автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.07, диссертация на тему:Экспериментальное исследование источника вакуумного ультрафиолетового излучения на основе ртутного разряда низкого давления с высокой плотностью тока

На правах рукописи

Шунков Юрий Евгеньевич

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИСТОЧНИКА ВАКУУМНОГО УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ РТУТНОГО РАЗРЯДА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ С ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТЬЮ ТОКА

05.09.07 - светотехника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 9 АПР 2015

Москва-2015

005568251

005568251

Работа выполнена на кафедре «Светотехника» федерального государственного • бюджетного: образовательного учреждения высшего профессионального ' . образования V «Национальный исследовательский университет «МЭИ».

Научный руководитель: ■.:: Попов; Олег ;,Алексеевич,- доктор

технических наук, доцент, профессор кафедры «Светотехника» " ' ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ»

Официальные оппоненты: Кралькина Елена Александровна,

доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудник кафедры физической электроники Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Прикупец Леонид Борисович,

кандидат технических наук, старший научный сотрудник, заведующий лаборатории ВНИСИ им. С.И. Вавилова

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Рязанский

государственный радиотехнический университет», г. Рязань.

Защита состоится 18 июня 2015 года в 16 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д-212.157.12 ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский университет «МЭИ» по адресу 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 13, аудитория Е-513.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИУ «МЭИ» и на сайте www.mpei.ru.

Автореферат разослан &£ апреля 2015 года

Ученый секретарь диссертационного совета Д212.157.12 к.т.н. доцент

Ремизевич Т.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации.

Спектр ртутного разряда низкого давления р<1 мм.рт.ст. содержит две интенсивные резонансные линии на длинах волн 253,65 и 184,95 нм, соответствующих ультрафиолетовому (УФ-С) и вакуумному (ВУФ) излучению. К вакуумному УФ излучению относится излучение с длиной волны меньше 200 нм, которое поглощается в воздухе молекулярным кислородом с образованием озона. Крупные масштабы современных промышленных производств и возникающие в данной связи вопросы поддержания экологического равновесия требуют разработки и внедрения эффективных методов очистки газовых сред. Многие применяемые в современной промышленности технологические процессы требуют использования материалов и заготовок высокой чистоты. Специфика такого рода задач не позволяет допускать загрязнение поверхности используемых образцов. Ряд перспективных технологий, направленных на решение указанных задач, связаны с использованием излучения УФ-С и ВУФ диапазонов.

Давно известен бактерицидный эффект, которым обладает излучение с длинами волн 200-300 нм. Для систем обеззараживания применяются мощные бактерицидные газоразрядные источники УФ излучения, в которых для поддержания высоких рабочих температур вместо металлической ртути используется амальгама. Поэтому генерация излучения линии 254 нм в ртутной плазме низкого давления достаточно подробно изучена и теоретически и экспериментально. В свою очередь, генерация ВУФ излучения на длине волны 185 нм мощными лампами с высокими плотностями тока разряда (>0,4А/см2) мало изучена как экспериментально, так и теоретически. Неразвитой остается методика измерения радиометрических параметров газоразрядных источников ВУФ излучения. В значительной мере это связано с тем, что в задачах обеззараживания излучение линии 185 нм считается «паразитным» и разрядные колбы УФ источников излучения обычно изготовляются из кварца, не пропускающего ВУФ излучение, в том числе на длине волны 185 нм.

В связи с тем, что ВУФ излучение (185 нм) находит применение в технологиях, направленных на решение различных научно-технических задач (АОР процессы, обработка полимерных соединений и др.), представляют научный и практический интерес экспериментальные исследования генерации

ВУФ излучения в плазме ртутного разряда низкого давления и влияния условий разряда на эффективность генерации.

Целью настоящей работы является получение экспериментальных данных об электрических и фотометрических параметрах трубчатых амальгамных ламп низкого давления с разрядом в смеси паров ртути и инертных газов при больших плотностях тока 0,5-1,2 А/см2 с частотами десятки килогерц. Поскольку полноценное изучение свойств экспериментальных образцов ртутных ламп невозможно без надежной методики фотометрических измерений, а для озоновых ламп такая методика, учитывающая особенности объекта исследования, до сих пор не предложена, ее разработка и апробация является важной задачей данной работы.

Научная новизна работы состоит в следующем:

• Предложена методика измерения потоков линий 185 и 254 нм ртутной лампы низкого давления с учетом изменения характера пространственного распределения излучения в процессе эксплуатации, без прямого измерения кривой силы излучения (КСИ).

