Плазма газоразрядных источников света низкого давления - Миленин В.М.
ISBN 5-288-00727-6
Скачать (прямая ссылка):
Более сложно обстоит дело о возбуждением уровня 7х S0. С одной стороны, изменения интенсивности линии с Л в 407,8 нм, характерной для этого уровня, в импульое тока и в поолеовечении разряда свидетельствуют о ступенчатом характере возбуждения этого уровня, а о другой, ряд данных говорит о том, что возбуждение этого уровня идет не о уровня 63-?' Во-первых, ПА ступенчатсм возбуждении с уровня 63J2 завиоимооть интенсивности линии с Я « 407,8 нм от разрядного тока должна быть примерно линейной (концентрация метастабильных атомов завиоит от тока довольно слабо, а І^пе^гп и ле~ *)• Реально наблюдаемая зависимость гораздо сильнее, чем линейная. Во-вторых, оту-пончатое возбуждение с уровня 63P2 не нарушает инвариантности Ij1Wq (см. раздел 5 гл.і). Следовательно, завиоимооти отношения 7*/#0 от внешних уоловий должны быть согласованы о законами подобия. Для линий, связанных о уровнями 73S1, S1S0, 63D, законы подобия выполняются как в разряде постоянного тока, так и в динамическом. Для линии о Л « 407,8 нм инвариантность нарушена в обоих случаях. В-третьих, зависимость усредненной интенсивности указанной линии от скважности импульсов тока (ом. рио.4.12) не может быть объяснена ступенчатым возбуждением из мотастабильного состояния 63J2«
Полученные зависимости интеноивнооти линии о Д« 407,8 нм могут быть объяонены ступенчатым возбуждением из резонансного состояния 63P1» Во-первых, возбуждение из резонаноного состояния зависит от тока сильнее, чем возбуждение с метастабилького состояния (о током изменяется как заселенность возбужденных уровней 63P1, так и частота ступенчатых возбуждений). Во-вторых, процеоо возбуждения при этом нарушает законы подобия. В-третьих, растущая зависимость от оквожнооти импульсов
объясняется роотом концентрации электронов в импульоно-перио-
179
дичеоком разряде (см. рис.4.3). Влияние роста концентрации на интеноивнооть <1кУ из-за сильной зависимости Jfу от ле оказывается существеннее уменьшения ступенчатого возбуждения.
Другим процессом, который мог бы объяснить наблюдаемые закономерности, мог бы быть процеоо возбуждения уровня 71S0 при парных столкновениях возбужденных атомов ртути, одним из которых обязательно должен быть атом в состоянии 63P1 :
%<63J>W) 4 Hg(63j>) Hg* 4 Hg(^S0),
Hg* —- Hg(7l50) 4. Uo) .
Оценки, сделанные на основании работы [13], показывают, что этот процеоо вряд ли может конкурировать о возбуждением электронным ударом из резонансного соотояния.
Обычно процеооом ступенчатого возбуждения из резонансного ооотояния пренебрегают на том оонрвании, что заселенность уровня 63P1, как правило, в несколько раз меньше заселенности уровня 63P2. Однако это было бы справедливым, если бы сечения ступенчатого возбуждения из двух указанных нижних соотояний были бы близки по величине. Для уровня 71S0 это уоловие не выполняется. На оонове измеренных интенсивности линии о X = = 407,8 нм и электрокинетических характеристик плазмы импульсно-периодического разряда была оделана оценка отношения эффективных сечений ступенчатого возбуждения уровня 7*SQ из состояний 63P1H 63P2. Было получено, что 0^(6^)/0^(6?)^ 7. Точность оценки ~ 5(#.
Ступенчатое возбуждение из резонансного ооотояния особенно проявляется при больших разрядных токах и в условиях больших значений X^4 когда концентрация атомов ртути в оостоянии 63P1 достаточно велика. Например, на рио.4.20 показаны усредненные во времени интенсивности двух линий: Я = 407,8 и Я = & 435,8 нм-в завиоимооти от скважнооти импульоов тока при разных значениях вводимой в плазму электричеокой мощнооти (рм* * 3 тор, N0 «= 2•1O14 ом"3, P в 1 см, Ти в 40 мко; значение P1 соответствует і = 0,15 А в разряде постоянного тока). Уровень 73Sj, с которым связана линия о Я в 435,8 нм, во всех исследованных случаях заселяется ступенчато иэ 63J^ -ооотояния, поэтому интенсивность ( ^435,8 У как функция окважности импульсов
180
тока не зависит от величины элоктричеокой мощности,рассеиваемой в плазме. Для интенсивности </407,8) 11P11 малых значениях мощнооти (P)9 когда концентрация резонансных атомов сравнительно мала, зависимость от сква&нооти оовпадает с зависимостью для линии с Я = 435,8 нм. С ростом электрической мощности, вводимой в плазму, рас-
тет роль ступенчатого возбуж-6Щ и за-
дения из ооотояния висимость < ^407,8) от окваж-ности становится раотущей.
В люминесцентных источниках света при обычных условиях работы вклад нерезонансных линий ртути в оветовой поток заметно меньше вклада резонансных линий. Но, как уже отмечалось в гл.З, при повышенных давлениях паров ртути, когда пленение резонаноного излучения велико, излучение нерезо-ваноных линий выдвигается на первый план. Для их расчета необходимо знать процеооы, приводящие и сечения этих процеооов.
<hW>/lh0
407,8 нм
рі>Рі>Рз>рч
Рио.4.20.
заоелению
т/т»
уровней,
5. І Положительный отолб разряда переменного тока I повышенной частоты
Разрядом переменного тока повышенной частоты в светотехнике называют обычно такой разряд, электрический ток через который меняется по гармоническому закону о чаототой, большей промышленной частоты 50 Гц. Целеоообразнооть повышения частоты питания газоразрядных источников света низкого давления определяется разными причинами: от упрощения и удешевления конструкции пуско-регулирующего устройства, обеспечивающего работу источника света, уменьшения пульсации светового потока
