Запорожец Издания
Рис. 10.2. Зависимость удельных потоков излучения резонансных и некоторых других спектральных линий ртути от температуры стенки разрядной трубки при /= =0,4 А, Раг=400 Па по измерениям М. Коэдама, А. Крюитгофа, Д. Рименса (1967 г.): ; -излучение столба; 2 - 253,7 нм; 3-184,9 нм; 4 - 435,8; 5 - 546,1; 6 - 407,7; 7- 365,0; 8 - 577/591 нм 20
7 со 7,01 40 f 60 t, "с в широком диапазоне изменения условий разряда. В Мордовском государственном университете отлажена программа на языке ФОРТРАН-IV для ЕС ЭВМ и проведено много расчетов Сравнение их с экспериментальными данными показало удовлетворительное согласие [3.8]. Излучение резонансных линий ртути в зависимости от условий разряда. На рис. 10.2 представлена типичная зависимость потока излучения резонансных и некоторых других линий ртути от давления паров ртути /7н0=/(хол) при постоянных значениях di, I и ри.г. Наличие максимума в излучении резонансных линий, более сильно выраженного у линии 254, объясняется действием противоположных факторов: с одной стороны, с ростом концентрации атомов ртути растет излучение, с другой стороны, падает электронная температура и растет число вторичных процессов, что вызывает падение излучения (см. гл. 3). Положение максимума слабо зависит от условий разряда. На рис. 10.3 в качестве примера представлена часть экспериментальных зависимостей Фт (254) и Фют (185) от силы тока для различных наполняющих газов при постоянных значениях di. Риг и pHg{txoji), соответствующего максимальному значению Фт (254) [10.3] (см. приложение). Анализ приведенных данных показывает следующее: 1. С уменьшением атомной массы наполняющего газа излучение обеих линий возрастает (при одинаковом токе и давлении паров ртути), что объясняется ростом электронной температуры в разряде. 2. С ростом тока излучение обеих резонансных линий сначала возрастает почти линейно, а затем замедляется, приближаясь к насыщению. Чем меньше молекулярная масса инертного газа Мк.т, тем при больших токах наступает насыщение и тем больше мощность излучения. Такой ход объясняется тем, что с ростом тока возрастает роль вторичных процессов и разряд приближается к равновесию между ударами I и II рода, а излучение- к величине, определяемой электронной температурой, которая тем больше, чем меньше Ми.г (см. гл. 3). 3. Рост отношения Фкт (185)/Qict (254) с ростом тока и давления паров ртути объясняется тем, что в возбуждении линии 0,2 0,3 0,4- 0,5 0,6 0,70,8 1,0 г 1,А 3 Рис. 10.3. Зависимость удельных потоков излучения, Вт/см, резонансных линий ртути 254 и 185 им от силы тока для разных инертных газов при d2= =25 мм, р„.г=267 Па и /хол, соответствующей оптимуму линий 254 нм [10.3 185 нм начинают играть заметную роль ступенчатые переходы 6Po,i,2-6Pi. Такое явление отчетливо наблюдалось для сингу-лентной резонансной линии кадмия [10.4]. С уменьшением диаметра трубки возрастает Е и Те а вместе с тем существенно возрастает Фют {185)/Ф,ст (254). Влияние инертного газа на резонансное излучение ртутного разряда НД. Добавление к чисто ртутному разряду инертных газов приводит к значительному увеличению выхода обеих резонансных линий ртути и особенно линий 254 нм (рис. 10.4). Объясняется это тем, что при введении инертного газа, во-первых, резко уменьшается длина свободного пробега электронов и снижается электронная температура; поэтому для поддержания того же тока необходимы большие концентрация электронов и величина градиента; во-вторых, наблюдается более сложный механизм излучений линии 254 нм, связанный с переходами метастабильных атомов ртути на излучающий уровень [10.1, 0.9]. Зависимость КПД резонансного излучения ртути от давления инертного газа см. в § 10.4. Роль метастабильных атомов ртути в механизме излучения линии 254 нм [10.1]. В чисто ртутном разряде НД вероятность диффузии метастабильных атомов к стенкам трубки превосходит вероятность их соударений с электронами, в результате которых они могут перейти в другое энергетическое состояние. Поэтому практически вся энергия разряда, идущая на возбуждение метастабильных атомов, переносится ими к стенкам трубки, где бесполезно превращается- в тепло. Введение инертного газа до давления в несколько сот паскалей повышает давление в лампе в сотни раз. Примерно во столько же раз уменьшаются длина свободного пробега метастабильных атомов ртути и коэффициент их диффузии к стенкам трубки (iMHgУнд/ри.г) . Вследствие этого резко возрастает вероятность их соударений с электронами, в результате которых они могут переходить на излучающий уровень [10.2]. Роль переходов между уровнями бР, приводящих к повышению выхода линии 254 нм, может быть оценена по формулам, приведенным в гл. 3. Расчеты К. Кенти [2.6] показали, что в столбе ЛЛ 40 Вт примерно 2/3 наблюдаемого излучения линии 253,7 нм, 2/3 излучения видимого триплета и 3/4 излучения группы линий 365 нм обусловлены ступенчатыми переходами через уровни бР; переизлучение приводит примерно к 70-кратному увеличению эффективной продолжительности жизни на уровне 6Pi (рис. 10.5). В результате при добавлении аргона около 80-85% общего количества атомов, возбужденных до уровней 6P2,i,o, принимает участие в излучении линии 254 нм и только 20-15% 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
|