ТЕПЛОФИЗИКА ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР, 2004, том 42, № 4, с. 640-652
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 537.53
ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ЭКСИМЕРНО-ГАЛОГЕННЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ НА ОСНОВЕ БРОМИДА И ЙОДИДА КСЕНОНА
© 2004 г. А. К. Шуаибов, Л. Л. Шимон, И. А. Грабовая
Ужгородский национальный университет, Украина Поступила в редакцию 10.07.2003 г.
Представлены результаты исследования выходных характеристик электроразрядного эксимерно-галогенного УФ-излучателя на смеси Хе/Бг2/12. Продольный тлеющий разряд с межэлектродным расстоянием 50 см и внутренним диаметром разрядной трубки 1.4 см зажигался при давлении рабочей смеси <1 кПа и мощности, вкладываемой в плазму, 10-350 Вт. В работе изучались вольт-амперные характеристики разряда, спектры излучения плазмы в диапазоне 190-350 нм, распределения яркости излучения молекул в зависимости от условий накачки, а также давления и парциального состава газовой смеси.
Показано, что плазма исследуемого разряда является источником широкополосного УФ-излучения на системе полос 253 нм Хе.Т, 282 нм ХеБг и 292-310 нм Бг* , к которым присоединяется излучение резонансной линии атома йода с X = 206 нм. Суммарная мощность УФ-излучения плазмы линейно растет с увеличением электрической мощности тлеющего разряда.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время источники мощного УФ-излучения моногалогенидов тяжелых инертных газов получили широкое распространение в микроэлектронике, фотохимии и медицине (в том числе и для уничтожения вируса атипичной пневмонии) [1]. Одними из наиболее мощных и эффективных источников являются эксимерно-галогенные лампы с накачкой тлеющим разрядом [2, 3]. В таких излучателях широко применяются рабочие среды на основе молекул хлора. Однако хлор представляет собой достаточно агрессивное соединение, приводящее к снижению ресурса работы соответствующих источников УФ-излучения. Поэтому актуальным является переход к использованию менее агрессивных галогеноносителей, таких, как бром и йод. При этом в балансе УФ-ВУФ излучения лампы кроме молекулярных полос эксимерных молекул и димеров галогенов значительную роль играет излучение резонансных линий атомов брома и йода [4]. При работе только с хлор и фторсодержа-щими средами УФ-диапазон 260-300 нм оказывается не заполненным излучением. Поэтому особый интерес представляет получение УФ-излучения на полосе 282 нм ХеБг(Б-Х). Дополнив данное излучение УФ-излучением Хе1(Б-Х) на длине волны 253 нм, можно сформировать континуум в спектральном диапазоне 240-300 нм. Аналогичный режим работы излучателя на монохлоридах аргона, криптона и ксенона был ранее рассмотрен в рабо-
тах [5, 6]. В случае йодсодержащих смесей континуум на основе эксимерных молекул дополняется излучением I* на X = 206 нм.
В настоящей работе приводятся результаты исследования характеристик широкополосного УФ-излучателя на смеси ксенона, брома и йода в тлеющем разряде постоянного тока.
Краткое описание методики эксперимента. Продольный тлеющий разряд постоянного тока зажигался в кварцевой разрядной трубке с внутренним диаметром 1.4 см. Расстояние между анодом и катодом лампы равнялось 50 см. В лампе применялись цилиндрические электроды из никеля длиной 1.5 см.
