Плазма газоразрядных источников света низкого давления - Миленин В.М.
ISBN 5-288-00727-6
Скачать (прямая ссылка):
На рис4.16 было показано изменение концентрации Wp(I) в импульсно-периодическом разряде. Из рисунка видно, что спад концентрации атомов на уровне 61J-J после обрыва тока характеризуется временем в 10 + 15 мко. Оно по меньшей мере на порядок больше эффективного времени вылета фотонов о длиной волю 185 нм из плазмы, которое для условий эксперимента,соответствующего рис.4.9, ооотавляет величину 4 I мко. Объяснение наблюдаемого замедленного опада концентрации резонансных атомов может быть только одно - ступенчатое возбуждение уровня 6*Pj. Вклад ступенчатого возбуждения достаточно велики именно это позволяет определить сечение данного процесоа на основе измерений, проведенных в импульсно-периодичеоком разряде.
Для двух моментов J1 и I2 периода тока импульоно-периода-чеокого разряда можно ооотавить соотношение:
NpH1) Tt^(I1)[N0Z0P (I1) + Nn(I1)ZmP(I1)]
NpH2) * ne(l2)[N0zOP(i2) + Nm(l2)zmP(l2)] '
Если в эти моменты вклады прямого и ступенчатого возбуждения различны, то по левой части записанного равенства и по измеренным характеристикам Ji0(I)1 f0(?,l), N7n(I) можно в принципе раоочитать скорость ступенчатого возбуждения zmP,a т нее, сделав предположение об знергетичеокой завиоимооти Qm?§ найти величину оечения отупенчатого возбуждения. Удобнее, однако, это соотношение переписать таким образом, чтобы вычислить отношение оечений прямого и отупенчатого возбуждения.Это
176
отношение интереоно само по оебе, ибо по нему качественно можно определять вклады прямого и ступенчатого возбуждения в заселение иоследуемого уровня.
Сечение прямого'возбуждения уровня 61P1 можно аппроксимировать линейно раотущей функцией G0P(є) = Q'QP(e-ep); в ^ Sp (см. раздел 1 гл.З). Сечение отупенчатого возбуждения, в соответствии о расчетами, проведенными нами о помощью данных работы [124], о точностью не хуже 15 + 2OyS в интересующем нас диапазоне энергий может быть аппроксимировано "отупенькой". Отношение Qop IQ%,р, где Q^p- аппроксимация сечения ступенчатого возбуждения, будет следующим:
"о
mP
Использование этого ооотношения дало для QL3 /Q°тр« 0,24 вВ""* [27]. Считая Qrop = 0,35•1O*"16 ом^-эВ""1 [lIOj; получим для эффективного оечения отупенчатого возбуждения o^p« 1,5 •1CT^6 ом2. Погрешность определения этого сечения оценивается примерно в 4($. Найденное значение оечения 0^р находится в хорошем согласии о оценкой, полученной в публикации [125].
Аналогичным образом в работе [27] было.определено отношение сечений прямого и ступенчатого возбуждения для уровня 8* На рис.4.19 приведено изменение в импульсе тока интенсивности спектральной линии о Л = 496 Д нм, испускаемой при переходе с уровня 81S0, а также изменение окороотей прямого и ступенчатого (о уровня 63P2) возбуждения, раоочитанных о помощью измеренных функций распределения электронов по энергиям и концентрации метаотабильных атомов ртути (pHga 7•1CT3 тор, j>Aг « = і тор, іи » 0,25 А, В - 1 ом, Ги в 40 мко, T * 80 мко). Как видно из риоунка, в начале импульса тока, когда напряженность електричеокого поля превооходит значение напряженности поля в разряде постоянного тока и функция распределения электронов оодержит большее чиоло быотрых электронов, скорость прямого возбуждения существенно превышает стационарную величину. Тем
177
не менее, интенсивность линии ототает от робта скорости прямого возбуждения. Это свидетельствует о том, что в заселен^ уровня 81S0 заметную роль играет ступенчатый переход электро-
Сечение прямого возбуждения уровня $\
нов из состояния
апгфоксимировалооь линейно раотущей функцией с 0'$к = I1Ox х кг16 см*.эВ~* [52J. Найденное в работе [27] отнотонко O0A,/O^ составляло 0,11 ом^-эВ~^, что для оечения ступеича того возбуждения дает значение
9-10"18 см2. Погрешность определения этого сечения оцениваетоя неоколько большей величиной: ~ 50$, так как при расчете использова-лаоь более энергетическая часть функции распределения электронов, где точность ее измерения ниже.
Данные о вероятностях прямого и ступенчатого засолений уровней 6{р{ и 81S0 позволили выяснить характер возбуждения этих уровне? в плазме разряда в омеси паров ртути о аргоном. Вклада процессов прямого и ступенчатого возбуждения уровня
Рис.4Л9.
ом"3,
1 тор, n0
61P1 при
* 2-1СГ4 ом"°, і * 0,1 A1 P ¦ 1,0 см оказываются сравнимыми. Увеличение давления аргона или паров ртути приводит к росту доли ступенчатого возбуждения и при рЛт~ 4 тор или Л^= я 4•1O14 ом"3 этот процесс становится определяющим. Ступенчатое возбуждение уровня S1S0 является основным в разряде постоянного тока уже при рЛг « 1 тор, і * 0,1 AJ N^ « Ї014 см"3. Возбуждение этого уровня из основного состояния 61S0 может иметь меото лишь в начальных фазах импульса тока импульоно-периодичэского разряда. Анализ изменений во времени интенсив-ноотей линий о длиной волны 546,1; 435,8 и 404,8 ни, излучае-
178
«их при пароходах о уровня 73S1, показывает, что они коррелируют с изменениями во времени концентрации метаотабильных атомов ртути и что характер их изменения в импульое и . поолеовечении импульоно-периодичеокого разряда практически не меняется при варьировании разрядных условий в иооледованном диапазоне. Это обстоятельство говорит о том, что ооновным процессом заселения уровня 73S1 являетоя ступенчатое возбуждение уровня 63P2-
