Плазма газоразрядных источников света низкого давления - Миленин В.М.
ISBN 5-288-00727-6
Скачать (прямая ссылка):
Интеноивнооть опектральных линий. Релакоация оптических характеристик плазмы в импульсе тока определяется релаксацией электрокилетичеоких характеристик. Более высокие по сравнению о разрядом постоянного тока оредние энергии электронов і относительно большее чиоло быотрых электронов позволяют повысить интеноивнооть спектральних линий» причем релаксация интеноивноотей линий "следит** sa изменением во времени XOB-центрятши метаотабильных атомов ртутж. Это связано о тем,что
164
большинство опектральных линий ртути в условиях, характерных для работы люминесцентных ламп» возбуждаютоя ступенчато из мвтастабильного ооотояния 63P2 ртути. На рио.4.11 приведены интеноивнооти видимого триплета ртути о Я в 404,7; 435,8; 546,1 нм в импульое при разных значениях тока. Для рис.4.11,а,6 условия эксперимента соответствуют условиям,что и для рис.4.7; для рис4.11,0 разрядный ток больше и в импульое равен 0,4 А. Видно, что релаксация ідШ/^о на рио.4.11,практически оовпадает о релаксацией концентрации метаотабильных атомов ртути. Увеличение тока до 0,4 А уменьшает время релаксации и уже через ЛЇ^ЮО мко интенсивности линий выходят на овои отационарные значения.
Главной особенностью динамичеокого разряда являетоя возможность управления характеристиками плазмы путем варьирования параметров модуляции разрядного тока. Очевидно, что такое воздействие на плазменные процеосы должно проявляться і в оптических характеристиках разряда. На рир.4.12,<г приведены усредненные по времени интеноивнооти ряда опектральных линий ртути в зависимости от скважности импульоов тока. Мощность, вводимая в плазму, во воех режимах питания разряда поддерживалась постоянной о точноотью 3%. Условия эксперимента были следующими: P - 1 см, і • 0,15 A, j>^r ¦ 3 тор, Ги = 40 мко, JV0- 4•1Oi14 ом""3 (вое вачерненные вначки), JV0 » (вое светлые).
Подобная информация иятереона для изучения влияния динамичеокого режима питания разряда на перераспределение мощности, идущей на различные плазменные процессы. Действительно, как мы и предполагали, в цлазме динамичеокого разряда происходит перераспределение долей энергий, звдущих на возбуждение разных уровней атома ртути. Спектральные линии ртути можно условно разделить на две группы: для ряда линий отношение <Ifc>/Ik0< І t в то время, как, например, для линии % = 407,8 нм зависимость < Jp/J^0 от скважности импульсов тока растущая (см. рио.4.12,^).
Относительно первой группы линий можно оразу оделать вывод о ступенчатом характере возбуждения уровней, о которых они излучаются, так как скорооти ступенчатого возбуждения,
165
Рис.4 ЛІ.
L--1-1_ '
1 3 S Т/Тщ
Рис.4 Д2.
как мы уже выяснили, уменьшаются о переходом от стационарного к динамическому разряду. Что каоаетоя линии о Я « 407,8 нм. то картина возбуждения оказывается более сложной и мы остановимся на ее рассмотрении в следующем разделе, здеоь же обратим внимание лишь на один из возможных примеров использования законов подобия для излучения овойотв плазмы.
6 разделе 5 гл.1 мы выяонили, что отношение I^/Hq является инвариантным. Это свойство сохраняется во времени, поэтому подобными должны быть как изменение инвариантных характеристик плазмы по периоду разрядного тока, так и усредненные по времени характеристики. Поэтому к отношению <Jk>/N^ можно применять процедуру, описанную в разделе 6 гл.1, т.е. по ограниченному числу извеотных завиоимоотей от внешних параметров получать недостающую информацию. В полной мере это оказывается справедливым для всех исследованных линий ртути за ісключением линии о Я » 407,8 нм. Для этой линии законы подобия в исследованных условиях нарушаются, следовательно, в
167
ее возбуждении оущеотвенную роль играет процеоо (или процеооы), нарушающие подобие <1к>/#$> Прямое возбуждение не нарушает законов подобия, значит, раотущую завиоимооть <1к)<л окважнооти импульоов тока нельзя овязывать о возбуждении уровня 71S0 из основного ооотояния ртути B1S0.
О 10 20 t,MKc
Рио.4.13.
Обогащение в импульое тока функции распределения быот-рыми электронами увеличивает окорооти прямого возбуждения в значительно большей степени, чем окорооти ступенчатого, поэтому растет доля прямых процеооов и падает роль ступенчатых. Особенно ярко это проявляется при больших скважноотях
шпульоов. На рио.4.13 показана зависимость от времени !інтенсивностей ряда спектральных линий ртути в импульоно-пе-риодичеоком разряде в омеои Hg-Ar при окважностях импульсов
Г/7И= 6, Я «0.7 см. рЛг~ = 4 тор^н^вб-іОГ3 тор, Ги = 20 мко, T ¦ 120 мко. Для приведенных линий минимальный энергетичеокий порог возбуждения имеет резонаноная линия о Яг » = 253,7 нм,максимальный -линия с Я а 491,6 нм.Однако, как видно из рисунка, интеноивнооти линий о JU 407,8 и А« 576,9 нм растут сильнее, чем линия с А в 491,6 нм, поскольку в заселении уровня 81S0 существенную роль играет ступенчатое возбуждение из метастабильного состояния 63P2- Обращает на себя внимание и более медленный спад в послесвечении резонансной линии о Дг= 253,7 нм, что связано с процеосом электронного перемешивания уровней 63P1 и 63P2 и о пленением резонаноного излучения.
