Плазма газоразрядных источников света низкого давления - Миленин В.М.
ISBN 5-288-00727-6
Скачать (прямая ссылка):
Реальная картина, как правило, сложнее. Для того, чтобы показать, как и в этом случае можно использовать законы подобия, вернемся к представлению эффективности (или КПД) излучения плазмы в виде отношения доли "неупругих" потерь энергии электронами к полной сумме энергетичеоких потерь, приходящихся на единицу длины положительного отолба разряда. Боли очитать, что практически вся энергия, потерянная в результате неупругих столкновений, трансформируется в излучение, которое о тем или иным коэффициентом переводится в видимую облаоть спектра, то полная эффективность излучения плазмы (Jj) в отсутствие тушения и потерь энергии электронами при упругих столкновениях с атомами инертного газа может быть представлена в виде
ш с(Лв(&і)»
(AlIAl)*+<At/ADrp fe, '
Легко показать (ом. гл.З), что (AblAl)**-NQ/foi% (Дв/ДІ)^" ^N0Iz1, поэтому последнее равенотво можно предотавить как
Учтем факторы, нарушающие инвариантнооть оветовой отдачи. В излучении люминесцентных ламп основную долю составляет излучение, связанное о возбуждением люминофора резонансной линией ртути с Я в 253,7 нм, для которой тушение при концентрациях атомов ртути Ж 2•1Cr4 см"3 и і >, 0,3 А необходимо учиты-
214
вать. Кроме того, в условиях давления инертного газа 5 тор нельзя пренебрегать потерями энергии при упругих столкновениях электронов о атомами инертного газа. Указанные процесоы нарушают инвариантнооть однако, в тех случаях, когда их влияние невелико (в типичных условиях работы люминесцентных ламп "упругие" потери энергии составляют величину порядка нескольких процентов (до 10) в общем балансе энергии электронов, а коэффициент выхода резонаноного излучения из объема плазмы ДВых* 0,7 ¦ 0,8 [65, 66]) эти процеооы можно учеоть на основании проотейшей модели. Полагая, что главный вклад в излучение газоразрядного источника овета дает резонаноное излучение ртути о A= 253,7 нм и что "упругие11 потери энергии пропорциональны давлению инертного газа, получим:
д вых і
4 " 1 + сгуГ1 + сзргр2
(см. раздел 4 гл.З). Коэффициенты с{ и ст определяются на оо-нове эксперимента, поэтому они завиоят от тщательности проведения измерений. В этом плане предлагаемый способ получения ц ограничен. Тем не менее данный метод может быть чрезвычайно полезен в случаях, когда ряд параметров разряда сохраняется или меняется незначительно, например при исследовании световой отдачи люминесцентных ламп, наполненных омеоью ртути о несколькими инертными газами, когда требуется определить q в завиоимооти от парциальных давлений инертных газов.
Рассмотрим в качестве примера разряд в омеои паров ртути о аргоном и неоном. Положим, что измерены завиоимооти эффективности излучения q от разрядного тока, от давления аргона (/J1) в разряде в бинарной омеои Hg-Ar и от давления неона (Jt)2) в разряде в бинарной омеои Hg-Ne. Дальнейшая процедура была описана в разделе 6 гл.1 г Суть ее сводитоя к следующему. Зная световую отдачу как функцию р^ и і в разряде в омеои Hg-Ar, перейдя затем OTjJ1 к JD1+ttp2 и определив <в из данных измерения оветовой отдачи в разрезе в омеои Hg-Ne7 можно найти 7) для тройной омеои Hg-Ar-Ne.
215
Апдрокоимационяая формула, полученная на оонове экспериментальных данных исследования оветовой отдачи в разрядах в смеои Hg-Ar и Hg-Ne, приведенных в публикациях [86, 122], выглядит следующим образом:
[U4W*R\+X2bpf+1.25.10^0^^12,4?)']"1 (5.7)
Рио. 5.7.
Здесь разрядный ток і необходимо подставлять в амперах; радиус R в сантиметрах; концентрацию ^0-B обратных кубичеоких сантиметрах; давления P1 * Pz ~ в торрах. Расчет по формуле (5.7) хорошо соответствует экспериментальным данным для разрядов в бинарных смесях Hg-Ar и Hg-Ue. Рио.5.7,а позволяет сравнить раочет (кривые) о данными работ [86, 122] (точки). Хорошее ооглаоие было получено также при сравнении о данными авторов работы [26]. Рио.5.7,<? позволяет оравнить расчет по (5.7) полной эффективности излучения о измерениями в разряде тройной смеои Hg-Ar-TIe [122]. К сожалению, в публикации [122] не приведены погрешности определения световой отдачи. Поэтому трудно сказать, связан ли более медленный, чем было получено в раочете, роот ^ при увеличении парциального давле-
216
ния неона о погрешностями измерений или это влияние других причин. Заметим только, что иэ общих воображений, основанных на. сравнении оечений упругого взаимодействия электронов о атомами аргона и неона, на рассмотрении баланса энергии электронов и баланса числа заряженных чаотиц, следует, что уже небольшие добавки неона к разряду в омеои Hg-Ar должны заметно влиять на характеристики плазмы (изменять подвижнооть электронов, время амбиполярной диффузии, "упругие" потери энергии электронами и т.д.). При этом следует ожидать более сильных изменений оветовой отдачи при небольших добавках неона к разряду в омеои Bg-Ar9 чем при аналогичных добавках аргона к разряду в оме си Hg-Ne, поэтому раосчитанная по (5.7) завиоимооть оветовой отдачи в тройной омеои Hg-Ar-JJe от парциального давления одного из инертных газов выглядит более достоверной.
Поотроив аналогичным образом соотношения типа (5.7) можно определить q ДО любой произвольной омеои паров ртути о инертными газами (двумя и более) на оонове измерений, оделан-ных в разрядах в бинарных омеоях ртути о каждом инертным газом в отдельности.
