管子包括连接翅状部分的底部外表面，翅状部分位于相对于孔在管子顶点处的母线相对一侧。

在中心和大致直的端部该表面是凸的，按照相对轴平面对称的曲线，该曲线包含在顶点的母线，以便将发射的射线导向位于照射平面的聚焦线。

在反射表面至少部分由相对于孔的垂直轴平面对称的两个平面形成的情况下，用在其上边缘是所述交叉线的“中国帽子”中的所述平表面的交叉线代替该母线；

-管子相对于平行于照射平面的孔的轴平面对称；

-照射平面通常是垂直于管子的对称的纵轴平面的表面；

-在管子顶点的母线位于所述翅状部分的外表面之间管子的外壁或上表面部分的是圆柱形；

-管子的上表面被截断，在侧翅状部分的外表面之间形成平的外表面；

-管子大致是圆柱形，包括两个相对于垂直于照射平面的孔的轴平面来说对称或非对称的增加在玻璃上的翅状部分。

在这种情况下，管子和翅状部分邻接，例如简单接触或用合成或陶瓷胶粘在一起，或通过熔接石英焊接在一起，或彼此机械固定；

-用通过其端部邻接且啮合入周边玻璃圆柱体或形成于管中的圆柱形孔中的四个径向分布的玻璃区形成孔；

-该管子包括孔内的第二圆柱形内管，设计该管使其包含等离子体束和／或包含发射灯丝；

-在外管和与外管相邻或不相邻的内管之间的空间有利于气体或液体冷却剂的流动；

-第二圆柱形管可与凸形内表面顶点上的母线接触；

-第二圆柱形管可不与凸形内表面接触，至于由浸泡在液体介质中的封壳的内空间产生的浮力，等于或大体等于支撑在两端的封壳，第二圆柱形管的重量，然后使其在其整个长度上对中；

-孔包括凹形横截面的上表面。

换言之，孔横截面的顶部侧边是凹形的，即有这样的曲率半径，其中心位于孔一侧或顶点在与孔的相对的方向上；

-设置孔，使其包含在中或高压下正常电离的气体，发射的射线是紫外线和／或可见光和／或红外线。

所谓中或高压，我们指绝对气体压力大于2kg／cm²，例如对于中压来说为3kg／cm²，对于高压来说大于5k／cm²，例如能直到15kg／m²。

-管子包括内部截面大于或等于管子辐射发射部分的内部截面的电极室；

-管子包括红外线辐射发射丝。

本发明的第三目的在于实现包括一个或多个如前所述管子的发射器／反射器装置。

有利的是，该装置包括位于发射射线集中的焦点平面且以漏斗形式的具有平行或大致平行的侧面的叶片，该叶片包括能够将接收的会聚射线转换成平行辐射束的屈光辐射输入表面。

在有利的实施例中，该装置包括与管子分开且由反射板构成的反射表面，该板最好是平的。

本发明的第四目的还涉及将射线应用于板形产品或设置于平的或弯曲表面上的产品中的方法。它在于利用辐射发射元件(等离子体束或导电丝)照射产品，辐射发射元件有非常小的圆柱形或大致圆柱形横截面，即其直径小于约10mm，例如约为4mm，约为2mm甚至降到1mm和甚至0．5mm(其中的“约”，必须理解为在±1mm和／或10到15％)，并在围绕轴延伸的直玻璃管的孔中聚集，所述孔有大致为方形或矩形的横截面，孔的至少两个相对侧边为凸曲线形式，所述侧边形成屈光面，设置该表面以改变从孔的轴发射的射线的方向，使它们在被金属或屈光反射表面转射到产品之前，在玻璃透明固态介质中平行或大致平行。

