Плазма газоразрядных источников света низкого давления - Миленин В.М.
ISBN 5-288-00727-6
Скачать (прямая ссылка):
Интенсивность резонаноного излучения <!?> о длиной волны 253,7 нм, испускаемого положительным столбом динамического разряда единичной длины, усредненная за период изменения разрядного ток^, описывается выражением:
210
Для определения Уг необходимо написать соответствующее уравнение баланса (ом. уравнение (1.34)):
Здеоь 2туш - окорооть тушения резонаноного ооотояния 63P1 атома ртути воледотвие столкновений о электронами; омыол остальных членов этого уравнения ухе неоднократно обсуждалоя. Наше рассмотрение будет справедливо также и для разряда постоянного тока9 при этом усреднение по времени проводить не нужно. Проинтегрируем последнее уравнение дважды: по времени от О до Г и по оечению разрядной трубки. Условие периодичности разряда обеспечит равенотво нулю левой чаоти уравнения, правую чаоть неоколько преобразуем. Получим следующее равен-
zmr + ^ zfir] ~
Во втором слагаемом в правой части полученного равенства вынесем за знак интеграла множитель в квадратных окобках в точке J)= 1/2 (подобную операцию мы уже неоднократно проводили):
Полученный интеграл подставим в выражение для интенсивности при этом оразу перейдем к интегрированию по инвариантной временной переменной.
05, .г,Ц,. ^ + % ^
ги
Здеоь мы воспользовались тем» что характеристики плазмы Ле/^>> ^VPV ^mlNo и б (или >Г€) являются инвариантными, т.е. завиоят только от Z1, Z2, у и х.
Из полученного выражения для <J?> видно, что в случае, когда тушение пренебрежимо мало, отношение (1*)/№?Я2) является инвариантной характеристикой. Этот результат легко проверить на примере более коротковолнового резонаноного излучения ртути о А я 184,9 нм, для которого тушение можно не учитывать во воех интересующих нао условиях и для которого легко получить сходное о (IrУ выражение (при этом для излучения с Я ж 184,9 нм 4BWxs ^)» Авторами работы [76] была измерена днтеноивнооть двух резонаноных линий ртути для плазмы разряда постоянного тока в омеои паров ртути о разными инертными газами. На основании приведенных в публикации [139] данных для разряда в омеои Hg-Kr можно подобрать условия, весьма близкие к подобным, определить отношения (І*9рУІ(}ї?Р%), а затем сравнить их друг о другом. В табл.5.1 приведены данные для
Таблица 5Д
</?> »14 при X (в нм): Условия
Тгр -30? р=2 тор, ї-0,4 і, 7rp=20°C пжі TOp1 1=1,5 к, Ггр=40°С р =2 тор, 7^-30? P=I тор, 1=1,5 А, Гф-50°С р =2 тор,
184,9 253,7 0,29 1.95 0,24 1,93 0,43 2,33 0,43 3,20 0,47 1.96 0,55 4,00
пар таких условий [139] при JR « 1,8 ом. Вывод об инвариантности (I?yfiNfiR2) для излучения о Я «184,9 нм, как видно из таблицы, подтверждается хорошо. Для второй резонансной линии о А - 253,7 нм подобие наблюдается для случая малых концентраций атомов ртути, когда тушение вследствие слабого пленения излучения пренебрежимо мало. С роотом давления паров ртути, как и следовало ожидать, инвариантность <Іг*У/(ії?Я2> нарушается, причем эти нарушения увеличиваются с продвижением в область оильного тушения резонаноного излучения.
212
Электрическая мопшооть, раосеиваемая на единице длины положительного отолба, равна:
В последнем интеграле подвижнооть электронов мы предотавили в виде Ъе(р,ё)~ Ъ'е(е)р и, кроме того» раскрыли выражение для плотнооти тока (}) через плазменные характеристики.
Эффективность резонаноного излучения мы определили как отношение мошнооти этого излучения, импуокаемого единицей длины положительного столба, к рассеиваемой в этом же объеме плазмы электрической мошнооти:
[IfnezryJjr]^ e<zi9z2y 1^e(z11z2)
Если тушение резонаноного уровня отсутствует (гТуШ ¦ 0), то, как оледует из (5.6), эффективность резонансного излучения о Я = 253,7 нм являетоя инвариантной характеристикой. Очевидно, что для более коротковолнового резонаноного излучения ртути о Л = 184,9 нм этот вывод будет оправедлив практически воегда, так как тушение уровня 61P^ в уоловиях работы люминесцентных ламп пренебрежимо мало» Для резонаноного излучения о H ¦ s 253,7 нм тушение, как правило, заметно (Двых < і )* поэтому, строго говоря, эффективность данного резонансного излучения не является инвариантной характеристикой. При слабом тушении за-виоимооть от внешних параметров разряда можно учеоть (например, таким же образом, как в разделе 4 гл.З), и тоїда эффективность резонаноного излучения о А » 253,7 нм можно анализировать о помощью методики, предложенной в разделе б гл.1 для инвариантных характеристик плазмы. Заметим, что изучение атомов ртути в видимой облаоти опектра не нарушает инвариантности световой отдачи плазмы. Как было показано, практически для воех наиболее оильных видимых линий ртути отношение (1$У/(М$Я*) являетоя инвариантной характеристикой. Добавка к инвариантной
213
эффективности резонаноного излучения г^г инвариантного слагаемого будет в сумме также инвариантом.
Рассмотрим теперь более подробно, как законы подобия можно применить к изучению световой отдачи люминеоцентных ламп.
Прежде воего напомним, что в том случае, когда светоотда-чу можно считать инвариантной характеристикой плазмы (слабое тушение, малые потери энергии электронами при упругих ооударе-ниях о атомами инертного газа), для разряда в бинарной смеои ртути о инертным газом законы подобия позволяют по завиои-моотям оветовой отдачи от любых двух внешних параметров из четырех (i\ J?, р% определить оставшиеся завиоимооти от двух других внешних переменных.
