 |
 |
 |
 |
р,мм рт.ст.
10 10
Ш,9им | |||
1 М f | 25J,7hm |
2 f Б 10 1 10
Рис. 3.1. Расчетные значения потоков излучения резонансных линий ртути в зависимости от давления паров ртути:
- ---без учета ударов II рода;
- - с учетом ударов II рода; dp
= 32 мм: /=3 А
ог
Рис. 3.2. Схема возбуждения и излучения видимого триплета ртути без учета ступенчатых процессов
Последний интеграл равен общему числу электронов на единицу длины трубки Ne.
Подставляя значение gqi из (3.4) и (3.7), получаем
Olpes = hVpe3noNel,83- 10 • Qoimax exp[{eUoi/kTe)]. (3.8)
Формула (3.8) связывает абсолютную величину излучения резонансных линий разряда с атомными константами и электрокинетическими характеристиками разряда. Она была проверена при расчете абсолютных значений потоков излучения натриевых ламп и дала очень хорошее совпадение с опытом [0.7]. Таким образом была доказана правильность исходных положений и впервые указан новый путь для количественного расчета излучения разряда НД. Подчеркнем, что по этому методу при отсутствии вторичных процессов поток излучения спектральных линий не зависит от концентрации возбужденных атомов и их распределения в объеме и определяется только числом возбуждающих соударений.
Расчет абсолютных значений потоков излучения резонансных линий ртути в зависимости от давления, выполненный этим Методом В. А. Фабрикантом, позволил сделать ряд важных выводов (рис. 3.1).
Впервые было обращено внимание на то, что в ртутном разряде при давлениях ниже 0,67 Па (5-10- мм рт. ст.) поток излучения линии 184.9 нм должен превосходить поток линии
s If
253,7 нм. Главная причина этого заключается в различии формы функций возбуждения в пользу линии 184,9 нм.
Наличие максимума с ростом давления объясняется ростом Пе и падением Те. Рост потока излучения линии 253,7 нм с ростом давления довольно резко обгоняет поток излучения линии 184,9 нм за счет различия в потенциалах возбуждения в пользу линии 253,7 нм.
Излучение нерезонансных линий. Рассмотренный выше метод позволяет рассчитывать также излучение нерезонансных линий, при этом, если с верхнего уровня возможны переходы атома не на один, а на несколько уровней, расчет ведут аналогично, но уже для суммы потоков излучения всех спектральных линий, начинающихся с данного верхнего уровня 2 (рис. 3.2):
20i(vj) zvi= \z,Mdr, о
(3.9)
где 7=ппао2-
Влияние различных факторов на точность расчета. Наибольшее влияние на точность расчета оказывает ход /е при t/f/oi, поскольку в этой области энергий /е круто спадает (см. [0.1, 0.2J)-.
Эксперименты и теоретические оценки показали, что во всех исследованных случаях (разряды в парах ртути, кадмия, в чистых инертных газах и в смеси паров ртути с инертными газами) при давлениях, когда Яе-Стр, максвелловское распределение сохраняется до энергий, меньших энергии возбуждения атомов, а в области больших энергий концентрация электронов ниже максвелловской [3.2]. Дефицит быстрых электронов возрастает с давлением инертного газа и увеличением его атомарной массы. Более подробно см. в [3.2, 3.3, 3.7].
В [3.5] показано, что в условиях ЛЛ реальную функцию fe(e) можно аппроксимировать следующей формулой:
/Лв)=
\ 2nkT,
ехр(-ЕеВД при s,<ej
exp (- eJkT) exp
0+a) (e-ei)
\ kTe 1
при s > e.
гдее1 = 4,7эВ; a=Vl,5J(2b-l); f>=l+2 тТ:
At e"e
Y, = 1.58-l0-p /«,; £, B/cm; p. Па; Г„ эВ; n
(3.10)
Рис. 3.3. Схема, поясняющая расчет яркости и силы излучения с учетом диффузии излучения в разряде
Расчет при наличии вторичных процессов и переизлучения.
С ростом давления и плотности тока существенное влияние на излучение начинают оказывать вторичные процессы, включая переизлучение. Расчет становится более сложным.
Влияние переизлучения на оптические характеристики столба. Переизлучение (реабсорбция) спектральных линий в разряде оказывает существенное влияние на форму линий излучения, выходящего из разряда, на распределение излучения в объеме разряда и на распределение выходящего излучения в пространстве, а в ряде случаев также и на величину потока излучения.
Подчеркнем, что реабсорбция особенно существенна для резонансных линий, так как концентрация нормальных атомов, поглощающих это излучение, в столбе разряда обычно на несколько порядков больше, чем концентрация возбужденных атомов. Реабсорбция нерезонансных линий, особенно оканчивающихся на метастабильных уровнях с низкими потенциалами возбуждения, в столбе разрядов с высокой степенью концентрации возбужденных атомов весьма значительна, и ее также необходимо упитывать.
В стационарном состоянии при отсутствии процессов, переводящих возбужденные атомы на другие энергетические уровни
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