在优选的实施例中，孔包括四个凸形侧边，相对的侧边两个两个相同。

有利的是，发射元件是发射紫外线和／或可见光和／或红外线光子射线的管状等离子体束。

紫外线管状等离子体束最好具有其最大辐射尺寸小于或等于约4mm的横截面。

发射元件可由发射红外线的导电丝形成。

在优选实施例中，用单个管照射对称地位于所述发射管各侧的两个照射平面。

附图的简要说明

阅读作为非限制性实例给出的几个实施例的下列说明，可更好地理解本发明。

说明书涉及的附图，其中：

-图1和2是按照本发明的整体发射器／反射器管的第一实施例的两个可替换形式的横截面图，包括形成反射表面的上表面和包括两个横向部分，具有倒置的抛物线或大致倒置的抛物线横截面。

-图3和4是按照本发明的整体管子的两个其它可替换形式的横截面图，具有用反射材料覆盖的管子的被截取的平的上部。

-图5表示本发明具有整体管子的另一个实施例，相对于与照射平面平行的孔的轴平面来说该管子为头接尾型并具有以180°角设置的两个对称或非对称的虚焦点。

-图6和6A表示在孔各侧配有平表面的按照本发明的另两个实施例的横截面图。

-图7、8和9是按照本发明的没有或带有非对称或对称的附加翅状部分的大致圆柱形管的其它实施例的横截面图。

-图10是包括图1的管子和平行束整流叶片的装置的横截面图，具有焦点附近的局部放大的放大图，该放大图示出按照焦点的叶片的两种设置。

-图11和12是按照图1发明的管子的另一个实施例的可替换形式的横截面图，包括管子孔内的第二圆柱的辐射发射管，该管为整体或由四个元件形成，组装所述四个元件成类似的整体形状，所述第二管能够通过接触在四个凸曲线的母线上集中或无接触的集中被居中。

-图13和14是本发明管子的具有包括凸形上表面的孔的另一个实施例的管子的横截面图。

-图15和15A表示按照本发明管子的另一个实施例，该管具有由四个区形成的孔，以装在圆柱形管中的双凸面纵向透镜形式。

-图16是按照图1和2中所述类型的本发明的另一个替换形式的横截面图，该孔由双面凸透镜组件形成。

图17-20是本发明装置的几个实施例的示意性，具有大致圆柱形的管和与管子分离的横向反射壁，该反射壁为平的形状，或为倒置的抛物线横截面的一部分的形式。

在下列说明中，相同的标号最好用于表示一致的或相同类型的部分。

本发明各种优选实施例的详细说明

图1和2以横截面形式表示例如由挤压的(extruded)石英构成的直玻璃管子1。

通过例如挤压获得的从一端到另一端钻孔2的管子1。

大致方形横截面的孔围绕轴3延长，其两个与两个相同的四个侧边4为凸曲线形状(C2，C4)，即，为其中心位于孔的外面且半径为R2和R4的圆的一部分，其中R4＞R2，例如，R4=1．2R2。

侧边4形成改变射线5方向的屈光(dioptric)面，以使它们在玻璃固态透明介质7中平行或大体平行(射线5′)，该射线5例如由具有与轴3相同的轴且在图中用6表示的等离子体束或红外线丝从轴3发射或大致从轴3发射。

在紫外线辐射发射器的实施例中，在两端用带有电极的插塞(未示出)封闭管子，该管子包含可电离的气体，例如，碘化物或汞或氙或氪，当按其本身公知的方式给管子加电时，在电极之间产生等离子体电弧，从而可发射射线5，射线5可以是紫外线或红外线或大体在可见光光谱中的射线。

管子1包括方程式y=x²／4f至少局部为倒置抛物线横截面的外表面9的上部外壁8，外壁8也被称为上面，其中f是焦点21与抛物线的顶点P之间的抛物线焦点距离，焦点21与孔的对称轴平面12上的被照射点F′合并且相同，抛物线的顶点P是垂直设置侧壁的延伸部分或者说是与F′的水平焦点轴交叉之处，并且这样设置焦距PF′使得PF′=f。

按照图1的发明的实施例，相对于平面12对称的中心部分11的圆柱形部分C3的表面9例如用阴极覆盖或用反射所发射的紫外(U．V．)线的材料膜13(图1中用虚线表示)覆盖，其中在真空中溅射或利用能够在石英上粘附的本行业中技术人员所公知的其它任何方式来获得该阴极，对于波长范围从100nm至500nm例如为360nm的U．V．来说，材料膜13由其厚度约为一微米的铝金属层形成。该相同的反射材料可用于在可见光或红外线光谱中辐射发射。对于这些波长来说，有利的是用金或银或陶瓷反射层代替反射铝层。

