Плазма газоразрядных источников света низкого давления - Миленин В.М.
ISBN 5-288-00727-6
Скачать (прямая ссылка):
Проведя суммирование по ? в (6.2) (при этом суммирование можно распространить и на і ^j9 так как соответствующие слагаемые взаимно уничтожатоя), получим вмеото (6.2) следующее уравнение: 0
<Й/)+ W)N<P = vaQa[yWNr-yj#>]+N<i>€(n9,t). (6.3)
Здеоь и JVr - полные концентрации атомов ртути в основном и резонансном ооотояниях соответственно.
Домножив теперь (6.3) на энергию резонансного фотона Лсог и просуммировав по }9 легко получить интеноивнооть резонансного излучения, попускаемого единицей объема приооевой области разряда:
^"4[V -WV,]. (6.4)
Концентрацию атомов ртути Nr найдем также из уравнения (6.3), выразив из него и проведя суммирование по / :
ХшУ^ФшЛ--?_, (65)
Подставляя (6.5) в (6.4), получаем для Ix выражение, в котором завиоимооть от изотопного ооотава ртути выделена в явном виде: л
Ir * Ao)2JV0 ff f~(I^)S - fto>r-V0 G V. (6.6)
A
Однако эта завиоимооть, определяемая фактором У9 проявляется лишь 9 случае, когда WYO, что вполне естественно: еоли нет тушения резонаноных ооотояний атомов ртути, то родившееоя в плазме излучение рано или поздно выйдет за пределы разрядной трубки. Нетрудно показать, что У возрастает по мере выравнивания относительных компонент Y}. При Y1- ...«Y^« і/6 фактор U принимает овое максимальное значение: A ^
Учитывая, что вероятность вылета резонаноного фотона j -ft компоненты можно представить в виде
224
(см. формулу (1,53)). где ^ - константа, зависяадя от условий разряда и численно равная вероятности вылета фотона о оои разрядной трубки за пределы плазмы в случае, если бы ртуть соотояла только из одного изотопа, получим
Если jse Y1 * I, У^8 ... в Vg«Oi то соответствующее значение 3 будет минимальным:
^nIn + W/КГ* • Как и следовало ожидать, в рассматриваемых случаях S7n^x ? ^min определяются отношением W/и не завиоят от конотанті. перемешивания QaV<f
Допущение о слабом перекрытии сверхтонких компонент резонансной линии ртути о Аг» 253,7 нм в плазме люминесцентных ламп не воегда справедливо. Однако рассмотренная нами проотенькая задача в большинстве случаев может дать правильные качественные результаты.
Проанализируем типичные условия работы газоразрядных иоточников света низкого давления. В этих условиях тушение резонаноных ооотоянии атомов ртути мало [61]. Как показывают оценки, вероятность тушения не превышает IO 4- 2С# от эффективной вероятнооти вылета резонаноного фотона о A7,=« 253,7 нм из объема плазмы. Например, при N0 « 2•101^ см"3, R « 1,8 см, і в 0,4 А, рЛг в 4 тор отношение W/Jp0 о 0,30, что дает ^maflC» = 0,893. Для естественной смеои изотопов имеем 5ест = 0,882. Следовательно, варьирование изотопного ооотава ртути в этих условиях может позволить повыоить оветовую отдачу на 1 - 2%.
Наиболее о ильное влияние на фактор J, как легко видеть, оказывает обогащение природной ртути изотопом Hg» так как его концентрация особенно мала (У а 0,0015). Как показывают раочеты, варьирование концентрациями других изотопов, например уменьшение содержания изотопа практически не оказывает влияния на 3. В табл.6.2 приведены данные, характеризующие изменение времени вылета резонаноного фотона о длиной водны 253,7 нм о оои разряда при варьировании концентра-
225
Таблица 6.2
Соотав омеои
А
і*
ест о
ест г
Природная ртуть iqt
I5i( 196Mg 25JS 196Mg
15$ 202Mg » . . . і
.Y6- 1/6
0,5509 0,5868 0,60М 0,6071 0,5546 0,5581 0,5539 0,6125
1,000 1.065 1,089 1,102 1,007 1,013 1,005 1,112
1,000 0,939 0,918 0,907 0,993 0,987 0,995 0,899
в естественной омеои при
л.
0,25 и
одного из изотопов і 0t073.
Из таблицы видно, что обогащение изотопом действи-
тельно довольно оильно оказывается на вероятности вылета резонаноных фотонов (f0) о длиной волны 253,7 нм и при 15^-ном обогащении природной ртути приближается к максимально возможному в условиях равномерного распределения концентрации изотопов ртути в омеои.
Таблица 6.3
Соотав омеои % v/U S а уа
5* 196Mg 0,25 0,125 0.0625 0,292 0,584 1,168 0,889 0,802 0,671 0,007 0,014 0,025
10* 196Mg 0,25 0.125 0,0625 0,292 0,584 1,168 0,892 0,805 0,675 0,010 0,018 0,031
15Jt 196M8 25JK 202Ug 20* 202Mg 15J« 202Mg 0,25 0,25 0,25 0,25 0,292 0;292 0,292 0,292 0,893 0,8837 0,8843 0,8835 0,011 0,0008 0,0015 0,0006
226
Результаты раочета изменения оветовой отдачи при варьировании изотопного ооотава ртути представлены в табл.6.3 при W « 0,073.
Обогащение природной ртути изотопом ^6Hg повышает световую отдачу, причем величина прироота является оильной функцией отношения &*от Факт иддюотриру-етоя рио.6.2,на котррдм представлена функция йЗ/Э^ст в завиоимооти от отношения W/ ^0. Прирост оветовой отдачи повышается о увеличением W/ , поэтому изменение изотопного ооотава ртути выгоднее попользовать в уоловиях повышенных давлений паров ртути (малые значения ^0) еле при повышенных плотноотях разрядного тока (большие значения W).
0,в 12
w/7o
Рис .6.2.
3. !Влияние перекрывания сверхтонких компонент I на выход резонаноного излучения
Очевидно, что перекрывание сверхтонких компонент резонаноной линии ртути о Л/г« 253,7 нм окажется только на вероятности вылета фотонов иэ плазмы. Система уравнений для іїФ при этом оотанется прежней, аналогичной ухе рассмотренной нами системе (6.2), и окончательный результат для интеноивнооти резонаноного излучения 1Г будет также оовпадать о полученным ранее выражением (6.6). Воя задача учета перекрывания сверхтонких компонент оводитоя, таким образом, к нахождению вероятности }Ф.
