Плазма газоразрядных источников света низкого давления - Миленин В.М.
ISBN 5-288-00727-6
Скачать (прямая ссылка):
учтены процеосы, которыми мы пренебрегали, вычисляя электрокинетические характеристики плазмы. Изменения эффективности резонаноного излучения плазмы при варьировании внешних уоло-вий могут быть невелики (^ 10%); воли мы хотим заметить такие изменения, то пренебрегать потерями энергии, достигающими "1(#, уже нельзя. Последнее слагаемое в правой чаоти равенства для J1-P1 связано о приобретением энергии электронами при их соударениях второго рода о возбужденными атомами ртути.
Вычисление интегралов по оечению разрядной трубки, входящих в )jr можно провести следующим образом. Подынтегральные
200
выражения содержат произведения довольно оильной функции радиуса оле<о) на значительно более олабые функции радиуса.например скорооти реакций zok которые определяются функцией распределения электронов по энергиям, слабо меняющейся по шющади сучения разряда. Считая распределение л€<?> беооеле-BUM1 из-под знака интеграла можно вынеоти слабые функции радиуса в точке ^ = Л/2 - точке максимума функции рп€(р). Выражению для эффективности резонансного излучения ртути можно придать более удобный для дальнейшего рассмотрения вид. Легко заметить (ом. раздел 4 глД), что интеноивнооть резонаноного излучения можно предотавить как произведение мощнооти
Рг*г*В%пе(0)гг(Щг0г+ NpZpr + N^^+ **г), идущей на возбуждение уровня 63j>, на коэффициент выхода резонаноного излучения из объема плазмы:
А Jr _I_
В таком представлении цг еоть отношение мощности, ждущей на возбуждение резонаноного излучения, к полной мощнооти, умноженное на коэффициент А*ых>Учитываший уменьшение интенсивности резонаноного излучения воледотвие тушения состояний ЬЩ в объеме плазмы:
Pr
Эффективность белее коротковолнового резонансного излучения можно определять аналогично:
здеоь Pp - моюоеть, идущая ва воэбуждеетю уровня 61JFJ. В отличие от эффехшваэоп фг щн расчете . не надо учитывать тушение рээоимкшнх состояний 61P1, которое в условиях плаз-кн люминесцентных ламп пренебрежимо мало, и очитать коэффициент выхода резонансного излучения о Я » 184,9 ни из плазмы равным единице,
Анализ эффективности других спектральных линий ртути можно проводить сходным образом. При этом необходимо знать
201
I* 0,05A
0.5
O1I
J!lL
Я = Ц5см ,/^2•7O1W5
процесоы, приводящие к возбуждению рассматриваемой линия.
На рио.5.1 предотавлены завиоимооти эффективности резонансного излучения о Я «= 254 нм и отношения интенсивносте:! резонансных линий Hg от внешних условий разряда в смеои Hg--Аг. Они могут быть легко объяснены. Например, увеличение отношения интеноивноотей с "V,V^r ростом разрядного тока оп-
Ьж254нм л А_ ределяетоя прежде всего
тем, что по мере роста тока повышаетоя концентрация электронов; это обусловливает увеличение относительного числа быстрых электронов в функции распределения. Окорооть возбуждения уровня 6JP1 растет при этом значительно быстрее скорости возбуждения уровня 63Pj. Увеличе-^\ отношения Op)J(If У
оодейотвует и повышение интеноивнооти тушащих уровень 63P1 процеосов.
На рио.5.2 показано изменение У[т в завиоимооти от давления аргона в смесп 0,1 Y J для ламп разного диаметра
_j_ (плотнооть тока выбиралась
0 РапТ0РР примерно одинаковой) .Из ри-
сунка видно, что завиои-Рио.5 і. мооть от давления инертного
газа имеет макоимум, которьгі! по мере уменьшения радиуоа трубки смещаетоя в область больпш значений давления. Наличие максимума связано о конкуренцией нескольких процесоов: о одной отороны, с ростом давления увеличиваются потери энергии при упругих столкновениях электронов с атомами инертного газа, раотет тушение резонаноных ооотояниі1
202
63JJ (повышаетоя ле), с другой, уменьшаются оте ночные потери энергии, внутри неупругих процессов раотет доля энергии, идущая на возбуждение триплетного резонансного уровня (за очет уменьшения кТе)9 увеличивается также вероятность выхода резонансного излучения из плазмы (раотет отолкновительное уши-рение резонансной линии о Я ¦ 253,7 нм). Взаимное воздействие воех этих процеооов на интенсивность резонаноного излучения приводит к возникновению максимума.
Полученные завиоимооти становятся более понятными, если прибегнуть к следующим соображениям. (Для удобства начнем анализ о облаоти больших давлений инертного газа). С уменьшением давления, как следует из раздела 3 гл.З, увеличивается средняя энергия электронов и раотет доля потерь энергии в результате неупругих столкновений примерно как (Уі^)~*. Напомним, что такие потери "полезны",, так как в конце концов они практически полноотью идут на гене- ^Осм; 0,6А рацию излучения плазмы. Этот процеоо вмеоте о уменьшением потерь энергии вследствие упругих столкновений приводит к росту резонансного излучения о уменьшением давления инертного газа. Повышение эффективности излучения будет наблюдаться до тех пор, пока "не включатся" отеночные потери энергии. Начиная о некоторого значения Pl их влияние на г[г превысит воздействие потерь энергии от неупругих и упругих столкновений, поэтому дальнейшее уменьшение давления будет сопровождаться онижением эффективности излучения. Если взять трубку меньшего радиуса (? <^f)t то при давлении инертного газа, о которого мы начали рассматривать предыдущий случай о трубкой радиусом P1, эффективность излучения плазмы будет выше вследствие того, что при меньшем