相对孔2来说在部分11的另一侧，用相对于平面12对称的倒置抛物线部分形成的固态侧翅状部分16的端部15之间延伸的固态壁14封闭管子1。

壁14包括对辐射来说透明的外表面17，用于通过直接发射的射线5′或由倒置抛物线反射的射线5″。

这里进行回忆，以作提示：

-从两个辐射能量之和构成的发射的聚焦点10辐射的(总的或几乎总的)辐射能量包括第一辐射能量和第二辐射能量，第一辐射能量在封闭的棱镜空间18中按在顶点α＇例如7°的角度直接辐射，其限界大约在孔2侧尖20的端部19，侧尖20形成例如小于40°例如在35°和10°之间的锐角，第二辐射能量以大致平行的方式辐射到反射器的反射曲线上，在该曲线上辐射将要被反射并返回到翅状部分端部之间的外连接面17，朝向位于垂直于轴平面12的照射平面21中的产品。

-发散束的能量效率取决于从其发射点到其接收点它所覆盖的距离；

由于一方面缩短了从其发射点到反射平面的距离，另一方面还缩短了从反射平面到被照射产品的距离，因此，本发明使效率最佳。

-被照射产品的较好渗透取决于高辐射功率密度。

在任何方向上辐射的强度等于在垂直于被照射表面的方向上辐射的强度与该方向和垂直于被照射平面的方向构成的角度的余弦之积(Lambert余弦定律)。

图1和2的外表面17按照曲线C1在中心凸出，曲线C1形成半径R1的圆柱形的一部分和大致直的C6的一部分，直的C6从或大致从位于半径延伸部分中的曲线C1的点朝向端部，该半径延伸部分通过位于要被照射的平面的侧边上的孔的横向点20的端部19。

在其中更具体描述的实施例中，发射器／反射器装置是由挤压的石英玻璃材料构成的单体，在180nm至2000nm带宽中有非常高的透明性并具有非常低的荧光电平(level)，其中发射器和其反射器密切相联不可分离地合并在一起并且不能分离。

面对被照射产品的其它部分是透明的，设置该部分以便将发射的射线全部导向该产品，在这种方式中，按Lambert定律，引导具有平行或大致平行束的第一和第二射线的所有或主要部分垂直于被照射产品，或在被聚焦的情况下引导其朝向倒置抛物线的焦点F′的轴向平面12的方向。

参照包括根据本发明管子的装置的几何焦点、通常与孔轴合并且相同的以下因此称其为焦点轴的焦点，设计这里更具体描述的在本发明实施例范围内在结构上实现和产生的孔侧边屈光面的几何形状。

来自焦点轴的这种任何光点如下列附图所示径向地照射。

另一方面，应该指出，位于焦点轴外的束的任何光点仅仅是相应于屈光面设计部分地按照该径向照射模式的情况。仅仅通过焦点轴平面的射线对应于该设计。

通过大大地集中发射光子辐射的等离子体束，或利用发射红外线辐射的丝和按照本发明的孔形状，整个发射光束实际上或大致实际上被集中在焦点轴上，相对于现有技术而言，这能够明显改善所获得的结果，例如与现有技术相比，该光密度乘以10。

在图1的情况下，通过透明固态介质5′的射线大致平行并被反射在具有屈光反射(dioptric reflection)C5的曲线上，其中假设波长λ=360nm，射线5的入射／反射角α1≥2×42°，这确定屈光折射(dioptric refraction)的入射限界角αL。

应该指出，通过面对方形孔底边的屈光曲线C1和C6的第一射线5和第二射线5′被折射(由此转向)，将被完全聚焦在平面21的虚焦点F′上。

图2表示包括与参照图1所述的部分类似的孔2和横截面的管子1。仅仅射线5的入射／反射角，β1＜2×42°不同，要求用例如通过整个反射曲线的金属化获得的反射层13覆盖外表面9，反射层13用C3和C5指示的连续线表示。

