Экспериментальные исследования разряда в парах ртути и инертных газов и разработка мощного источника УФ излучения

• Автор: Кузьменко, Михаил Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 142 с.

Введение.
Содержание

Глава 1. Обзор литературы
1.1. Влияние УФ излучение на живые организмы
1.2. Характеристики газоразрядных источников УФ излучения
1.3. Ртутный разряд низкого давления как источник УФ излучения.
1.3.1. Процессы возбуждения и релаксации атомов ртути в разряде.
1.3.2. Особенности разряда низкого давления в смеси паров ртути и инертного газа
1.3.3. Влияние модуляции тока на параметры разряда в парах ртути и инертного газа.
1.4. Импульсно-периодический разряд в виде волны ионизации._
1.4.1. Введение
1.4.2. История исследований высокоскоростных волн ионизации
1.4.3. Особенности формирования и распространения ВВИ
1.4.4. Применение разряда в виде ВВИ
1.5. Особенности разработки источников излучения высокой мощности
1.5.1. Положительный столб при повышённрй мощности разряда
1.5.2. Применение амальгамы в источниках УФ излучения низкого давления
1.5.3. Приэлектродные процессы и электроды разрядных источников излучения низкого давления
1.6. Выводы
Глава 2. Экспериментальные установки и методики измерений.
2.1 Экспериментальные установки
2.1.1. Экспериментальная установка для исследования характеристик разряда низкого давления в смеси паров ртути и инертных газов на переменном токе.
2.1.3. Экспериментальная установка для исследования наносекундного импульсно-периодического разряда в смеси Щ-Аг
2.2. Методики измерений
2.2.1. Измерение электрических параметров разряда
2.2.2. Измерение относительного спектрального распределения излучения
2.2.3. Измерение абсолютной мощности УФ излучения
2.2.4. Измерение температуры электрода
2.2.5. Измерение тока термоэмиссии катода
2.2.6. Методика отбраковки стартеров
2.2.7. Методика измерения давления насыщенных паров ртути над амальгамой.
Глава 3. Экспериментальные результаты и их обсуждение
3.1 Электрические и излучательные параметры разряда низкого давления от тока разряда и давления паров ртути при средней мощности разряда менее 120 Вт
3.1.1. Характеристики ртутного разряда низкого давления на переменном токе с частотой 50 Гц мощностью менее 120 Вт
3.1.2. Излучение импульсно-периодического разряда наносекундной длительности в смесях паров ртути и аргона
3.2. Давление насыщенных паров ртути над амальгамами различных составов от температуры
3.3 Конструкции используемых катодов и измерение тока термоэмиссии катодов
3.3.1. Конструкция катода
3.3.2. Ток термоэмиссии мощного катода
3.3. Электрические и излучательные характеристики разряда повышенной мощности на промышленной частоте
3.3.1. Зависимость параметров разряда от давления паров ртути
3.3.2. Зависимость параметров разряда от давления инертного газа.
3.3.3. Зависимости параметров разряда от состава смеси инертных газов.

3.3.4. Параметры амальгамной бактерицидной лампы мощностью 180 Вт
Параметры партии ламп
Зажигание амальгамной бактерицидной лампы в стартерной
схеме
Работа лампы в макете установки по обеззараживанию воды_
3.4. Особенности разряда низкого давления при повышенной частоте
3.4.1. Изменение формы излучения, тока и напряжения разряда повышенной частоты
3.4.2. Влияние частоты разряда на зависимость излучения амальгамной лампы от ее температуры
3.4.2. Изменение КПД разряда
3.5. Обсуждение результатов
3.5.1. Влияние плотности тока разряда и состава рабочей среды на излучение при переходе 63Р1—>6^0 атома ртути
3.5.2. Особенности разряда, возбуждаемого наносекундными импульсами

3.5.3. Использование разряда низкого давления как источника бактерицидного излучения
Заключение
Литература

эксперименты с Ne-Ar и Не-Ar смесями с содержанием Ne от 0 до 100%, Не -0+30%, однако экспериментальные данные приведены очень кратко. Более полно они приводятся в [108, 109]. В этих работах исследуются
характеристики не положительного столба разряда, а всего излучателя в целом. Так как в тяжелом газе (Кг) уменьшаются приэлектродные потери, то исследуются смеси Ar с Ne, Не и Кг. Для лампы 40 Вт максимальная эффективность получена при содержании неона в смеси -50% [108].
Низкое давление инертного газа позволили получить большую удельную мощность исследователям фирмы Brown Boveri [110, 111]. В созданном в этой фирме источнике бактерицидного излучения давление инертного газа составляет всего 0.25 торр, что позволяет достигать мощности бактерицидного излучения до 400 Вт при длине лампы 4 м [110]. Предлагаемые потребителю излучатели имеют срок службы 3000 ч при спаде излучения 50% к концу срока службы. Питание одной такой лампы осуществляется блоком питания весом 30 кг. Температура поверхности колбы лампы диаметром 10-15 мм составляет 180-200°С [111]. Повышение выхода излучение в данном случае происходит не только за счет уменьшения давление инертного газа. Как указано в патенте [112] в данном источнике вследствие повышенной температуры в столбе разряда, доплеровское уширение уменьшает пленение резонансного излучения и позволяет работать при бо'лыних давлениях паров ртути. Давление паров ртути поддерживается на постоянном уровне при помощи системы термостатирования резервуара со ртутью. Для источник бактерицидного излучения изменение давления и состава газа может, при увеличении излучения разряда, значительно уменьшить срок службы электрода [113]
Отказ от электродов позволили применить тяжелый инертный газ при малом давлении (Кг, 0.25 торр) в безэлектродной бактерицидной лампе фирмы Osram [114], представляющую собой замкнутую тороидальную конструкцию с двумя возбуждающими разряд сердечниками. При этом при диаметре лампы 54 мм ток достигает 7.1 А на частоте 250 кГц и при мощности лампы 140 Вт.
Проведенный обзор литературы показал, что ртутный разряд повышенной мощности изучен меньше, чем маломощный разряд. Необходимо применять специальные приемы для обеспечения высокого КПД разряда при его повышенной мощности. При этом могут возникать дополнительные особенности разряда, которые необходимо учитывать.
1.5.2. Применение амальгамы в источниках УФ излучения низкого давления
Как было указано ранее (п.п. 1.3.2, 1.5.1), эффективность
преобразования электрической энергии в УФ бактерицидное излучение является немонотонной функцией от давления ртути в разряде. Существует некоторое оптимальное давление 1+20 мторр.