Плазма газоразрядных источников света низкого давления - Миленин В.М.
ISBN 5-288-00727-6
Скачать (прямая ссылка):
Рассмотрим две модели распределения мощнооти электронов по каналам потерь в отационарном разряде, которые при переходе к динамическому режиму существования плазмы приводят к разным результатам:
1. Потери энергии из-за неупругих соударений много больше, чем из-за упругих, и больше стеночных потерь.
2. Потери энергии, возникающие вследствие неуцругих столкновений электронов, оравнимы о остальными потерями.
В первой модели переход к импульоно-периодичеокому разряду при сохранении вводимой в плазму электричеокой мощнооти не будет оопровождатьоя оущеотвенным роотом доли "неуцругих" потерь (они были и так велики). Внутри же их произойдет перераспределение энергии в пользу более коротковолнового резонансного излучения, имеющего больший энергетический порог возбуждения. Мы получим роот интеноивнооти излучения O Я в = 184,9 нм и уменьшение интенсивности излучения с Д,=253,7 нм. Таким образом, если в отационарном разряде доля "неупругих" потерь близка к единице, то переход к динамическому режиму приводит к уменьшению эффективности резонансного излучения о длиной волны 253,7 нм.
Если же условия стационарного разряда таковы, что доля "неупругих" потерь ооизмерима о остальными потерями . (вторая модель), то переход к динамическому разряду уменьшает "упругие" и отеночные потери и увеличивает "неупругие" потери энергии. При этом интенсивность обеих резонансных линий может вырасти. Однако по мере увеличения окважнооти импульсов
207
14 -
10-
додя энергии, идущей на возбуждение линии о A = 184,9 нм, будет раоти быотрее энергии, приходящейол на линию о Я =253,7 нм. При условии постоянства электрической мощности, раооеиваемой в плазме, более быстрый роот интенсивности <JjJ> приведет, начиная о некоторой окважнооти импульоов к уменьшению интенсивности второй резонаноной линии ртути: <JjJ>. Таким образом, эффективность резонаноного излучения имеет макоимум, зависящий
от окважнооти импульоов то-7W1Ir ка, причем величина этого
максимума и его положение обусловлены условиями разряда (давлением газа, оилой тока, видом наполнения, ра-диуоом разрядной трубки). Расчеты показывают, что J^1 раотет при переходе к динамическому режиму в том случае, когда отношение
ppfalFi~pp~prmY Достаточно мало. С ростом окважнооти это отношение раотет и при значении YmAXA 0,5 * 0,55, эффективность yjr достигает макоимума. При дальнейшем увеличении скважности она начинает уменьшаться вследствие роста интенсивности более коротковолнового резонаноного излучения. Чем меньше величина Y в условиях отащюварного разряда (чем меньше доля резонаноного излучения о длиной волны 184,9 нм), тем больше относительный роот эффективности излучения резонаноной линии о длиной волны 253,7 нм при переходе к динамичеокому режиму. Очевидно, что оуммарный поток резонаноного излучения будет возрастать о ростом окважнооти импульоов тока (по мере роота доли "неупругих" потерь).
Результаты, предотавленные на рио.5.4, подтверждают сделанные выводы - это данные расчета прироота эффективности резонансного излучения ртути о X ш 253,7 нм ( Д^г»^г-jjr0) по
Рис.5.4.
208
?70-
0}60-
0,50
7
т/т*
Рио.5.5.
сравнению о эффективностью в разряде постоянного тока в смеои Hg+Ar. Причем сплошные кривые соответствуют Л «1,8 ом, і « 0,3 A, JyT0 • 2-ІСГ14 ом""3, пунктирные - P « 1.8 0411AЛ|г" »1 тор. 2•1Q14 ом"3, Га
тор,
штрихпунктирные - рАг '• « 2•IC?4
« 4 тор,
OM"3
I/
Я = 0,7см;Ти
=70мкс
ГО'5тор
рАт. = 2тор
і = 0,3 A, JV0 « 2•1O** «Ti Во воех разрядных условиях, отраженных на рио.5.4, отношение в отационарном разряде меньше 0,5, поэтому переход к импульо-но-периодическому разряду увеличивает )jr. При определенных, изменениях внешних параметров,
в чаотнооти, при уменьшении давления Ar отношение Y
Ж
Рио.5.6.
раотет и
может доотигнуть или даже превыоить значение 0,5. При этом максимум в завиоимооти от окважнооти уменьшается и о двигается в оторону меньших значений окважнооти* При доотижении некоторого давления (р* 1 тор) У&Утау и переход к динамиче-
209
скому разряду не приводит к рооту ijr. Этот случай изображен на рио.5.5,о\ Аналогичные закономернооти наблюдаются и в разрядах в омеои ртути о другими инертными газами (ом.рио.5.5,А Эксперимент подтверждает возможности увеличения эффективности резонансного излучения. На рио.5.6 приведены результаты измерения величины 4i2r/ijr0 в импуяьоно-периодическом разряде в омеои паров ртути с аргоном. Несмотря на довольно большую погрешность определения относительных изменений эффективности резонаноного излучения ртути о Я « 253,7 нм,связанную главным образом о погрешностью определения электрической мощнооти, расоеиваемой в плазме, рост jjr зафиксирован вполне надежно.
3. I Светоотдача люминесцентных ламп I и законы подобия
Одной из наиболее интересных и важных характеристик газоразрядных источников овета низкого давления является юс световая отдача. Эффективность резонаноного излучения, как мы определили ее в разделе I9 весьма близка по своему омыолу к световой отдаче, так как оветовой поток люминеоцентной лампы создается в основном при возбуждении люминофора резонаноным излучением ртути. Поэтому для выбора оптимальных условий работы люминесцентных ламп по отношению к эффективности генерации излучения часто достаточно рассмотреть резонансное излучение ртути. Выяоним возможности использования законов подобия для исследования интеноивнооти и эффективности резонансного излучения.
