Плазма газоразрядных источников света низкого давления - Миленин В.М.
ISBN 5-288-00727-6
Скачать (прямая ссылка):
РШПНЫМ.
253,7
0,3
.0,2 0,1
PAr1Kr16vtop/^
'(2Sb нм
1,0 C1A
Рис.3.9.
Ьависимость 7Г от внешних условий разряда может быть !монотонной, как это следует из эксперимента. Приведенное ш соотношение, полученное из качественных соображений, іше может дать немонотонность Jr, причем наиболее заметным образом она будет проявляться в зависимости от давления па-
139
ров ртути, поскольку рост JM0 оильнее воего оказьшаетоя на уменьшении средней энергии электронов.
Если тушение резонаноного уровня велико, то второе сла-гаемоо в знаменателе Кт^ш заметно больше единицы и интеноивнооть резонаноного излучения 1Г будет завиоеть от внешних условий таким же образом, как температура электронов (*Те):
т.е. интеноивнооть линии уменьшается о ростом и Z1, и Z2.
Завиоимооти интеноивнооти второй резонаноной линии Ip от внешних условий можно понять, если исключить из рассмотрения влияния процеооов тушения и учесть особенности, которые вносит прямое возбуждение уровня 61P1. Как показывает такой анализ, картина в основном будет оходной с той, которую мы получили для изменений интеноивнооти 1Т.
Соотношение интеноивноотей линий о длинами ВОЛН Xp = ¦ 184,9 и Хт = 253,7 нм. Несмотря на то, что обе резонано-ные линии атома ртути участвуют в создании светового потока газоразрядной лампы, работающей на омеои паров ртути с инертными газами, роль каждой из этих линий различна. Еоть основания предполагать, что более коротковолновое резонансное излучение {Яр = 184,9 нм) приводит к интенсивному старении обычных галофосфатних люминофоров, онижая стабильность светового потока лампы. Таким образом, предотавляет интерес проанализировать отношение Ipjlr в завиоимооти от внешних условий разряда. В двух предельных случаях, когда заселен» уровня 6*Pf обусловлено либо только прямым возбуждением из нормального соотояния атома ртути, либо отупенчатым из ооотояния 63P2, - изменение отношения IpI11г будет доотаточно очевидным. В первом случае оно определяется изменением отношения Z0P/г* обсужденным выше, а во-втором отношение интеноивноотей будет меняться незначительно, так как характер заселення уровней 63Zj и &Рх в этом случае будет идентичен, о точностью до изменения коэффициента выхода резонаноного излучения о А? в 253,7 нм. (Конкретнее завиоимооти отношения интеноивноотей резонаноных линий ртути будут рассмотрены в гл.5). 140
Интенсивность нерезонаноных линий ртути. Раочет интен-оивностей нерезонансных линий ртути не представляет особого труда, если известны процессы, приводящие к заселению излучающего уровня, и сечения этих процеооов. Но для атома ртути и разряда в смеси паров ртути о аргоном и то и другое зачао-тую известно о недостаточной полнотой. В этой оитуации полезным может оказатьоя использование методики, связанной о законами подобия и изложенной в разделе 6 гл.1. Эта методика, как мы видели, по неполной информации о зависимостях характеристик плазмы от внешних параметров разряда позволяет получить недостающие оведения. Кроме того, исследование влияния характеристик плазмы на инвариантнооть может иногда позволять находить процеооы формирования этих характеристик.Для люминесцентных источников овета изучение олектральных линий видимого диапазона может быть полезным, оообенно при повышенных давлениях, когда доля не резонаноного излучения внооит заметный вклад в оветовой поток лампы.
Итак, проиллюотрируем применение законов подобия к ио-оледованию интеноивноотей линий. В интересующем нас диапазоне разрядных условий, зависимость интенсивности 1к спектральной линии от тока близка к линейно растущей, а от давления паров ртути близка к конотанте. Для ряда линий ртути эти закономерности приведены на рис3.10. Заштрихованная зона соответствует области, в которую попадают практически вое видимые линии ртути. Положим, что Тл(#0,і)*СіІ4<*#0^, їда # i?- малые параметры, характеризующие отличия зависимости 1к от линейно раотущей о током и конотанты при изменении концентрации атомов ртути. При этом кривая / соответствует завиоимооти при а = -0,37, кривая 2 - при сь = 0,15.
Пользуясь законами подобия получим завиоимооти !інтенсивностей линий от давления инертного газа и радиуса разрядной трубки. Поотроим инвариантную комбинацию J^fи заменим в ней N0 на Z1, і - на zz :
Ul
Рио. ЗДО.
і =0,2 А рАг=Зтор
t
—- 407,Q ни
—+--435,6 u ou,6 5u 6,1
72
Из полученного выражения видно, что прио&<0 и (Sff0 завиоимооти интеноивноотей линий от давления инертного газа и радиуоа трубки будут падающими. Экопериментально измеренная зависимость от р (точки) подтверждает этот вывод, полученный на основе законов подобия, причем количественное согласие расчета о данными эксперимента - достаточно хорошее. Для линии о длиной волны 407,8 нм зависимость интенсивности от силы разрядного тока, как видно из рисунка, сильнее линейной,т.е. Ot >0. Зависимость от по-прежнему близка к константе
42
(p= O), поэтому Ik должна раоти о ростом давления инертного газа. Однако реальная зависимость от давления оказывается падающей. Следовательно, в возбуждении уровня 71Sq1 с которым связано рассматриваемое излучение, заметную роль должны играть процессы, нарушающие инвариантнооть комбинации Ik/Wq . (Этот вопроо более подробно будет рассмотрен в гл.4 в связи о анализом возможности использования динамического разряда для излучения процессов, протекающих в плазме).