还应指出，底部壁14的外面17的屈光曲线C6，与图1中的不同，其中利用通过曲线C1的第一辐射，该曲线C6在与第二射线5＇垂直通过其的所有点(因此辐射并不转向)定位虚焦点F′。

图3表示图2的另一个实施例，具有用被连续线表示的反射膜13′覆盖的水平平表面C3截断管子的上面8′。

射线5以严格平行的束通过透明固态介质7，到达倒置抛物线屈光反射曲线C5，其中射线5的入射／反射角是这样的，α3＞α2＞α1≥2×42°。

应该指出，平的形状的金属反射曲线C3是按照倒置的光象。让我们回忆一下其中取为42°的折射角限αL取决于所用的波长。

来自所述角度α5的第二辐射能量增加到在朝着焦点F′辐射的再发射角度中的所述第一被照射能量上，在该角度内射线都被导向位于发射器／反射器前面的平面21。

在该情况下，通常在360°范围的所有辐射能量都因此包含在角度α6中。

图4是与图3相同类型的情况，但其中β≠α和β1＜β2＜β3＜2×42°，在上壁8′的整个外表面9上施加其特征在于C＇3和C′5的金属反射层13″，其中R′#R，因此图中的曲线C′与图3的曲线C不同。

图5表示称为“头接尾(head-to-tai1)”管子的整体发射器／反射器管子22，管子22具有按照180°角度设置的两个相反的被照射的虚焦点F′和F″，其特征在于，反射的辐射5′决不通过等离子体焦点返回。

管子包括两个翅状部分23和两个反射表面27、28，翅状部分23相对于垂直的轴平面24和25对称并且存在于参照图1和2所述那种类型的各侧外表面26上，反射表面27和28按倒置抛物线的对称部分的形式并且在它们之间形成钝角29。

按如前那样的相同精神，在90°角处存在四个相对的被照射的虚焦点F′、F″、F和F″″(未示出)。

在图6中，示出具有参照图1所述的孔31和其中按照本发明实施例的更具体表示的直管子30。

其中射线5′的严格平行的束通过透明固态介质32。管子30包括屈光反射的外上表面33，该上表面33包括相对于垂直于被照射平面36的轴平面35对称的两个表面34，该表面34是平的并且与轴平面35倾斜45°，其中α1等于90°(因此＞2×42°)。

管子的该上表面还包括被倒置的图象反射层38覆盖的平的矩形中心部分37，和为平的矩形且平行于表面37和要被照射的平面36的底面39。

这种类型实施例的具有45°倾斜的整体发射器／反射器，能够用完全垂直重构或大致垂直于被照射平面36的第一和第二射线进行照射。

“熨斗”型的整体发射器／反射器被这样实现，以便能够例如特别是在消毒处理固态或液态被照射平面36的情况下，这些平面能够直接与辐射元素(element)接触，这完全是新的。

中心部分37的曲线C3与覆盖有反射材料的图3的情况相同。通过修改孔的凸屈光曲线，可以使通过固态透明介质的束5′以α1＜2×42°的这种方式稍稍发散。在这种情况下，在发散中的多于或少于5°的公差都是可以接受的。

用诸如图2和4中所示的例如金属化的反射层完全覆盖相应于前述图中在侧边34的曲线C3和C5的外表面。

图6A基于如图5那样的设计、构成和应用的相同头接尾原理。管子40包括相对于轴平面42对称且在孔44的几何中心43对中的两个相同部分41，该部分41具有图1中所述那样的四个凸边。

