Эмиссионные свойства углеродных волокон и катодолюминесцентные источники света на их основе

• Автор: Лешуков, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Долгопрудный
• Количество страниц: 146 с. : ил.

Глава 1. Автокатоды на основе углеродных материалов
1.1. Конструкционные углеродные материалы
1.1.1. Высокопрочный графит
1.1.2. Пироуглерод
1.1.3. Стеклоуглерод
1.1.4. Эмиссионные свойства конструкционных углеродных материалов
1.2. Углеродные наноматериалы
1.2.1. Методы синтеза углеродных наноструктур
1.2.2. Эмиссионные свойства углеродных наноструктур
1.2.3. Особенности работы автокатодов из углеродных наноматери- 25 алов в условиях технического вакуума
1.3. Углеродные волокна
1.3.1. Пиролитические углеродные волокна
1.3.2. Пековые углеродные волокна
1.3.3. Полиакрилонитрильные углеродные волокна
1.3.4. Эмиссионные свойства углеродных волокон
1.4. Источники света с автокатодом из углеродных материалов
1.4.1. Плоские источники света
1.4.2. Источники света с аксиальной конструкцией
1.4.3. Пальчиковые катодолюминесцентные лампы
Глава 2. Методика и техника эксперимента
2.1. Характеристики излучения оптического диапазона
2.1.1. Основные понятия и величины светотехники и колориметрии
2.1.2. Стенд для измерения спектрально-яркостных характеристик
2.1.3. Методика оптических измерений
2.1.4. Регистрация временных параметров излучения ламп
2.2. Методика эмиссионных испытаний автокатодов
2.2.1. Измерения и анализ вольт-амперных характеристик
2.2.2. Проведение долговременных автоэмиссионных испытаний
2.2.3. Измерительный стенд

Глава 3. Плазмохимическая обработка пучков углеродных волокон
3.1. Действие коронного разряда на углеродные волокна
3.2. Установка для травления коронным разрядом
3.3. Обработка коронным и искровым разрядом
3.4. Эмиссионные характеристики обработанного пучка волокон
Глава 4. Моделирование электронно-оптической системы с
автокатодом
4.1. Выбор метода численного моделирования
4.1.1. Метод граничных элементов
4.1.2. Метод конечных разностей
4.1.3. Метод конечных элементов
4.2. Модель автокатода на основе пучка углеродных волокон
4.3. Моделирование оптимальной электронной оптики
Глава 5. Прототипы приборов с автокатодом из углеродных волокон
5.1. Катодолюминесцентная пальчиковая лампа
5.1.1. Конструкция и технология сборки электронного прожектора
5.1.2. Вольт-амперные характеристики пальчиковых ламп
5.1.3. Схема управления катодолюминесцентными лампами
5.1.4. Спектрально-яркостные характеристики ламп
5.1.5. Временные характеристики ламп
5.2. Модуль динамической подсветки ЖК экранов
5.3. Модуль экрана низкого разрешения с индивидуальным управлением 130 каждой лампы
Заключение
Список литературы

Актуальность темы. Источники света являются неотъемлемой частью нашей жизни. Потребность в искусственном освещении и средствах отображения информации постоянно возрастает. Создается огромное количество световых систем, проектируемых с учетом специфических требований к цветопередаче, уровню яркости и освещенности. Известен широкий класс источников света: это — традиционные лампы накаливания, галогенные и люминесцентные лампы (для освещения внутри помещений и световой рекламы), газоразрядные лампы высокого давления (освещение просторных площадок и улиц), полупроводниковые (LED) и органические (OLED) светодиоды (системы подсветки, светоэлементы видеоэкранов), катодолюминесцентные лампы. Тем не менее, любой источник света обладает каким-либо характерным недостатком, например, неидеальным спектром излучения, большим временем готовности к работе, недостаточным КПД. Поэтому непрерывно идет поиск новых источников света и совершенствование имеющихся технологий.
Катодолюминесцентные источники света широко применяются в виде электронно-лучевых трубок в мониторах и телевизорах. С развитием электровакуумных технологий, а именно направления автоэмиссионных технологий, открываются новые области применения, где катодолюминесцентные источники света могут реализовать свои преимущества. Идут интенсивные исследования в области создания плоских автоэмиссионных дисплеев [1] и катодолюминесцентных пальчиковых ламп [2] на основе автоэмиссионных катодов. К наиболее привлекательным свойствам источников света с автокатодами следует отнести их высокую экологичность, широкий диапазон рабочих температур, высокую устойчивость к механическим вибрациям, низкую инерционность, широчайший диапазон цветности и высокую долговечность. Благодаря применению автокатода электронный прожектор катодолюминесцентного источника света не имеет греющихся частей.
С целью практического использования исследуются автоэмиссионные свойства различных материалов. Особое место в этих исследованиях занимают углеродные материалы [3]. Было создано и изучено много различных видов углеродных материалов, в том числе углеродных волокон. Несмотря на расширение номенклатуры перспективных углеродных материалов для

Максимум функции У(Х) приходится на длину волны X = 555 нм.
Максимальная спектральная чувствительность Ктт = 683 .
Максимум функции У'(Х) приходится на длину волны X = 507 нм.
Максимальная спектральная чувствительность Ктш
Световая система величин
Световой поток— мощность световой энергии, эффективная величина:
Л '
Единица светового потока — люмен (лм); 1 лм соответствует световому потоку, излучаемому в единичном телесном угле точечным изотропным источником с силой света 1 кандела (определение канделы будет дано ниже). Монохроматический световой поток
Ф(МЛ)=Кжф.(Л,<*Л)Ул=6*3 Ф ХШ)У,.
Световой поток сложного излучения: с линейчатым спектром
Ф = 68з£ф

со сплошным спектром

ф=683 Ф1Л(Я)У(Я)ая,

где п — число линий в спектре; ФЫ(Я) — функция спектральной плотности потока излучения.
Сила света точечного источника — пространственная плотность светового потока:
с!Ф
с!П'
Кандела (кд) — единица силы света. Кандела равна силе света, испускаемого в перпендикулярном направлении с площади в 1/600000 м2 черного тела при температуре затвердевания платины Т = 2045 К и давлении 101325 Па.
Яркость тела или участка его поверхности в направлении а — это отношение силы света в направлении а к проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению (см. рис. 2.2):