Плазма газоразрядных источников света низкого давления - Миленин В.М.
ISBN 5-288-00727-6
Скачать (прямая ссылка):
нестационарной плазмы, что овязано о широкими перспективами ее использования в газоразрядных источниках овета.
Значительная часть оригинальных научных результатов, представленных в книге, была получена на кафедре оптики физического факультета Ленинградского государственного университета, а также в процеоое оовмеотной работы авторов о сотрудниками Всесоюзного научно-иооледовательокого института источников овета имени A.H.Лодыгина. Авторы благодарят сотрудника Ленинградского университета Г.ЮЛанаоюка. сотрудников ВНИИ источников света А.С.Федоренко. В.Ф.Дадонова, Ю.Ф.Каля-зина, принимавших активное участие в работе по изучению плазмы газоразрядных источников овета. Оообую признательность ав торы выражают профеооорам физического факультета Н.П.Пенкину и А.Г.Жиглинскому за учаотие в обсуждении и интерпретации полученных результатов.
ВВЕДЕНИЕ
Плазма газового разряда низкого давления в смеои паров ртути о инертными газами давно привлекает внимание иоследователей. Этот интерес вызван несколькими причинами. В широком диапазоне внешних условий атомы ртути и атомы инертного газа играют различные роли: ртуть определяет процеооы ионизации, возбуждение и излучение атомами фотонов, а от инертного газа зависят только процеооы диффузии заряженных чао-тиц и нейтральных атомов в объеме плазмы. Это различив позволяет довольно легко путем изменения давления влиять на одни процеооы. не затрагивая оущеотвенно других, и таким образом получать плазму о заданными свойствами. Кроме того, в ртутном разряде большая доля энергии, раооеянной в плазме, выходит из разряда в виде ультрафиолетового резонаноного излучения атомов ртути о Л « 253,7 и А « 184,9 нм. Добавление инертного газа онижает скорооть диффузии чаотиц ртути к отен-кам разрядной трубки и увеличивает вероятность выхода резонаноного излучения из плазмы, в результате чего заметно повышается энергетическая эффективность такого разряда. При давлении инертного газа в неоколько торр иэдучаемая энергия может доотигать 8С# и более. Использование люминофоров, переводящих ультрафиолетовое излучение атомов ртути в видимую область, позволило ооздать люминесцентные источники овета, которые благодаря своим высоким эксплуатационным характеристикам широко попользуются во воем мире.
Однако, несмотря на большой интерео к разряду в омеои ртути о инертными газами и большое число работ, поовяшенных его изучению, многие вопросы до сих пор оставались невыясненными. Основную труднооть ооздает сильная неравновесность плазмы такого разряда, которая проявляется не только в отрыве средней энергии электронов от средних энергий тяжелых
10
чаотиц, но и в отличии распределения электронов по окороотям от равновесного. Последнее оильно осложняет изучение плазмы разряда в смеои ртути о инертными газами. К оередине 60-х годов были разработаны экспериментальные методы исследования энергетического распределения электронов и в пооледушие годы накоплен обширный экспериментальный материал, что ооздало основу для построения корректных моделей неравновесной плазмы разряда, в том числе плазмы люминесцентных ламп. В Ленинград-оком университете работы в этом направлении ведутся практически о момента начала таких исследований. Изучены многие физичеокие объекты - водород, инертные газы, пары ртути, оме-ои паров ртути о инертными газами, омеон инертных газов и т.д., разработаны методы решения кинетичеокого уравнения для плазмы слаботочного разряда низкого давления. Оообое внимание уделялооь исследованию нестационарной плазмы, в частности исследованию модулированного разряда о малой амплитудой периодичеокого возмущения тока, исследованию импульояо-пе-риодичеокого разряда, разряда переменного тока повышенной чаототы (десятки килогерц). Эти работы выявили специфику динамической плазмы.
Накопленный большой фактический материал, завершение работы над оозданием модели положительного отолба стационарного и динамичеокого разрядов в омеои паров ртути с инертными газами, наконец наотоятельные обращения ученых и практиков, занимающихся совершенствованием газоразрядных иоточников овета, побудили авторов обобщить результаты исследований, проведенных в лаборатории физики плазмы Ленинградского университета, в виде предлагаемой вниманию читателей книги. Авторы надеютоя, что данная публикация будет полезна как физикам, которые смогут почерпнуть в ней информацию о динамичеоких овойотвах плазмы, так и опециалиотам в облаоти оветотехники, которым она поможет глубже понять процесові, протекающие в плазме, и очертит перспективы наиболее обещающего пути совершенствования газоразрядных иоточников овета - пути, связанного о использованием свойотв нестационарной плазмы.
Активной средой люминесцентных источников овета низкого давления является плазма газового разряда в смеси паров
ртути о инертными газами. При протекании электрического тока, через газ в результате ряда процеооов о учаотием электронов, присутствующих в положительном столбе разряда, атомы ртути переходят в резонаноные состояния 63P1 и 61P1; радиационный распад их вызывает ультрафиолетовое излучение о длиной волны 253,7 и 184,9 нм ооответотвенно. Это излучение с помощью люминофора, нанесенного на внутреннюю поверхность разрядной трубки, преобразуется в видимую область спектра. Отношение мощности видимого излучения, даваемого источником света, к полной вкладываемой в него электричеокой мощнооти определяет световую отдачу источника света. В данной книге не будут рассматриваться процеооы, протекающие в приэлектродных областях разряда и в люминофоре, поэтому авторы чаще будут пользоваться понятиями "КПД резонансного излучения" или "эффективность резонансного излучения", понимая под ними именно отношение мощнооти резонансного излучения атомов ртути к электричеокой мощнооти, вкладываемой в положительный отолб разряда.