按如上所述相同的精神，存在按90°角设置的四个照射平面。这种装置包括两个两个平行的四个矩形输出平面，能够用射线46垂直地照射要被处理的照射平面47。

图7表示具有孔51的通过挤压形成的管子50，孔51具有按半径R2和R4的圆柱形一部分形式的四个凸面52，其中R2≤R4，或R4≥R2，如参照上述图所述。

外屈光圆在其周边上的53处被开出“凹口”，以便接收(参照图8和9)按倒置抛物线曲线54形式或按45°的平抛物线形式的右和左翅状部件，该翅状部件具有屈光或金属反射表面或根据如前所述的相同原理的头接尾翅状部分55。半径R3可具有无限大的尺寸，其轴原点在一定距离内并且位于垂直轴上，以这种方式，最初由圆柱形一部分形成曲线C3，然后变成其特征在于倒置的光图象的平面的一部分。

图9表示拥有图1的整体管子的所有特征和优点并且利用图7的管子50的组件形成的管子50，它具有参照图1所述的类似的翅状部分61，翅状部分61包括可以接触、协作和夹入管子50的切口53中的端部62，和可彼此接触地合作和与管子50的部分圆柱形外表面64形状互补的内面63。

这种结构的优点在于根据普通管线(common trunk)的“事实上”整体发射器／反射器的实现，普通管线的特征是相应于图7的形状的管子，根据情况，将适于发散或会聚束的元件54或适于图5和6的头接尾的元件55附着于该普通管线上。

图10表示包括管子1的装置70，管子1与参照图1所述的管子相同，透明叶片(blade)部件或叶片71具有平行的侧面72。

这种装置具有下列优点：

-通过聚焦倒置的抛物线系统的辐射73获得聚焦射线的高功率密度，

-通过还被称为辐射收集器或“R．C．”的叶片元件71，按Lambert定律的教导垂直给出的聚焦射线。

厚度为Lcr的透明叶片71有在上边缘75上的曲率半径为R′3的凹形并位于距虚焦点F′为dF1的位置，以这种方式，到达该凹形屈光平面的射线76被矫正成在附图中用宽度Luv表示的平行辐射束。

叶片71或辐射收集器可具有包括在几毫米与几米之间的长度D，以直的或弯曲方式，按照与光纤中的那些相同的方法和相同的光性能恢复质量，在厚度中导通光束。

叶片71有在底表面77按照三个形状加工的边缘：

-每一个直线切割以通过屈光平面而不转向，

-或加工凹形成为按发散束输出，

-或加工凹形成为按会聚束输出。

并且应该指出，存在与相同半径R3的凹形有关的单个距离dF1，它能够在CR的透明固态介质中按照严格的平行束折射辐射。

dF1的任何变化都导致相应于侧面72的束的发散或会聚，只要对于λ=360nm的入射到这些相同壁的第一射线界限不超过42°的值，那么将保持在内屈光壁之间的导通。

dF1的机械变化事实上引起功率密度改变并因此甚至更多地改变功率。这样获得具有恒定波长的功率变化器。

在整体发射器／反射器与辐射收集器之间的机械链接例如能通过两个金属板78或在图10中用混合的粗线表示的参照物T来实现。

图11和12表示相应于图1中所述实施例形状的管子80。

在图11中用单个元件和在图12中用几个元件示出的整体常规形状的管子中，配有圆柱形的紫外线、和／或可见光、和／或红外线发射管子81，其圆柱形石英封闭壳的外直径为：

-与在孔83的凸曲线82(参照图11)，与壳正切之间的最小距离相同尺寸的任一个，

-或比该相同距离小的尺寸(参照图12)，在这种情况下，以其本身公知的方式(未示出)设置在孔中固定和对中管子81的装置，或如前所述，就涉及在外管80与内管81之间的自由空间83中流动的泠却液的实例而言，每单位长度的内管封壳的重量将等于或大致等于浮力(buoyancy)。

图13和14表示有与图11和12中所示管子相同外形的管子84和85，管子84和85适于圆柱形孔86的不同形状，包括凹形上边缘87，但相对另外的三个相同凸形侧边88和89倒置。