Излучение разряда регистрировалось с помощью монохроматора МдР-2 и фотоумножителя ФЭУ-106, которые были прокалиброваны по относительной спектральной чувствительности в диапазоне 190-400 нм. Разрядная трубка откачивалась до остаточного давления 5-7 Па. УФ-излу-чатель охлаждался вентилятором. Измерение суммарной мощности УФ-излучения проводилось по методике, приведенной в работе [7]. В области длин волн 260-400 нм мощность излучения регистрировалась с помощью прибора "Кварц-01". Для устранения влияния видимого и инфракрасного излучения перед измерительной головкой устанавливался светофильтр УФС-5 с коэффициентом пропускания 0.98 в исследуемой области длин волн. При определении полной мощности с боковой поверхности излучателя учитывались геометрические параметры, коэффициент пропускания светофильтра и коэффициент чувствительности "Кварц-01". Мощность излучения резонансной линии йода 206 нм
ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ЭКСИМЕРНО-ГАЛОГЕННЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ
641
I, мА
Рис. 1. Вольт-амперные характеристики тлеющего разряда постоянного тока в смеси Xe/B^/^ при P(Br2) = 130 Па и P(J2) = 20-30 Па, 1 - P(Xe) = 130 Па, 2 - 400, 3 - 800.
282 нм XeBr (B-X)
200 250 300 350 X, нм
Рис. 2. Спектр излучения плазмы продольного тлеющего разряда в смеси Р(Хе)/Р(Вг2)/Р(12) = 400/130/(20-30) Па при среднем токе разряда 50 мА.
рассчитывалась по соотношению интенсивностеи спектральных полос и этоИ линии, измеренных при помощи ФЭУ-106 с учетом его спектральной чувствительности как по ширине полос, так и линии. Ширина контура излучения линии 206 нм измерялась с помощью монохроматора МДР-2 с ре-шеткоИ 2400 штрих/мм и составляла примерно 0.1 нм на полувысоте контура. Пары Иода из сме-сительноИ камеры запускались в разрядную трубку до давления 20-30 Па.
Обсуждение результатов. Наиболее типичные вольт-амперные характеристики (ВАХ) продольного тлеющего разряда в смеси Хе/Вг2Д2 представлены на рис. 1. Для исследуемого разряда ВАХ в области малых разрядных токов (<20 мА) имели форму, типичную для поднормальноИ стадии тлеющего разряда, а при больших токах - для аномального разряда [8]. Стадия нормального тлеющего разряда в данных экспериментах практически не проявлялась. Увеличение давления ра-бочеИ смеси приводило к значительному росту потенциала зажигания и напряжения горения разряда. Аналогичное поведение ВАХ имело место и при увеличении парциального давления брома при фиксированных значениях давления Хе и 12.
В спектре излучения плазмы тлеющего разряда (рис. 2, спектр не приведен к относительноИ чувствительности системы регистрации излучения) наблюдалось интенсивное излучение спект-ральноИ линии Иода 206 нм и полос 253 нм Хе1(В-Х),
282 нм ХеБг(Б-Х) и 292-310 нм Бг* . Наиболее яр-коИ была полоса 282 нм ХеВг(В-Х).
Зависимость мощности излучения полосы 282 нм ХеВг(В-Х) от мощности, которая вкладывается в плазму, имела возрастающиИ характер (рис. 3). Наиболее оптимальноИ оказалась смесь Хе, Вг2 и
12 с соответствующими давлениями 400, 130 и 2030 Па. Оптимальное давление брома лежало в диапазоне 130-250 Па.
Зависимость интенсивности излучения спект-ральноИ линии атома Иода X = 206 нм от мощности, которая вкладывается в продольныИ тлею-щиИ разряд на смесях Хе, Вг2 и 12, имела возрастающиИ (близкиИ к линеИному) характер (рис. 4). И в этом случае наиболее оптимальноИ для использования была смесь Хе, Вг2 и 12 с давлениями компонентов 400, 130 и 20-30 Па. Значительное увеличение плотности паров Иода в разряде (Р > 100 Па) приводило к значительному преобладанию излу-
W Вт
УГ изл' JJ1
0 50 100 150 200 250 300 350
W Вт
ГГ вкл' ^ 1
Рис. 3. Зависимость среднеИ мощности излучения полосы 282 нм ХеВг(В-Х) от мощности, вкладываемоИ в тлеющиИ разряд на смесях: 1 - Р(Хе)/Р(Вг2)/Р(12) = = 130/130/(20-30) Па, 2 - 400/130/(20-30), 3 -800/130/(20-30).
