 |
 |
 |
 |
р,па
-100 о wo 200 300 ¥00 WO BOD 700 800 -t°C 1000
Рис. I5.I. Упругости насыщающих паров иодидов некоторых элементов в зависимости от температуры
температуры разложения соединений должны быть выше рабочей температуры колбы, так как иначе они будут разлагаться на стенках колбы;
соединения должны разлагаться на атомы.в разряде;
соединения должны вновь легко образовываться за пределами разряда;
потенциалы возбуждения элементов с интересующими нас спектральными линиями должны быть ниже потенциалов возбуждения линий других элементов, входящих в соединения или присутствующих в разряде;
атомы используемых веществ .не должны образовывать не-разлагаемых соединений с материалом колбы, электродов и других элементов внутри лампы, так как в этом случае могут образоваться вредные для работы лампы соединения и будет
изменяться количество веществ, принимающих участие в цикле;
соединения не должны оказывать вредного воздействия на материал колбы и на электроды.
Всем этим требованиям в наибольшей мере удовлетворяют галогенные соединения многих элементов и прежде всего йодистые соединения металлов. Упругость паров у большинства из них выше, чем у элементов, с которыми они образуют соединения; исключение составляют галогениды щелочных металлов. На рис. 15.1 показаны в качестве примера упругости паров некоторых элементов и галогенных соединений. Галогенные соединения элементов левой части таблицы Менделеева, т. е. большинства металлов, химически достаточно устойчивы и поэтому возгоняются без разложения при допустимых рабочих температурах стенки колбы. Иод дает соединения с большим количеством элементов. Температуры диссоциации большинства иодидов металлов составляют несколько тысяч кельвин, так что в канале разрядов высокого давления они распадаются на атомы. Потенциалы возбуждения и ионизации иода близки к соответствующим потенциалам ртути, которая широко используется в лампах этого типа, и выше, чем у большинства металлов, с которыми он образует соединения. Иодиды металлов практически не взаимодействуют с кварцевым стеклом. В силу этих причин галогенные соединения металлов, и особенно йодистые, в первую очередь нашли применение в разрабатываемых лампах. Поэтому лампы этого класса называют металлогалогенными.
В дальнейшем, возможно, удастся использовать соединения и других классов. Поэтому в более общем виде лампы этого класса можно называть разрядными лампами с циклами в парах химических соединений.
Применение замкнутых циклов в парах галогенных соединений позволило не только увеличить концентрацию атомов многих элементов в разряде, но и использовать в кварцевых колбах разряд в парах щелочных и щелочноземельных металлов. Это объясняется тем, что атомы щелочных и щелочноземельных металлов за пределами разрядного канала воссоединяются в галогенные соединения и в виде атомов практически не достигают стенок колбы.
Буферный газ и излучающие добавки. Решающим этапом в развитии разрядных ламп с циклом в парах галогенных солей явилось предложение В. Kuhl [15.1] использовать для этой цели ртутный разряд ВД, вводя в него другие элементы для изменения спектрального распределения излучения в виде небольших добавок их йодистых соединений. Этот прием позволил создать источники с высоким выходом излучения добавок,
Понятие буферного газа впервые было введено А. Бауэром [15.2].
близкие по своим электрическим характеристикам, аналогичным ртутным лампам ВД и СВД.
В принципе мыслимо создание различных вариантов разрядных ламп с циклами галогенных соединений. Из них наиболее эффективным оказывается использование разрядов с неиз-лучающим или слабо излучающим так называемым наполняющим или буферным газом или паром при ВД или С В Д и небольшими добавками других элементов или их соединений, дающими излучение в интересующей области спектра, которые поэтому будем называть излучающими добавками.
Разряды ВД имеют в данном случае следующие преимущества перед разрядами НД.
1. Температуры всех частиц в разрядном канале достигают нескольких тысяч градусов, что оказывается достаточным не только для почти полной диссоциации большинства галогенных соединений, но и для интенсивного возбуждения атомов многих элементов, особенно металлов.
2. Важным достоинством разрядов ВД являются значительно более высокие градиенты потенциала, чем в разрядах НД, что позволяет в более широких пределах варьировать температуру колбы, а вместе с тем и давление паров в лампе.
3. При использовании разрядов ВД удается создавать источники излучения с высокой объемной концентрацией мощности и высокой яркостью на мощности от нескольких десятков ватт до нескольких десятков киловатт. Создание компактных разрядных ламп НД с подобными свойствами практически неосуществимо из-за значительно меньших значений градиента потенциала и, следовательно, меньшей концентрации мощности в разряде.
4. В дугах ВД постепенный спад температуры от канала дуги к стенкам создает благоприятные условия для воссоединения элементов в первоначальные соединения за пределами канала разряда.
5. Этому способствует также большая плотность газа или пара, затрудняющая диффузию атомов к стенкам. Иначе значительная энергия, выделяющаяся при образовании молекул, выделялась бы в виде тепла на стенках, что снижало бы КПД разряда.
6. Как показали исследования, повышение давления наполняющего - буферного газа при известных условиях способствует увеличению выхода излучения добавок из разряда. Это обстоятельство имеет важное значение для создания эффективных источников излучения с излучающими добавками и будет рассмотрено ниже.
В дальнейшем для краткости часто не будем делать различия между газом и паром.
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