Rosyjscy fizycy stworzyli prototyp lampy, podobnej w zasadzie do kineskopu telewizyjnego, o cechach niezawodności, trwałości i światłości, jakich nie uzyskał nikt inny na świecie. „Przepis” na jego montaż i pierwsze wyniki kontroli zostały przedstawione w Journal of Vacuum Science & Technology.
Przez długi czas zwykłe lampy żarowe służyły jako główne źródło światła w domach, których pierwsze prototypy pojawiły się pod koniec XIX wieku dzięki eksperymentom Lodygina, Edisona i innych ówczesnych luminarzy nauki. Dopiero stosunkowo niedawno zaczęto je zastępować alternatywnymi kompaktowymi źródłami oświetlenia, w tym emiterami LED i fluorescencyjnymi.
Mimo niskiego zużycia energii i względnej trwałości, takie źródła światła mają wiele wad, począwszy od nienaturalnego widma promieniowania, a skończywszy na tym, że ich produkcja lub same lampy zawierają rtęć i inne toksyczne substancje. Wszystko to zmusza naukowców i inżynierów do poszukiwania zamienników dla nich i "ponownego wynalezienia" istniejących typów żarówek.
Na przykład cztery i trzy lata temu fizycy z Korei Południowej i Stanów Zjednoczonych stworzyli specjalne powłoki i włókna grafenowe do konwencjonalnej żarówki, co setki razy zwiększyło jej wydajność i uczyniło ją bardziej ekonomiczną niż oba typy „energooszczędnych” lamp.
Według serwisu prasowego MIPT Ozol i jego koledzy z Phystech i Instytutu Fizyki Rosyjskiej Akademii Nauk zdołali zrobić coś podobnego, radykalnie ulepszając konstrukcję tak zwanych lamp katodoluminescencyjnych.
Takie urządzenia oświetleniowe istnieją od ponad pół wieku, ale ich dystrybucja jest bardzo ograniczona ze względu na to, że były zauważalnie większe niż ich „konkurenci”, włączały się tak wolno jak świetlówki i były około dwa razy dłuższe niż diody LED. pod względem efektywności energetycznej.
Te wady wynikają z faktu, że lampy katodowe działają w przybliżeniu na tej samej zasadzie, co kineskop w starych telewizorach. W rzeczywistości są to kolby pokryte specjalną substancją fosforową. Świeci się, gdy jest „bombardowany” przez elektrony, które są emitowane przez katodę, ujemnie naładowaną elektrodę lub „działo elektronowe”.
W większości takich urządzeń ujemnie naładowane cząstki nie zaczynają opuszczać katody natychmiast, ale dopiero po jej nagrzaniu i osiągnięciu temperatury roboczej. Z tego powodu lampy telewizyjne i stare lampy katodowe nie włączają się natychmiast, ale po kilku sekundach.
Film promocyjny:
Problem ten można rozwiązać za pomocą tzw. Katod polowych, elektrod specjalnego urządzenia zdolnego do „strzelania” elektronów w stanie zimnym w wyniku tunelowania kwantowego.
Takie „działa elektronowe” były wcześniej używane do tworzenia lamp próżniowych do pierwszych prymitywnych komputerów, a także systemów podświetlania ekranów ciekłokrystalicznych. Mimo wysiłków naukowców i inżynierów nie udało im się uczynić ich trwałymi, kompaktowymi i tanimi, dlatego ustąpili miejsca tranzystorom i diodom LED.
„Nasza autokatoda jest zbudowana na bazie konwencjonalnego węgla. Działa nie tylko jako substancja chemiczna, ale jako struktura: nauczyliśmy się, jak stworzyć strukturę z włókien węglowych, która nie boi się bombardowania jonami, daje wysoki prąd emisji, jest zaawansowana technologicznie i tania w produkcji. To jest wyłącznie nasze know-how, nie ma takiej technologii nigdzie indziej na świecie”- powiedział Evgeny Sheshin, profesor MIPT.
Jak zauważył fizyk, w tym celu naukowcy przetworzyli końcówkę katody w taki sposób, że stała się ona rodzajem szczotki lub grzebienia pokrytego wieloma mikroprotuzjami grubości ułamka mikrona. Tworzą one bardzo wysokie natężenie pola elektrycznego w pobliżu powierzchni katody, które wyrzuca elektrony do otaczającej próżni.
Ponadto rosyjscy naukowcy stworzyli kompaktowe źródło zasilania dla lampy katodowej, pozwalające na jej „ściśnięcie” do rozmiaru tradycyjnej żarówki lub jej diodowego odpowiednika. Podobna lampa, jak zauważyli naukowcy, zużywa tylko 5,6 wata energii, wytwarzając mniej więcej taką samą ilość światła, jak 25-watowa żarówka.
Pod tym względem nie ustępuje ani LED, ani konwencjonalnym świetlówkom, ale jednocześnie na jej trwałość i sam blask nie ma wpływu temperatura otoczenia, ma bardziej naturalne widmo i może pracować ponad 10 tys. Godzin.
Ponadto lampy te nie zawierają importowanych komponentów, nie wymagają do produkcji importowanych surowców iw zasadzie mogą być produkowane w każdej krajowej fabryce lamp elektrycznych. Naukowcy mają nadzieję, że ich wynalazek pomoże Rosji całkowicie zrezygnować z wykorzystywania rtęci w produkcji urządzeń oświetleniowych.