Ксеноновые трубчатые лампы и их применение - Вассерман A.Л.
ISBN 5-283-00544-5
Скачать (прямая ссылка):
16. Обработка жидких пищевых продуктов
Обработка жидких пищевых продуктов оптическим излучением позволяет резко сократить в них количество болезнетворных бактерий. Для этих целей используется УФ и ИК-излучение. При воздействии УФ-излучения процесс обеззараживания осуществляется обычно при комнатной температуре жидких продуктов, так как это излучение обладает сильным бактерицидным действием. ИК-излучение применяют для нагрева жидких продуктов до температуры 80—90 °С, что также приводит к гибели бактерий. Как ранее указывалось, спектр ксеноновых ламп содержит УФ и ИК-излучение. Поэтому ксеноновые лампы находят применение в качестве источников излучения в установках, предназначенных для обработки различных продуктов [61].
Жидкие продукты в производстве, как правило, транспортируются в стеклянных или кварцевых трубах. В том случае, если эти трубы свернуты в змеевик, лампы размещаются внутри него. Если они имеют протяженную форму, то лампы располагаются вокруг трубы.
17. Термическая обработка материалов излучением
Использование энергии оптического излучения в промышленном производстве является частью нового направления электротехнологии. Задача этого направления состоит в исследовании и создании различных способов преобразования электрической энергии в другие виды энергии для получения более производительных и эффективных технологических процессов.
Один из таких процессов — это высокотемпературный нагрев материалов за счет поглощения ими оптического излучения. Достоинство такого способа нагрева в отличие от конвективного и кондуктивного заключается в обеспечении вакуумной гигиены процесса нагревания, так как источник излучения может быть полностью изолирован от нагреваемого материала с помощью какого-либо прозрачного материала, например кварцевой стенки, в высоком КПД использования излучения при согласовании спектра излучения источника со спектром поглощения нагреваемого материала, в возможности плавного регулирования температуры в широких пределах, в простоте получения равномерных температурных полей или локального нагрева за счет направленной подачи излучения в заданную зону нагрева, в легко осуществимой автоматизации процесса нагрева и управления им по установленной программе К наиболее приемлемым источникам излучения для реализации указанных преимуществ лучистого нагрева можно отнести ксеноновые лампы. Это подтверждается следующими их отличительными особенностями. Лампы имеют удобную форму светящего тела в виде протяженного цилиндра небольшого диаметра, что позволяет создавать групповые излучатели с плотной упаковкой ламп, обеспечивающие вы-
79
Таблица5. Поверхностная плотность потока излучения от некоторых излучателей _
Источник излучения Режим работы Поверхностная плотность потока излучения, МВт/м2
Галогенные лампы накали- Непрерывный 0,1-0,25
вания
Трубчатые ксеноновые Непрерывный 0,2-3
лампы KBP 1-20
Импульсный 20-200
Лазеры Импульсный 10s-10м
сокие уровни облученности на рабочей поверхности с большими габаритами без применения сложных оптических систем.
В табл. 5 приведены сравнительные ориентировочные значения поверхностной плотности потока излучения от некоторых типов излучателей.
Способ нагрева излучением с использованием ксеноновых ламп нашел применение в стекольном производстве для высокотемпературной обработки изделий из стекла и силикатных материалов в специальных печах [62, 63]. Общий вид термической камеры одной из таких печей приведен на рис. 49. Групповой излучатель, расположенный над рабочей поверхностью, состоит из шести ламп ДКсТВ 15000 Размеры рабочей зоны 200x200 мм, облученность 0,1—2,4 МВт/м2.
Для сравнения укажем, что облученность от солнца на земной поверхности не превышает 1,5•1O-3 МВт/м2.
Рис 49. Общий вид камеры оптической печи с лампами ДКсТ 15000
80
Перспективно использование ксеноновых ламп в технологических процессах производства изделий микроэлектроники при их термообработке с целью отжига радиационных дефектов в полупроводниковых пластинах после проведения ионной имплантации [64]. На рис. 50 представлены результаты экспериментальных исследований зависимости энергетической экспозиции на поверхности обрабатываемой полупроводниковой пластины, обеспечивающей отжиг после ионной имплантации, от длительности воздействия излучения для различных видов источников излучения, в том числе и для ксеноновых ламп.
Высокое значение пиковой энергетической экспозиции может быть получено от импульсных ксеноновых ламп. Обычно питание импульсных ламп осуществляется от конденсаторных батарей, заряженных до определенного напряжения. При разряде конденсаторной батареи через лампу возникает мощная световая вспышка длительностью несколько миллисекунд. Массогабаритные показатели установки с конденсаторной схемой питания ламп чрезмерно высоки. Например, масса установки для термообработки полупроводниковых пластин с площадью рабочей зоны 1000 см2 и максимальной энергетической экспозицией 3 МДж/м2 будет составлять массу 10 т. Такая же установка, но при бесконденсаторной схеме питания ламп с использованием симметричного тиристорного коммутатора, обеспечивает работу лампы в KBP (см. § 2.3), будет иметь массу всего только 0,3 т.
