Плазма газоразрядных источников света низкого давления - Миленин В.М.
ISBN 5-288-00727-6
Скачать (прямая ссылка):
Механизм возбуждения уровней проявляется и в скорости нарастания ин-теноивностей региотрируе-мьк линий, и в особенностях изменения интеноив-
ho
т-434,7нм ¦ -407,в
v-313y2 о-29б,7 ? -365,5
Ч-10пом ж 4тор
-з
20
Рис.4.14.
40
,MKC
169
ностей в импульсе тока. На рио.4Л4 предотавлены интенсивно-с ти некоторых опектральных линий ртути, излучающие уровни которых отличр >гоя порогами возбуждения и принадлежностью к системе одиночников или триплетов, в импульсе тока при двух значениях давления инертного газа ({ « 0Д5 А, Ти = 40 глее, Г = Ї200 мко). При давлении в / тор большое влияние на интеноивнооть оказывают прямые процессы возбуждения атомов. В соответствии с этим изменения отношения IjcW/IjcQ в импульое тока "следят" за релаксацией функции распределения w.okt-ронов по энергиям, т.е. фактически - за изменением напрпясн-ности электрического поля. Интеноивнооть линий, характерны лпя уровней, имеших более высокий порог возбуждения, растет сильнее и имеет более выраженный максимум .При увеличении давления аргона (ом. рио.4Л4,?) характер возбуждения меняотся и становится преимущественно отупенчатым. В этом олучае отношение 1к(1)ІЦ$ "оледит" в основном за релаксацией метастабильных атомов, и поэтому временной ход в импульое тока для всех спектральных линий отановитоя практически одинаковым. Рио.4.14,^ подтверждает этот вывод.
Интенсивность резонансных линий атома ртути. Как уже отмечалось, переход к динамическому разряду может приводить к росту светоотдачи. Основную роль в формировании светового потока люминесцентных ламп играют две резонансные линии ртути с Ят = 253,7 и Яр а 184,9 нм, поэтому, чтобы понять причины роста световой отдачи, необходимо прежде всего выяснить воздействие динамического режима питания на заселенность резонансных уровней 63Pj и 6fPf.
Переход к импульоно-периодичеокому споообу питания разряда максимальным образом оказывается на характеристиках плазмы, как мы уже отмечали, в том случае, когда длительности импульса и пооле свечения много меньше характеристик времен гибели электронов и метаотабильных атомов ртути, т.е. в случае достаточно коротких импульсов тока и относительно высокой частоты их повторения. На рио.4.15 приведены результаты измерения функции распределения электронов по энергиям, концентрации и средней энергии электронов в импульоно-периодичоскш (Hg-Ar) разряде. Функции распределения, представленные па
170
рис.4.15.а/измерены в начале вдшульоа тока (кривая Z) - в максимуме напряженности поля и в послеовечении разряда через 1С мко после обрыва тока (кривая 2 ); они сравниваются о функцией распределения, измеренной в разряде постоянного тока (кривая 3 ). Видно» что в импульсе тока относительное чис-ю биотрнх электронов сушеотвенно превышает то, что измерено
Q
f0(t)-/t ,отн.ед.
' Рио.4Л5.
в постоянном токе. В то же время в поолеовечении число электронов за порогом возбуждения атома ртути настолько мало, что вполне можно очитать возбуждение атомов ртути пренебрежимо малым по сравнению о возбуждением в импульсе тока. Концентрация электронов меняется во времени слабо и, следовательно, приближение ле* const для случая, изображенного на рис.4.15,<х являетоя достаточно хорошим (Wn« 2-id14 cm""**, іи « 0,25 А, Ти= 40 мко). Именно в таких уоловиях в работе [28] было проведено систематическое исследование влияния импульоной моду-щии тока на заоеленнооть резонаноных уровней атома ртути. Заселенности указанных уровней, измеренные в импульсно-перио-
С7І
диче оком разряде, сравнивались со отационарными значениями при одинаковой вводимой в плазму мощности. На рис4.16 приведены результаты измерения Nr(l) и Np(I) на оси разряда при фиксированной длительности импульоов Tm а 20 мко и разных окважноотях импульоов тока {рщ ¦ 7•10T3 тор, рЛг = 1 тор). Ив рисунка видно, что в импульое тока концентрации резонансных атомов оушествен-Wr(t) fy(t) но выше своих отацио-
No* нарных значений, при-
чем это увеличение раотет с повышением окважности импульсов и для уровня 61P1 больше, чем для уровня 63P1.
Большой интерес предотавляют усредненные во времени значения концентрація резонаноных атомов ртути, так как уоред-нение по времени интеноивнооти резонансных линий С Ят s = 253,7 и Лр»184,9 ни пропорциональны веяв-Рио.4.16. чинам <Nr(l)> и <np(l\\
Зависимость усредненных значений концентраций от окважности импульоов приведена на рио.4.17 (ря *• 7.10е"3 тор, Ти = 20 мко, Р«1 см). Электрическая мощность, рассеиваемая в плазме, одинакова и равна мощности при токе 0,25 А. Более подробно обсуждение полученного результата будет проведено в гл. 5, поовященной вопросам оптимизации характеристик источников овета, а эдесь отметим только, что величина <Nr(l)> мохет иметь максимум, положение и амплитуда которого зависят of уоловий разряда, а заселенность KNp(I)} монотонно растет о увеличением окважности импульоов тока. Так как электрически
172
мощность, вводимая в плазму, при всех значениях окважнооти оставалась неизменной, то полученный результат объяоняет увеличение оветовой отдачи в импульсно-периодическом разряде и может служить основой для оптимизации характеристик газоразрядных источников овета низкого давления.