• Впервые экспериментально исследованы зависимости мощности и КПД генерации ВУФ излучения ртутного разряда низкого давления в присутствии смеси инертных газов (Ne-Ar) от частоты разрядного тока (10-80 кГц).

• Экспериментально исследована зависимость мощности и КПД генерации ВУФ излучения ртутного разряда низкого давления от состава и давления наполняющей лампу буферной смеси инертных газов (Ne-Ar) при работе с высокими плотностями разрядного тока. Впервые установлено, что наибольший КПД генерации ВУФ излучения достигается с использованием смеси из 30% неона и 70% аргона.

• Экспериментально исследована зависимость мощности и КПД генерации ВУФ излучения от плотности разрядного тока в диапазоне 0,5 - 1,2 А/см2. Впервые показано как изменяются эти зависимости от давления и состава наполняющей лампу смеси инертных газов.

Практическая и научная ценность работы:

• Результаты приведенных в диссертации исследований используются для создания газоразрядных источников ВУФ излучения, разработка которых

проводится в настоящее время в НПО «ЛИТ», что подтверждается актом о внедрении (модель АНО-110/70).

• Предложенная в диссертации методика измерения потоков озонирующего и бактерицидного излучения положена в основу разработки автоматизированной системы измерений параметров и контроля качества газоразрядных источников УФ излучения, что подтверждается актом о внедрении.

• Полученные в диссертации экспериментальные результаты могут использоваться для проверки и уточнения математических моделей ртутного разряда низкого давления.

Достоверность полученных результатов определяется:

• Использованием при проведении экспериментальных исследований современного поверенного оборудования.

• Проведенным анализом погрешностей измерений фотометрических и электрических параметров и учетом их в экспериментальных исследованиях.

• Воспроизводимостью (в пределах рассчитанных доверительных интервалов) экспериментальных данных, полученных на нескольких сериях экспериментальных образцов.

• Практической реализацией, на основе полученных результатов, в НПО «ЛИТ» серии амальгамных источников ВУФ излучения на основе ртутного разряда низкого давления.

Положения, выносимые на защиту:

• Методика измерения потоков озонирующего и бактерицидного излучения.

• Результаты исследования зависимости потока и КПД генерации ВУФ излучения плазмой ртутного разряда низкого давления от частоты разрядного тока в диапазоне 10-80кГц при различных процентных соотношениях неона и аргона в буферной смеси, и давлениях буферной смеси 1-2торр.

• Результаты исследования влияния давления и процентного состава смеси №-Аг, наполняющей лампу, на генерацию излучения резонансных линий ртутной плазмой низкого давления.

• Результаты исследования влияния величины плотности тока разряда на генерацию излучения резонансных линий ртутной плазмой низкого давления при различном наполнении лампы.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертации докладывались на следующих международных и всероссийских конференциях: Научно-техническая конференция «Молодые светотехники России». Москва, Декабрь 2012; VII Всероссийская конференция по физической электронике. Махачкала, 2012; ХЬМеждународная конференция по физике плазмы и УТС. Звенигород, 2013; Всероссийская конференция «Современные проблемы физики плазмы». Махачкала, 2013; 56 научная конференция МФТИ. Москва, 2013; III международная молодёжная научная школа-конференция «Современные проблемы физики технологий». Москва, 2014; XLI Международная конференция по физике плазмы и УТС. Звенигород, 2014.

Публикации. По результатам работы опубликовано 11 печатных работ, из которых 3 опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации научных результатов диссертаций, 8 — в сборниках материалов всероссийских и международных конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав и заключения. Работа изложена на 108 страницах текста, содержит 57 рисунков и 6 таблиц. Список литературы насчитывает 73 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении приводится обоснование актуальности выбранной темы, формулируется цель, отображается научная новизна и положения, выносимые на защиту.

Первая глава содержит анализ литературных данных, посвященных генерации УФ - излучения плазмой ртутного разряда низкого давления. Рассматривается классификация УФ - излучения. Проводится краткий обзор истории развития применений УФ - излучения. Описываются физические основы генерации излучения ртутной плазмой низкого давления. Излагаются данные о влиянии различных параметров на генерацию УФ — излучения разрядом в парах ртути. Рассматриваются различные методики измерения фотометрических параметров УФ - ламп.

Во второй главе описаны используемые в работе экспериментальные образцы, методика измерения их характеристик и экспериментальная установка.