凹形上表面87和下凸形表面88的曲率半径例如是相同的，侧边89是相同的。

在图14的实施例中，孔的端部90与上表面和下表面正切，从而消除了图中用阴影线表示的死区91(参见图13)。

管子84和85还包括能够发射束93以在圆柱体94(图中用混合线表示)的几何中心集中的透明圆柱形内玻璃管92。

自然按相同的方式，按照相同原理，对于图3、4、5、6和6A的形状来说，提出了具有常规圆柱形孔的内管的紫外线或红外线发射器的这些结构。

在图15和15A中，表示由插入按照图7和8的圆柱形或大致圆柱形外形的石英管子97中的四个双面凸的透镜96、96′形成的管子95、95′。

各透镜96的外表面有与管子97的圆柱形内表面形状互补的形状，并且设置各透镜96接触，以便利用凸形内部部分98形成本发明的孔99。

透镜96′可以较小(参见图15A，)并且在其凸形外表面101与管子97的内表面之间保留屈光空间100。

图15A的管子95′还包括如前所述那样以其轴对中的内圆柱形等离子体保持(retention)管102。

图16表示基于相同孔形成原理的管子105，管子105具有带翅状部分的整体形式的发射器／反射器，有或没有内管102。

更精确地说，该管子包括圆柱形孔110，配有如前所述的四个双面凸透镜元件96，以形成具有四个分支的星形孔99。

图17到19表示具有四个凸形壁的对称星形孔121的整体发射器120或120′。

管子120有圆形横截面形状，并且管子120′在具有大曲率半径的顶部变平并且与45°平的反射壁122相并连。当半径R3趋于无穷大时曲线C3变成平面。

辐射按发散束形式通过透明固态介质，其发散角度值与外圆柱体的屈光折射曲线可比，以这种方式，折射射线123构成从管子120输出的平行束。

这种配置实际上等效于提供孔的凸形壁，设置该孔，使辐射束在玻璃块中平行，如前所述，利用所述管子壁本身使其反射到要被照射的平面。

与按45°倾斜的两个对称的平反射表面122相关的这种圆柱形发射器以低制造成本给出其作用与最好的抛物线反射器相同的照射光。

并且，平的水平金属板124或金属层C3(图17)设置在外部上表面(参见图19)，能够获得倒置的光象效果。

相反，图18的管子120具有覆盖有金属层C3的膜的弯曲形状的上表面125，它能够使不是发射焦点126的任何地方的被反射的辐射返回。

在图17-19中，其优点是，在没有辐射的区域，在反射器122之间设置开口，能够使空气在发射器与反射器之间流过，而不损失辐射。

图20表示与图19类似的管子130，管子130具有沿管子纵向延伸的相对于轴平面132对称的两个金属板131，按倒置的抛物线形式，曲率半径是这样的，以致所有第一和第二射线都位于被照射虚焦点F′。

孔的这种凸曲线通过在固态透明石英介质中平行或大致平行的束，改变来自焦点的发散辐射束，该焦点位于气体等离子体介质中。

利用其数学形状是新的作为反射器的反射曲线来获得通常由具有椭圆或抛物线的反射器所获得的效果。

利用反射第二辐射的屈光或金属表面的倒置抛物线形状代替具有会聚束的普通椭圆形可实现具有平行(和不再发散)束的发射。

这样，在图1、2、3和4的情况下，所有的第一和第二射线都位于均匀和被聚焦的被照射焦点上。

同样地，利用反射第二辐射的屈光或金属表面的倾斜45°的平面形状代替具有平行束的通常的抛物线可实现具有平行(和不再发散)束的发射。这样，在图6和6A的情况下，整个第一和第二射线以均匀、平行和垂直的方式到达被照射平面。

