Контрольная работа: Положительный столб тлеющего и дугового разрядов

где V-объем ПС,N_k - усредненная по сечению ПС концентрация возбужденных частиц газа в квантовом состоянии "k”, выраженная через скорость накачки этого состоянияF_k:

. (23)

Примеры диаграмм энергетических уровней атомарных ртути и натрия, парты которых наиболее широко используются в газоразрядных источниках света, и возможные квантовые излучательные переходы между уровнями показаны на рис. 5 и 6.

При повышении давления (концентрации) газа (или паров металла) следует учитывать возможность образования некоторыми газами и парáми металлов димеров, например, натрий склонен к образованию димераNa₂, инертные газы-возбуждённыхдимеров типа Ar₂^*. Диаграмма уровней димераNa₂ и спектр его излучения показаны на рис.7.

Рис. 1. Распределение плотности заряженных частиц по радиусу ПС в диффузионном режиме (а) и кривая для определения электронной температуры Т_е в плазме ПС (б).

Рис. 2. Зависимость концентрации метастабильных атомов N_m в ПС от концентрации электроновn_e (плотности разрядного тока j).

Рис. 3 Параметры плазмы ПС в бинарной смеси основного газа А и легкоионизируемого примесного газа В. Зависимости Т_е, E_z, концентраций заряженных частиц, коэффициентов ионизации компонентов смеси α и доли ионов компонентов θ от давления (концентрации) атомов примесного газа В. р_А'<р_А''<р_А'''

положительный столб дуговой разряд

Рис. 4. Явление катафореза при разряде постоянного тока в бинарной смеси основного газа А и легкоионизируемого примесного газа В. (а) - распределение N_B (z): I-зона линейного снижения концентрации N_B, II-зона экспоненциального снижения концентрации N_B, III-зона отсутствия примесного газа, (б) и (в) - примеры технического использования катафореза для очистки газов (б) и для создания однородного по z распределения паров металла В в разрядной трубке лазера на парах металла (в).

-капилляр (область ПС), 2-испаритель, 3-конденсатор паров ("холодильник”)

Рис.5. Диаграмма энергетических уровней атома ртути. Приведены значения длин волн переходов в нм.

Рис. 6. Диаграмма энергетических уровней атома натрия. Приведены значения длин волн переходов в нм.

Рис. 7. Спектр излучения наиболее интенсивных резонансных линий излучения натрия при низком давлении (а), диаграмма энергетических состояний димераNa₂ в возбужденном состоянии (эксимерNa₂*) и основном состоянии (Na₂) ₀ (б) и "уширенный" спектр излучения натрия при высоком (порядка атмосферного) давлении (в).

Литература

1. Евтихеев Н.Н., Евтихеева О.А., Компанец И.Н., Краснов А.Е., Кульчин Ю.Н., Одиноков С.Б., Ринкевичус Б.С. Информационная оптика. / М.: МЭИ, 2010. - 516 с.

. Волноводная оптоэлектроника. Под ред.Т. Тамира / М.: Мир, 2011. - 575 с.

. Интегральная оптика. Под ред.Т. Тамира / М.: Мир, 1978. - 344 с.

. Унгер Х.Г. Планарные и волоконные оптические волноводы / М.: Мир, 1980. - 656 с.

. Семенов А.С., Смирнов В.Л., Шмалько А.В. Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации / М.: Радио и связь, 2010. - 225 с.

. Гончаренко А.М., Редько В.П. Введение в интегральную оптику / Минск: Наука и техника, 1975. - 152 с.

. Введение в интегральную оптику. Под ред.М. Барноски / М.: Мир, 1977. - 367 с.

. Клэр Ж.-Ж. Введение в интегральную оптику / М.: Сов. Радио, 1980. - 104 с.