 |
 |
 |
 |
О 0,1 0,2 0,3
Рис. 15.5. Относительный выход излучения линий галлия (403 и 417 нм) в зависимости от дозировки Gal при двух дозировках ртути:
/-m,(Hg)=0,7 мг/см; 2 -mi(Hg)=I,5 мг/см»
ростка, пока имеется жидкая ртуть, давление паров ртути и давление добавки резко возрастают по кривым рис. 15.1. После того как температура отростка достигает значения, при котором вся ртуть окажется в испарившемся состоянии, дальнейшее повышение его температуры вызывает лишь весьма слабое увеличение давления паров ртути, в то время как давление паров добавки, которая вводится с избытком, продолжает так же резко возрастать. Ход излучения линий ртути и добавки определяется, с одной стороны, ростом давления соответственно ртути и добавки, вызывающим рост излучения, а с другой стороны, падением температуры разряда, приводящим к уменьшению выхода излучения. На действие этих факторов накладывается изменение условий выхода излучения (поглощение) из разряда. В результате наблюдается максимум. Чем выше потенциал возбуждения линии, тем резче сказывается на ее излучении изменение температуры разряда.
Расчеты абсолютных значений мощности излучения линий таллия 535 и 377 нм, выполненные без учета поглощения в разряде (f=l), приводят к значениям мощности, в десятки и более раз превышающим экспериментально найденные величины. Оценки показывают, что реабсорбция является главной причиной, ограничивающей выход излучения зеленой линии таллия (см., например, [15.3]).
К аналогичным выводам приходим и при анализе выхода резонансного излучения других добавок, например иодида натрия. Подчеркнем, что на объемное распределение концентрации добавок в МГЛ значительное влияние оказывают процессы ионизации, конвекция и различные виды диффузии, роль которых несущественна в чисто ртутных разрядах ВД (см. § 15.6).
Влияние буферного газа на излучение добавок. Уже в первых работах с МГЛ было установлено, что с увеличением давления ртути растет световая отдача ламп с добавками иодидов Na, Tl и In (библиографию см. в [15.3]). Более детальное изучение этого вопроса в упомянутой выше статье [15.5] показало, что в лампе с добавкой только ТИ с ростом давления паров
- •} | Ширина цели |
спектрографа | |
~" 1---1 |
537 538 539 Л,НМ
Рис. 15.6. Контур зеленой линии Т1535 нм при двух давлениях паров ртути [15.6]: /-Рне=1-105 Па: г-Рн=ЫОв Па
ртути при ПОСТОЯННОЙ температуре отростка с иодидом таллия сила излучения зеленой линии таллия растет, как это показано на рис. 15.4,6.
Мной было высказано предположение о том, что одной из главных причин, вызывающих рост излучения зеленой линии таллия при увеличении давления паров ртути, является уширение линий таллия за счет взаимодействия с атомами ртути [15.3]. Чем больше давление паров ртути и вообще буферного газа, тем больше уширение линии добавки, а чем шире спектральная линия, тем при прочих одинаковых условиях она меньше поглощается в разряде (см. гл. 2). В дальнейшем специально поставленные Г. с. Сарычевым и Г. Н. Гаврилкиной эксперименты подтвердили правильность этого предположения. На рис. 15.6 показан контур зеленой линии Т1 (535 нм) при двух давлениях паров ртути.
Уширение линий добавки атомами буферного газа (обычно ртути) носит достаточно общий характер и играет важную роль в разрядах ВД с излучающими добавками, резонансные линии которых испытывают значительное ударное уширение от соударений с атомами буфера. В [15.7] предложено использовать этот эффект для увеличения выхода излучения добавок.
1S.4. ВЛИЯНИЕ МЕТАЛЛОГАЛОГЕННЫХ ДОБАВОК НА ДУГОВОЙ
РАЗРЯД
Стягивание разряда и нестабильность дуги. При введении в ртутную дугу ВД иодидов скандия, тория, редких земель и вообще металлов с большим количеством спектральных линий наблюдается стягивание разряда, сопровождающееся существенным повышением напряжения и нестабильностью дуги [0.10]. В результате такие лампы оказываются непригодными в работе.
На рис. 15.7 отчетливо видно резкое сжатие дуги, вызван-
-1,0 -0,5
Рис. 15.7. Стягивание канала ртутного разряда при введении добавки
иодида диспрозия (Оу1з) [15.8]: /- видимое распределение яркости поперек оси разряда в свете желтых линий ртути 577/91 им в чисто ртутном разряде СВД; 2 - то же при введении добавки Dyb; 3 - яркость свечения в области 582 нм. соответствующей излучению Dy
ное добавкой иодида диспрозия Оу1з. Свечение разряда состоит как бы из двух зон: довольно узкой и более яркой центральной зоны голубоватого цвета, окруженной ореолом розоватого цвета, доходящего почти до стенок колбы и принадлежащего излучению Dy.
Стягивание дуги вызывается ее усиленным охлаждением, выходящим излучением упомянутых добавок, которое слабо поглощается в разряде. В § 4.8 был объяснен механизм такого стягивания и было показано, что оно происходит, если С/в становится меньше 0,58 Ui.
Исходя из этого критерия добавки скандия и тория должны вызывать стягивание, а таллия - нет (см. § 4.8).
Повышение напряжения на дуге вызывается в основном уменьшением токопроводящего сечения.
Расширение дуги. Иодиды щелочных металлов, наоборот, вызывают расширение дуги, и дуга стабилизируется стенками, что обеспечивает более устойчивое горение. Вместе с расширением дуги уменьшается падение напряжения на ней за счет увеличения токопроводящего сечения.
Расширяющее действие щелочных металлов обусловлено их низкими потенциалами ионизации, вследствие чего увеличиваются концентрации электронов в более низкотемпературных периферийных областях дуги так, что они становятся токопрово-дящими. Наиболее сильное расширяющее действие оказывает цезий, имеющий самый низкий потенциал ионизации (см. табл. 2.1). Эффект расширения уменьшается по мере повышения потенциала ионизации при переходе от цезия к натрию и литию.
На рис. 15.8 показано влияние добавок иодидов NaT и Csl на характеристики ртутных ламп с иодидами скандия и тория. Из рисунка видно, что для получения требуемого напряжения на дуге и хорошей стабилизации дозировка иодидов щелочных металлов должна выбираться достаточно точно.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 [ 178 ] 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239