按一般方法在透明固态介质中获得如下结果：

-对于相应于第一辐射的束，为大致平行的射线，

-和，对于相应于第二辐射的束，为平行射线。

这通过调整相对的高和低凸形屈光曲线C2的曲率半径，使其与相对的右和左屈光曲线C4不同来实现。

正是按照该方法(参照图1)，在C1和C6通过的屈光平面的适当校正实现了按照图1到5的在F′聚集会聚束或按照图6和6A的垂直于平面的平行束。

最后，应当指出，在某些附图中，有因折射射线的发散产生的阴影区域，其的存在可用于获得按照在说明中特别描述的实施例的本发明优点：

-根据情况，每一个都设置能够产生磁场或在等离子体附近的电容性效果的四个电导体，这将进一步促进其在几何焦点的聚集并将有助于实现灯电弧的更快点燃，

-或在大长度的发射器的情况下，用作机械支撑的固定点，

-或利用例如中性气体或冷却空气实现纵向区域(aeraulic)分布，

-或通过挤压产生，一方面在顶部(屏蔽侧)和底部(主要辐射侧)产生两个石英部分，另一方面，参照图12和14可知的单个(左和右)石英部分。

还可由在其内使双面凸透镜滑动然后实现如图15和16所示组件的管子来实现按照本发明的石英管。

对于它们的部件来说，以凸透镜和外壳形式的垫片，可简单地实现发射管组件的固定。

在电极之后辐射发射器的各端，利用难熔陶瓷膏可对实际上不同的石英部件进行热压或焊接或密封，或更简单地进行机械固定。

当然，按以上的陈述，本发明决不限于本说明书中所具体描述的实施例，相反，本发明包括其所有的供替换的实施例，特别是，其发光盘的横截面甚至更小。

每行长度的电压具有大于或等于50v／cm的值较好，大于或等于100v／cm更好。

更优选的是，等离子体束长度大于1m50和大于20v／cm的每行长度的电压组合相关。

在优选实施例中，相对于在孔顶点的内切圆的直径 d来说，圆柱形等离子体束的横截面半径是这样的，即1／100d≤r≤1／2d，例如1／50d≤r≤1／4d或1／8d，r≤1／10d，和／或r≥1／20d。

对于具有围绕轴的倒置抛物线的反射器，或对以平板形式的具有45°面的反射器，本发明还涉及能够特别进行水消毒的装置，和对将要被聚合在基于导线或围绕轴的圆的产品例如电线、电缆、橡胶管、PVC管等上的标记的油墨以及清漆实施干燥的装置。

因此，按照本发明的紫外线发射器／反射器可装在消毒或聚合室中，例如在用作消毒或聚合室的透明圆柱体周围的相对地设置，或设置在例如包含于两个透明壁之间的液体的相对各侧，该透明壁由平的发射器／反射器的平面形成，从而实现消毒室。

Claims (31)

1．一种发射电磁辐射的管子，由透明非荧光的材料构成，特别是用基于玻璃或基于石英的材料构成，该管子具有由围绕轴延伸的孔(2，44，51)从一端到另一端钻出的直线结构，限定腔室，用于包含辐射发射丝或等离子体束，其特征在于，孔(2，44，51)大致为方形或矩形横截面形状，其至少两个相对的侧边(4)为凸曲线形状，所述侧边构成屈光面，设置该屈光面以修改从丝或从发射束的轴(3)发射的射线(5)的方向，使它们在玻璃透明固态介质(7)中平行或大致平行。

2．如权利要求1的管子，其特征在于，设置所述侧边以形成屈光面，以便与管子(1，40，80，120)的输出屈光面或与与管子输出屈光面有关的反射表面组合，以引导平行或会聚束的射线朝向被照射的表面或线。

3．如前述权利要求中任一项的管子，其特征在于，孔(2)的四个侧边(4)是凸形的。

4．如前述权利要求中任一项的管子，其特征在于，孔内壁的凸形是圆的一部分。

5．如前述权利要求中任一项的管子，其特征在于，它包括外表面的称为上表面的上外壁(8，9)，设置该上外壁以向后朝向孔轴反射发射的射线，用反射材料(13)覆盖所述外壁。

6．如前述权利要求中任一项的管子，其特征在于，它包括可靠地结合到所述管子上的反射表面。

7．如权利要求6的管子，其特征在于，它配置有用于反射发射的射线的反射表面，该反射表面位于所述管子的一侧，表面包括相对于孔(2)的轴平面(12)对称的两个纵向侧翅状部分(16)，所述侧翅状部分的反射表面的一部分被内切直的或倒置的抛物线或大致直或倒置的抛物线横截面的表面中。

