Плазма газоразрядных источников света низкого давления - Миленин В.М.
ISBN 5-288-00727-6
Скачать (прямая ссылка):
^r,S,P,P ^^r.S.P.P NrtS,1>,P ІГ, S9D9P
(Au)r5 - энергия квантов, иопуокаемых о соответствующих уровней с вероятностями $т s jyp).
Эффективна^ вероятность вылета резонаноных фотонов из плазмы. Эффективные (о учетом возможного поглощения) вероятности импуокания линий о уровней 73S, и 63D достаточно велики, поэтому для них, так же как и для уровня 61P^ можно не учитывать тушение электронами. В этом случае интенсивности линий будут определяться процеооами возбуждения данных уровней и не будут завиоеть от отепени пленения излучения в плазме. Пленение в интересующих нао разрядных условиях может влиять только на интенсивность резонансного излучения о Xx » в 253,7 нм, и это влияние будет тем больше, чем больше вероятность тушения по оравнению о эффективной вероятностью вылета резонаноного фотона из плазмы. Учитывая, что контур линии о Дг= 253,7 нм в условиях работы газоразрядных ламп низкого давления является фойхтовоким, для нахождения jr можно попользовать аналитическую аппроксимацию результатов расчета вероятности вылета фотона о оси трубки, которая приведена в № 5
И 53
X J і -f Ml«|lgar|"^e^fbTgA^A-clg2«^]!"1; (1.50)
b--o,961(lgar)2- 4,7071g ar - 2,958; 0-0,30(IgO7.)2- I,322lgar -0,30.
Формулы (1.49) - (1.51) получены в предположении, что рассматриваемая линия ооотоит из пяти равноототоящих компонент, соответствующих изотопам ртути, имеющим относительные интенсивности {Y)} -=» 0,1917; 0,2927; 0,2377; 0,1445; 0,1324 [32]. Далее, ее- коэффициент поглощения для центра линии, излучаемой j —м изотопом. Величина «Г. и параметр Фойхта аг определяются равенствами
. -?- 2,644.10?hI?fi!>lL, (1.52)
(1.53)
где Tr - температура отенки трубки; J^0 - оила ооциллято-ра; jt> - давление инертного газа. При вычислении эе^ и <гг давление ртути и инертного rasa необходимо подотавить в тор-рах, T? - в Кельвинах, Яг - в нанометрах. С учетом результатов работы [81], где были измерены оечения уширяющих столкновений атомов ртути в ооотояний 63P1 о атомами инертных газов, параметр dr для формул (1•5I) ооотавляд: для Ne 1,0•10^ для Ar. и Kr 2,6•1O8, для .Xe 4,1•1O8.
Расчеты вероятности для плазмы люминеоцентных ламп показывают, что выражение (1•5O) можно существенно упроотить:
. 0.6Б65|^А„. (1.54)
Для вычисления оеГ и «г также можно попользовать более удобные формулы:
4""**???' »т-**; (1.55)
54
ar- а;<1+ crp), a'r- 2,3-«Г3. (1.56)
Здооь сг для Ne равно 3,8, для Ar и Xr - 10, для Xe -15,7.
Для резонансного излучения с Xp ^ 184,9 нм также мояно с удовлетворительной точностью использовать формулы (1.54) -(1.56), в которых коэффициенты &frta'r и сг следует заменить на 9в9р = 5,9•1C?, a'p = 0.14 и ср * 0,086; 0,164; 0,23; 0,25 соответственно для Ne, Ar, Kr, Xe.
Расчет fr по формулам (1.49) - (1.56) в чаотном случае разряда в смеси ртути о аргоном находитоя в хорошем согласии с экспериментальными данными авторов работы [60]. ^ширенив линии с Лг~ 253,7 нм, вызванное столкновениями атомов ртути 6^-уровня о атомами аргона, увеличивает tfr в 1.5 + 2,5 раза по сравнению о вероятностью вылета резонансных фотонов.измеренное в парах ртути без добавления аргона - см, [60], Этот факт находится в полном согласии о тем, что расчет в случав доплеровского контура линии по формуле, полученной в публикациях [18, 32]:
*д« 1,45.10"1? , (1.57)
приводит к значениям ^гдоп также в 1,5 + 2,5 раза меньшим, чом дает вычисление этой величины по приведенным выше формулам. ж
5. I Законы подобия
Разряд в омеои паров ртути о инертными газами обладает весьма интереоной особенностью, которая в значительной степени определяет его свойства, - происходит разделение функций атомов ртути и атомов инертного газа в положительном столбе газового разряда. Оказывается, что в широком диапазоне внешних условий атомы инертного газа обусловливают только процессы перенооа заряженных чаотиц и нейтральных атомов, а атс мы ртути отвечают лишь за ионизацию и процеооы потери энергии
55
електронами в плазме. Отмеченное разделение ролей мы уже использовали при написании уравнений баланса плазмы .Однако, как оказывается, это свойство приводит к еще одному неочевидному следствию - к возникновению новых законов подобия для характеристик плазмы.
Подобие газовых разрядов было извеотно довольно давно, но широкого применения для получения информации о характеристиках плазмы оно не получало. Как будет показано в дальнейшем, возможности использования законов подобия для исследования плазмы почерпаны далеко не до конца. Оказывается, что их можно попользовать как для определения зависимостей характеристик плазмы от внешних условий, так и для оптимизации характеристик газоразрядных иоточников света низкого давления. Поэтому вам представляется полезным более подробно остановиться на физичеоких причинах возникновения подобия и вытекающих из них оледотвий, тем более что в литературе отоут-отвует удовлетворительное изложение этого вопроса. Развитый в этом и в следующем разделах подход может быть применим к исследованию на подобие плазмы других иоточников овета и в этом смысле он носит общий характер.
