Эффективный источник ультрафиолетового излучения на основе разряда низкого давления

• Автор: Свитнев, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.09.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 163 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Анализ литературы по проблематике диссертации
1.1. Классификация УФ-излучения
1.2. Обеззараживание УФ-излучением
1.3. Источники УФ-излучения на основе дугового разряда низкого давления
1.4. Источники излучения на основе индукционного разряда
низкого давления
1.5. Емкостной и индукционный разряды в безэлектродных лампах
1.6. Трансформаторная модель индукционного разряда
1.7. Система уравнений, описывающая поведение ртутно-аргоновой плазмы низкого давления
1.8. Уширение спектральных линий и перенос резонансного излучения ртути
1.9. Функция распределения электронов по энергиям в ртутноаргоновом разряде низкого давления
1.10. Заключение к анализу литературы
2. Разработка замкнутой математической модели индукционной
УФ-лампы
2.1. Объект исследований - трубчатая индукционная безэлектродная лампа
2.2. Механизм накачки ВЧ-мощности в плазму индукционного разряда. Связь тока в индукторе и условий разряда с подводимой мощностью
2.3. Система баланса образования и разрушения возбужденных атомов в условиях плазмы индукционного ртутно-аргонового разряда
2.4. Численное решение уравнения Бибермана-Холстейна в ртутно-

аргоновой плазме низкого давления
2.5. Численное решение кинетического уравнения Больцмана в ртутно-аргоновой плазме низкого давления
2.6. Разработка алгоритма расчета основных параметров плазмы индукционного разряда низкого давления с использованием замкнутой математической модели
2.7. Обзор основных допущений, принятых в математической модели. Диапазон условий разряда, обеспечивающих корректную работу модели
2.8. Результаты математического моделирования поведения индукционной УФ-лампы при различных условиях разряда
2.9. Заключение к главе
3. Экспериментальные исследования зависимости КПД генерации УФ-излучения от мощности лампы для колб малых диаметров
3.1. Экспериментальная установка и описание методики измерений
3.2. Результаты экспериментальных исследований ламп диаметром 38 мм и 32 мм. Сопоставление экспериментальных данных с расчетными
3.3. Заключение к главе
4. Заключение по проделанной работе
5. Список литературы

Введение
Актуальность темы диссертации
Газоразрядные лампы, использующие принцип индукционного возбуждения разряда низкого давления в смеси паров ртути и инертного газа являются весьма молодым и перспективным направлением источников ультрафиолетового излучения. Их отличает большой срок службы (до сотен тысяч часов), низкие давления инертных газов (0.1-0.3 Topp), на которых достигается высокий КПД генерации излучения на длинах волн 184.9 нм и 253.7 нм, возможность работать на высоких мощностях 150-500 Вт. Особый интерес представляют линейные (трубчатые) индукционные ртутные лампы без магнитного усиления (ферромагнитных сердечников или магнитопроводов), которые отличаются высоким КПД генерации ультрафиолетового излучения и большим сроком службы (до 60000 ч). Они могут использоваться, например, в установках для обеззараживания воды или воздуха, с успехом заменяя короткоживущие источники ультрафиолетового излучения на основе газоразрядных ламп с внутренними электродами. В связи с этим, представляют несомненный интерес экспериментальные и теоретические исследования газоразрядных индукционных бесферритных источников ультрафиолетового излучения при различных режимах работы.
В настоящей работе в качестве объекта исследований была выбрана трубчатая бесферритная индукционная УФ-лампа, наполненная смесью аргона (давление около 10-50 Па) и ртути (около 1 Па). Отличительная особенность данного источника излучения заключается в том, что индуктор охватывает разрядную колбу по ее периметру, т.е. провода обмотки индуктора идут вдоль оси колбы. От других бесферритных индукционных ламп данный источник излучения выгодно отличает простота конструкции и технологичность. Длина ламп обычно составляет 30-50 см, диаметр - 3-7 см. Разряд в лампе возбуждается на частотах порядка нескольких МГц при мощностях 150-500 Вт. Данный тип

Тип 4. Колба с вогнутой полостью, в которой размещен индуктор, намотанный на ферромагнитном сердечнике (рис.1.17).
Рис. 1.17. Индукционная лампа с полостью, индуктивной катушкой и ферромагнитным сердечником. 1 —колба; 2- люминофор, 3 —защитное покрытие, 4 — боковые стенки полости, 5-дно колбы, 6 - отражающее покрытие, 7 - полость штенгеля, 8 — верхние стенки полости, 9 — индуктивная катушка, 10 — сердечник, 11, 12 и13 — охлаждающая индуктор структура, 14 — амальгама, 15 — стеклянные палочки,
удерживающие амальгаму.
Подобные лампы, обычно, питаются током с частотой 100-500 кГц. При питающей частоте >5 МГц ферритовый магнитопровод, как правило, не применяется [52]. Характерный диапазон мощностей 10-500 Вт.
Тип 5. Разрядная цилиндрическая трубка с двумя расположенными на ее оси полостями, в каждой из которых размещен индуктор, намотанный на ферромагнитном сердечнике (рис.1.18).
30 ст
Рис. 1.18. Эскиз мощной индукционной лампы с двумя симметричными полостями.