8．如权利要求7的管子，其特征在于，反射表面至少一部分由翅状部分的内表面形成，进行屈光折射。

9．如权利要求7的管子，其特征在于，反射表面至少一部分由反射材料形成。

10．如权利要求7-9中任一项的管子，其特征在于，该管子包括连接翅状部分端部的外表面(17)，外表面(17)被称为底面且相对于孔位于与管子顶点的母线相对的一侧，在中心凸起和在端部大致为直的，按照相对于包含在顶点的母线的轴平面对称的曲线，设置所述底表面以引导朝向孔(2)的轴平面(12)发射的射线，朝向位于照射平面的焦线。

11．如权利要求10的管子，其特征在于，它相对于与照射平面平行的孔的轴平面对称。

12．如权利要求7-10中任一项的管子，其特征在于，在管子顶点的母线位于侧翅状部分(16)的外表面之间的一侧，管子的上表面是部分圆柱形的。

13．如权利要求7-10中任一项的管子，其特征在于，管子的上表面(8′)被截断，在侧翅状部分的外表面之间形成平的外表面。

14．如权利要求1-6中任一项的管子，其特征在于，它大致是圆柱体形的。

15．如权利要求14的管子，其特征在于，它包括两个附加玻璃翅状部分(23)，相对一起垂直于照射平面的孔的轴平面对称或不对称。

16．如前述权利要求中任一项的管子，其特征在于，利用四个径向分布的通过其端部并啮合于管中的周边玻璃圆柱体或圆柱形孔中的相邻玻璃区，形成孔，

17．如前述权利要求中任一项的管子，其特征在于，它包括孔内的第二圆柱形管(81)，设计该第二圆柱形管(81)，使其包含等离子体束和／或包含发射丝。

18．如权利要求17的管子，其特征在于，它包括设置在内管(81)与外管之间的中间空间(83)，以允许流过气态或液态冷却剂。

19．如权利要求14的管子，其特征在于，该孔包括凹形横截面的上表面。

20．如权利要求19的管子，其特征在于，它包括内部横截面大于或等于管子辐射发射部分的内横截面的电极室。

21．如前述权利要求中任一项的管子，其特征在于，设置孔(2，4，51，121)，以包含在可变频率下受激的电离的气体，所发射的射线是紫外线和／或可见光和／或红外线类型。

22．如权利要求1-19中任一项的管子，其特征在于，它包括发射红外辐射的丝。

23．一种电磁辐射发射器／反射器装置，包括按照前述权利要求1-22中任一项的直玻璃管。

24．如权利要求23的装置，其特征在于，它包括在集中发射射线的焦点平面上，具有按漏头形式的平行或大致平行的侧面的叶片(71)，包括能够将接收的会聚射线转换为平行辐射束的屈光辐射输入表面。

25．如权利要求23或24的装置，其特征在于，它包括与管子分开且由反射平面构成的反射表面。

26．如权利要求25的装置，其特征在于，该板是平的。

27．一种将辐射施加于板形式或设置在平的或弯曲表面上的产品上的方法，其特征在于，利用具有非常小的圆柱形或大致圆柱形横截面的辐射发射元件照射该产品，该发射元件具有在直玻璃管(1，40，80，95)的孔(2，44，51)中对中的半径且围绕轴延伸，所述孔在其为凸曲线形式的至少两个相对侧边(4)有大致方形或矩形横截面，所述侧面形成屈光面，设置该屈光面以改变从孔轴发射的射线方向，在它们被反射表面转向到产品之前，使这些射线在玻璃的透明固态介质中平行或大致平行。

28．如权利要求27的方法，其特征在于，发射元件是紫外线和／或可见光和／或红外线的管状等离子体束。

29．如权利要求28的方法，其特征在于，紫外线和／或可见光和／或红外线的光子射线的管状等离子体束具有其最大径向尺寸小于或等于约4mm的横截面。

30．如权利要求27的方法，其特征在于，发射体是导电丝，发射红外线。

31．如权利要求27-30中任一项的方法，其特征在于，利用单管照射至少两个照射平面，所述平面对称地位于所述辐射发射管的各侧。

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