Ryska fysiker har skapat en prototyp av en lampa, som i princip liknar ett TV-bildrör, med egenskaper för tillförlitlighet, hållbarhet och ljusintensitet som inte har uppnåtts av någon annan i världen. "Receptet" för dess montering och de första resultaten av kontrollen presenterades i Journal of Vacuum Science & Technology.
Under en lång tid fungerade vanliga glödlampor som den främsta ljuskällan i hus, vars första prototyper dök upp i slutet av 1800-talet tack vare experimenten från Lodygin, Edison och andra tiders vetenskapsarmaturer. Först relativt nyligen har de börjat ersättas av alternativa kompakta belysningskällor, inklusive LED och lysrörsgivare.
Trots deras låga energiförbrukning och relativa hållbarhet har sådana belysningskällor många nackdelar, börjar med ett onaturligt strålspektrum och slutar med att deras produktion eller lamporna själva innehåller kvicksilver och andra giftiga ämnen. Allt detta tvingar forskare och ingenjörer att leta efter en ersättning för dem och "återuppfinna" befintliga typer av glödlampor.
Till exempel skapade fysiker från Sydkorea och USA för fyra och tre år sedan speciella beläggningar och grafentrådar för en konventionell glödlampa, vilket ökade dess effektivitet hundratals gånger och gjorde det mer ekonomiskt än båda typerna av "energisparande" lampor.
Enligt MIPT-presstjänsten lyckades Ozol och hans kollegor vid Phystech och Physics Institute of the Russian Academy of Sciences göra något liknande och radikalt förbättra utformningen av de så kallade katodoluminescerande lamporna.
Sådana belysningsanordningar har funnits i mer än ett halvt sekel, men de fick extremt begränsad distribution på grund av att de var märkbart större i storlek än sina "konkurrenter", tändes lika långsamt som lysrör och var ungefär dubbelt så lång som lysdioder när det gäller energieffektivitet.
Dessa nackdelar beror på att katodlampor fungerar på ungefär samma princip som bildröret från gamla tv-apparater. Faktum är att de är en kolv belagd med ett speciellt fosforämne. Det lyser när det "bombarderas" av elektroner, som släpps ut av katoden, negativt laddad elektrod eller "elektronstrålpistol".
I de flesta sådana anordningar börjar negativt laddade partiklar inte lämna katoden omedelbart, utan först efter att den värms upp och når sin driftstemperatur. Av denna anledning tänds inte TV-bildrör och gamla katodlampor omedelbart utan efter några sekunder.
Kampanjvideo:
Detta problem kan lösas genom att använda de så kallade fältemissionskatoderna, elektroder på en speciell anordning som kan "skjuta" elektroner i kall tillstånd på grund av kvanttunnling.
Sådana "elektronpistoler" användes tidigare för att skapa vakuumrör för de första primitiva datorerna, liksom bakgrundsbelysningssystem för skärmar med flytande kristaller. Trots forskare och ingenjörers ansträngningar misslyckades de med att göra dem hållbara, kompakta och billiga, varför de gav plats för transistorer och lysdioder.
”Vår autokatod är byggd på konventionellt kol. Det fungerar inte bara som en kemikalie, utan som en struktur: vi har lärt oss att skapa en struktur av kolfibrer som inte är rädd för jonbombardement, ger hög utsläppsström, är tekniskt avancerad och billig att tillverka. Detta är rent vår kunskap, det finns ingen sådan teknik någon annanstans i världen, säger Evgeny Sheshin, professor vid MIPT.
Som fysiker konstaterar, för detta, behandlade forskare spetsen av katoden på ett sådant sätt att det blev som en slags borste eller kam, täckt med många mikroprotrusions, en bråkdel av en mikron tjock. De skapar en ultrahög elektrisk fältstyrka nära katodytan, som släpper ut elektroner i det omgivande vakuumet.
Dessutom har ryska forskare skapat en kompakt kraftkälla för katodlampan, så att den kan "pressas" till storleken på en konventionell glödlampa eller dess LED-motsvarighet. En liknande lampa, som konstaterats av forskare, förbrukar bara 5,6 watt energi och producerar ungefär samma mängd ljus som en glödlampa på 25 watt.
I detta avseende är det inte underlägsen varken LED eller konventionella lysrör, men samtidigt påverkas inte dess hållbarhet och glöd av omgivningstemperaturen, den har ett mer naturligt spektrum och kan arbeta i mer än 10 tusen timmar.
Dessutom innehåller dessa lampor inte importerade komponenter, kräver inte importerade råvaror för produktion och kan i princip produceras på alla inhemska elektriska lampfabriker. Forskare hoppas att deras uppfinning kommer att hjälpa Ryssland att helt överge användningen av kvicksilver i produktionen av belysningsenheter.
