Научный архив: статьи

В работе предложена методика расчета давления компонентов амальгамы цезия, учитывающая отклонения от закона Рауля при низких рабочих температурах этого сплава. Реализация предложенного алгоритма расчета давлений паров компонентов над амальгамой цезия позволяет прогнозировать механизм пробоя в части основного ионизируемого компонента, формирующего пробой межэлектродного промежутка газоразрядной лампы.

Проведены численные эксперименты для исследования влияния геометрических (диаметр разрядного канала, межэлектродное расстояние), электрических (удельная электрическая мощность, средняя мощность периодически следующих импульсов) и физических параметров (давление наполнения, состав плазмообразующих сред) разрядов в ксеноне и криптоне на спектрально-энергетические характеристики импульсных источников излучения. Получен широкий набор данных по параметрам разрядов, включая температурные поля в разряде и спектральные распределения излучения. Определены условия, при которых может быть обеспечен заданный уровень пиковой силы излучения в УФ-области спектра. Указаны диапазоны частот следования импульсов и средних электрических мощностей, обеспечивающих выполнение поставленных требований по выходу УФ-излучения. Дана оценка влияния эффекта обратимой непрозрачности кварца на мощность коротковолнового излучения. Результаты расчетов подтверждены в ходе экспериментальных работ.

Выполнены исследования цезиевого импульсно-периодического разряда в широком диапазоне его параметров на двух лампах с горелками одного диаметра (5 мм), но с разным межэлектродным расстоянием (55 и 22 мм). Обнаружено, что такое уменьшение длины столба плазмы приводит к существенному изменению свойств разряда. На более длинной горелке при повышении давления контракция столба разряда происходит с локализацией плазменного шнура у стенки разрядной трубки, и при дальнейшем увеличении давления наблюдается значительное возрастание светоотдачи. На короткой горелке контракция происходит при меньших давлениях (удельных мощностях) с локализацией плазменного шнура по оси трубки, и не наблюдается увеличения светоотдачи с последующим ростом давления.

Представлены результаты исследования влияния пиковой и средней электрической объемной плотности мощности на эффективность излучения и яркостную температуру в бактерицидном диапазоне спектра 200–300 нм. Получена линейная зависимость изменения КПД излучения в диапазоне от 5,1 до 8,4 % при росте средней объемной плотности мощности от 177 до 390 кВт/см3. Зависимость яркостной температуры в указанной области спектра от пиковой объемной плотности мощности представляет собой логарифмический характер с уменьшением скорости роста при приближении к 9 кК. Такой эффект может быть связан как с запиранием излучения парами испаренного кварца, так и с экранированием УФ-излучения внешними слоями плазмы.

Проведен анализ спектров рекомбинационного континуума в цезиевом сильноточном импульсно-периодическом разряде высокого давления. Он показал, что в широкой области практически интересных режимов реабсорбция излучения континуума и радиальная неоднородность плазменного столба слабо влияют на интегральные спектры континуума. Из этих спектров для достаточно плоских распределений параметров плазмы определены температура на оси и концентрация. Экспериментально показана обратно-пропорциональная зависимость сечения излучательной рекомбинации от энергии рекомбинирующего электрона вплоть до энергий 1,3 эВ. Обнаружено появление значительного поглощения ультрафиолета сапфировой трубкой в диапазоне 350–400 нм после работы при больших энерговкладах в импульсе.

Представлены результаты исследования влияния организации инициирования разряда на долговечность импульсной газоразрядной трубчатой лампы в спектральном диапазоне 200–300 нм. При последовательной схеме инициирования энергия излучения лампы снижается на 50 % от начального значения за 600 тысяч импульсов, что объясняется развитием слаботочного разряда по образующей разрядной колбы лампы, обращенной к «земляной» поверхности установки, и воздействию на нее повышенных тепловых и радиационных потоков на стадии формирования сильно-точного разряда. За счет поддержания слаботочного плазменного канала, стабилизированного по оси лампы, получено снижение скорости оптической деградации оболочки лампы в 8–10 раз при наработке в 1 млн импульсов.