 |
Электрический разряд в газах и парах металлов, механизм возникновения ОИ при газовом разряде
|
|
|
|
Характер и механизм электрического разряда в газах и парах металлов зависят главным образом от: а) свойств среды; б) приложенного напряжения; в) плотности тока.
Инициатором тока в электрической цепи, содержащей газовый промежуток, являются электроны, которые должны переходить с поверхности катода в газ, а из газа – в анод. Выход электрона с поверхности твердого проводника требует затраты энергии на преодоление потенциального барьера, существующего на границе между электродом и газом. Эту энергию называется «работой выхода», уменьшение которой можно достичь следующими мерами:
1) подогреванием электродов (температурная эмиссия);
2) покрытием катода активирующим веществом, повышающим эмиссионные свойства катода;
3) напряженностью поля (автоэлектронная эмиссия).
Процесс прохождения электрического тока в газовой среде называют электрическим разрядом.
Плотность разрядного тока зависит от напряжения.
Различают три основные формы разряда:
- тихий разряд (плотность тока j до 10-6 А/см2);
- тлеющий разряд (j = 10-4 … 10-2 А/см2);
Статическая вольтамперная характеристика газоразрядного промежутка имеет следующий вид (рис.2.2.1) 
. Рабочим режимом источников излучения является дуговой разряд.
В столбе разряда низкого давления основными процессами передачи являются возбуждение и ионизация атомов. Возбужденные атомы, возвращаясь в состояние с меньшей энергией, испускают избыток энергии в виде фотонов, которые покидая разряд, уносят энергию с собой.
Атомы каждого элемента имеют совершенно определенные, присущие только им энергии возбужденных состояний, и поэтому испускают только лишь фотоны определенной частоты.
Интенсивность отдельных линий зависит от давления, тока, диаметра трубки и т.д., но всегда имеется определенная совокупность линий, присущих только данному элементу.
|
|
|
Таким образом, подбирая род газа или пара и условия разряда (давление, напряженность поля), мы можем получать различные спектры излучения с различным распределением интенсивности.
14.Стабилизация режима дугового разряда газоразрядных ламп
Все газоразрядные источники низкого, высокого и сверхвысокого давления работают а режиме дугового разряда. Его вольтамперная характеристика (ВАХ) имеет вид.
Падающая ВАХ дугового разряда делает его неустойчивым. Если дуговой разряд не ограничивать, то из-за большого тока электроды лампы разрушаются.
Для ограничения тока в цепь питания последовательно с лампой включают сопротивление, которое называют балластным сопротивлением (рис.2.2.4).
Рассмотрим условия стабилизации дугового разряда при питании лампы от сети постоянного тока (балластное сопротивление должно быть активным) (рис.2.2.5).
Разряд будет протекать устойчиво, если
Uс = Uл + Iл Rб (2.2.2)
Rб + 
> 0 (2.2.3)
 |
где
Rдиф tgb – дифференциальное сопротивление разряда (эта величина отрицательная).
Пусть кривая 1 – вольтамперная характеристика газового промежутка, а линия 2 – вольтамперная характеристика балластного сопротивления.
Линия 3 получается как Uc-Uб, тогда Uc-Uб должно равняться Uл. В точках А и В удовлетворяется первое из двух условий стабилизации разряда. Но лишь в точке В, для которой tgb < tga = Rб, удовлетворяются оба условия, т.е. устойчивый режим будет лишь в точке В. Это очевидно, т.к. возрастанию разрядного тока в точке А ничто не препятствует, т.е. при 
=IА+ 
имеем Uc > Uл+Iл Rб, что приводит к мгновенному (t = 10-5с) развитию разряда до состояния, характеризующего на графике точкой В. Дальнейшее увеличение разрядного тока невозможно, т.к. при 
получаем
Uл + IлRб > Uс.
|
|
|
|
|
|