10 ТЕПЛОФИЗИКА ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР том 42 № 4 2004
642
АЗИЗОВ,ЗЕЙН АЛОВА
I, отн. ед.
^ Вт
" вкл' " 1
Рис. 4. Зависимость интенсивности излучения резонансной линии 206 нм Р от электрической мощности разряда в смесях Р(Хе)/Р(Бг2)/Р(.Т2): 1 - 130/130/(20-30) Па, 2 - 400/130/(20-30), 3 - 800/130/(20-30).
чения I* на длине волны 206 нм и полосы 253 нм Хе1(Б-Х).
Полная мощность УФ-излучения разряда со всей поверхности разрядной трубки достигала 12-15 Вт.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Исследование характеристик электроразрядного эксимерно-галогенного излучателя на бромиде и йодиде ксенона показало, что тлеющий разряд в исследованных средах является преимущественно аномальным. В УФ-спектрах превалирует излучение полос ХеБг(Б-Х), Хе1(Б-Х) и Бг* , а также спектральной линии 206 нм I*. Все зависимости яркости полос (мощности УФ-излучения
эксимерных молекул) и интенсивности спектральной линии атома йода от мощности, вкладываемой в разряд, в диапазоне 10-350 Вт были возрастающими без признаков насыщения. Наиболее оптимальной оказалась рабочая смесь Xe, Br2 и J2 с давлениями 400, 130 и 20-30 Па. Полная мощность УФ-излучения достигала 15 Вт.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Boyd I.W., Zhang J.-Y. Photo-Induced Large Area Growth of Dielectrics wich Excimer Lamps // Materials Research Society. 2000. V. 617. P. 4.4.1.
2. Головицкий А.П., Кан C.H. Характеристики ультрафиолетового эксимерного излучения непрерывного тлеющего разряда низкого давления // Опт. и спектр. 1993. Т. 75. Вып. 3. С. 604.
3. Шуаибов А.К., Дащенко А.И., Шевера ИВ. УФ-ВУФ эксимерный излучатель с накачкой поднормальным тлеющим разрядом // Квантовая электроника. 2001. Т. 31. № 4. С. 371.
4. Шуаибов А.К., Шимон Л.Л., Грабовая И.А. Образование молекул XeJ(B) и J2(B) в стационарной электроразрядной плазме на смеси ксенона с парами йода // Физика плазмы. 2004. № 8. С. 763.
5. Шуаибов А.К., Дащенко А.И., Шевера И В. Много-волновый эксимерный излучатель низкого давления // Журн. прикл. спектр. 2001. Т. 68. № 2. С. 275.
6. Шуаибов А.К., Дащенко А.И., Шевера И В. Широкополосный излучатель низкого давления на хлоридах аргона, криптона и ксенона // Квантовая электроника. 2002. Т. 32. № 3. С. 279.
7. Шуаибов А.К., Шимон Л.Л., Дащенко А.И., Шевера И В. Эксимерный излучатель низкого давления для спектральной области 170-310 нм // ПТЭ. 2002. № 1. С. 104.
8. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. 590 с.
УДК 541.13
ПЛОТНОСТЬ И ПАРЦИАЛЬНЫЙ МОЛЬНЫЙ ОБЪЕМ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ НИТРАТА НИКЕЛЯ ПРИ ВЫСОКИХ ПАРАМЕТРАХ СОСТОЯНИЯ
© 2004 г. Н. Д. Азизов, А. Б. Зейналова
Азербайджанская государственная нефтяная академия, г. Баку Поступило в редакцию 01.07.2003 г.
Эффективное использование водно-солевых растворов в энергетике при проектировании и эксплуатации энергетических установок на тепловых и атомных станциях, а также в геохимии и химической промышленности требует наличия достоверной информации о теплофизических свойствах и, в частности, о плотности этих систем в широ-
ком диапазоне параметров состояния. Данная работа является продолжением цикла комплексных исследований теплофизических свойств водных растворов электролитов при пов
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.