Russiske fysikere har oprettet en prototype af en lampe, der i princippet ligner et tv-billedrør, der har karakteristika for pålidelighed, holdbarhed og lysintensitet, som ikke er opnået af nogen anden i verden. "Opskriften" til dens samling og de første resultater af kontrollen blev præsenteret i Journal of Vacuum Science & Technology.
I lang tid tjente almindelige glødelamper som den vigtigste lyskilde i huse, hvis første prototyper optrådte i slutningen af det 19. århundrede takket være eksperimenterne fra Lodygin, Edison og andre tiders videnskabelige armaturer. Først relativt for nylig er de begyndt at blive erstattet af alternative kompakte lyskilder, inklusive LED og lysstofrør.
På trods af deres lave energiforbrug og relative holdbarhed har sådanne lyskilder mange ulemper, der starter med et unaturligt strålingsspektrum og slutter med det faktum, at deres produktion eller lamperne selv indeholder kviksølv og andre giftige stoffer. Alt dette tvinger forskere og ingeniører til at lede efter en erstatning for dem og "genopfinde" eksisterende typer lyspærer.
For eksempel for fire og tre år siden skabte fysikere fra Sydkorea og De Forenede Stater specielle overtræk og grafenfilamenter til en konventionel glødelampe, hvilket øgede dens effektivitet hundreder af gange og gjorde det mere økonomisk end begge typer "energibesparende" lamper.
Ifølge MIPT-pressetjenesten lykkedes det Ozol og hans kolleger ved Phystech og Physics Institute på det russiske videnskabsakademi at gøre noget lignende, hvilket radikalt forbedrede designet på de såkaldte katodoluminescerende lamper.
Sådanne belysningsanordninger har eksisteret i mere end et halvt århundrede, men de har modtaget ekstremt begrænset distribution på grund af det faktum, at de var mærkbart større i størrelse end deres "konkurrenter", tændt så langsomt som lysstofrør og halterede cirka to gange bag lysdioder med hensyn til energieffektivitet.
Disse ulemper skyldes, at katodelamper fungerer på omtrent det samme princip som billedrøret fra gamle fjernsyn. Faktisk er de en kolbe belagt med et specielt fosforstof. Det lyser, når det "bombarderes" af elektroner, der udsendes af katoden, negativt ladet elektrode eller "elektronstrålepistol".
I de fleste af sådanne anordninger begynder negativt ladede partikler ikke at forlade katoden med det samme, men først efter at den varmer op og når sin driftstemperatur. Af denne grund tændes tv-billedrør og gamle katodelamper ikke med det samme, men efter et par sekunder.
Salgsfremmende video:
Dette problem kan løses ved hjælp af de såkaldte feltemissionskatoder, elektroder af en speciel anordning, der er i stand til at "skyde" elektroner i kold tilstand på grund af kvantetunneling.
Sådanne "elektronpistoler" blev tidligere brugt til at skabe vakuumrør til de første primitive computere såvel som baggrundsbelysningssystemer til skærme med flydende krystaller. På trods af forskere og ingeniørers indsats undlod de at gøre dem holdbare, kompakte og billige, hvilket er grunden til at de gav plads til transistorer og LED'er.
”Vores autokatode er bygget på konventionelt kulstof. Det fungerer ikke kun som et kemikalie, men som en struktur: vi har lært, hvordan man skaber en struktur ud fra carbonfibre, der ikke er bange for ionbombardement, giver en høj emissionstrøm, er teknologisk avanceret og billig at fremstille. Dette er rent vores know-how, der er ingen sådan teknologi andre steder i verden,”sagde Evgeny Sheshin, professor ved MIPT.
Som bemærket af fysikeren forarbejdede forskere spidsen af katoden på en sådan måde, at det blev som en slags børste eller kam, dækket med mange mikroprotrusioner, en brøkdel af en mikron tyk. De skaber en ultrahøj elektrisk feltstyrke nær katodeoverfladen, der slår elektroner ud i det omgivende vakuum.
Derudover har russiske forskere skabt en kompakt strømkilde til katodelampen, så den kan "klemmes" til størrelsen på en konventionel glødelampe eller dens LED-modstykke. En lignende lampe, som bemærket af forskere, bruger kun 5,6 watt energi og producerer omtrent den samme mængde lys som en glødelampe på 25 watt.
I denne henseende er det ikke ringere end hverken LED eller konventionelle lysstofrør, men på samme tid påvirkes dens holdbarhed og glød ikke i sig selv af den omgivende temperatur, den har et mere naturligt spektrum og kan arbejde i mere end 10 tusinde timer.
Derudover indeholder disse lamper ikke importerede komponenter, kræver ikke importerede råmaterialer til produktionen og kan i princippet produceres på enhver indenlandsk elektrisk lampefabrik. Forskere håber, at deres opfindelse vil hjælpe Rusland helt med at opgive brugen af kviksølv i produktionen af belysningsanordninger.