Генерация бактерицидного (254 нм) и озонирующего (185 нм) излучения осуществлялась плазмой, образующийся при протекании переменного (1080кГц) синусоидального электрического тока через промежуток, заполненный парами ртути при давлении 0,1-10 Па и смесью неоном с аргонам. Содержание неона в смеси варьировалось от 0 до 100%, суммарное давление инертных газов в холодном состоянии составляло сотни паскалей. Разрядная трубка изготавливалась из кварца и имела форму цилиндра с внешним диаметром 19 мм и внутренним - 16,6 мм. Внутренняя поверхность трубки покрывалась защитным слоем из оксида алюминия, защищающим внутреннюю поверхность кварца от разрушения в результате длительного взаимодействия с плазмой и высокоэнергетичными квантами, а так же, не допускающим попадания ртути в толщу кварца, т.к. оба эти процесса совместно ведут к уменьшению коэффициента пропускания трубки в процессе срока службы.

В п.2.2 сравниваются методики измерения потока излучения линии 254 нм, основанные на косинусном приближении для КСИ исследуемой лампы, и на прямом измерении КСИ. Показаны погрешности, связанные с применением косинусного приближения (рис. 1, 2).

эо

-Прямое измерений КСИ

-Косинусное распределение по осевой СИ

—*— Косинусное распределение по осевой СИ участка

Рис. 1. КСИ лампы, полученные тремя различными способами в начале срока

службы.

Рис. 2. КСИ лампы, полученные тремя различными способами после 600ч.

работы.

Для учета отличия функции, описывающей КСИ, в начале срока службы от косинусной предложена формула:

/(а) = /(0) ■ совСа) ■ ^

где 1(0) - осевая сила излучения лампы, т - коэффициент пропускания стенки колбы при прохождении луча по нормали к поверхности, угол а отсчитывается от нормали к оси лампы. Для учета изменения формы КСИ в результате потемнения разрядной трубки в процессе срока службы (после X часов работы) предложена формула:

1Хч(а) = 10ч(а) ■ (■

/*ч(0>

.^соэСа)

ч/оч(ОУ

Результаты применения поправочных формул результатами прямых измерений КСИ на рис. 3, 4.

(2)

1 и 2 сопоставлены с

90

3.0 2,5 & 2,0 ! 1.5-1 1,0 0,50,0 0,5 1,0 -

120 --г" /Г \/ 60 \/ N.

150 / Ц ф-26,31 В ' (100%)/ V \ 30

Г Л Ф327.08 В (10з°4 II , Л Ц \

/ Ф=2'6,22 В

1 \ 1----------^^ ¿У

-Прямое измерение КСИ

-Косинусное распределение по осевой СИ

-Косинусное распределение х коф. пропускания

Рис. 3. КСИ, полученные различными способами в начале срока службы.

-Прямое измерение КСИ

0.5 - -Косинусное распределение по осевой СИ

-Косинусное распределение с двойной

^ >0 _ поправкой на поглощение

Рис. 4. КСИ, полученные различными способами после 600ч. работы.

Измерения на длине волны 254 нм производились с помощью радиометра IL 1700 с детектором SED240.

Прямое измерение КСИ лампы на длине волны 185 нм производить значительно сложнее из-за поглощения ВУФ излучения воздухом с образованием озона, поэтому в п.2.3. предложена методика косвенного измерения КСИ озоновых ламп. Для этого облученность измерялась в нескольких точках, равноудаленных от оси исследуемого источника излучения, а затем решалась задача подбора параметров функции, аппроксимирующей КСИ исследуемой лампы. Предложенная аппроксимация имела вид формулы 1, при этом методом наименьших квадратов подбирались значения осевой силы излучения и т. Результат применения предложенной методики представлен на рис. 5.

90

-Прямое измерение КСИ

""■' ■■ Косинусное распределение по осевой СИ — КСИ, восстановленная по распределению облученности

Рис. 5. КСИ лампы в начале срока службы, полученные с помощью прямого измерения, косинусной аппроксимации и из распределения облученности.

Как видно из графика, предложенная методика позволила получить хорошую сходимость между результатами прямых измерений и решением обратной задачи. При этом, аппроксимирующая решение функция для трубчатой лампы подбиралась из условия наличия одного максимума и нулевых значений для углов ±90° (в промежутках между нулями и максимумом - функция монотонна). Так же, при выборе аппроксимирующей функции минимизировалось количество неизвестных параметров.

В п.2.3. описывается экспериментальная установка, которая использовалась в работе для измерения оптических и электрических характеристик ламп (рис. 6,

7).

Рис.

Эксперимекгалоная лампа

1и

220В 50Гц

X"1

01 . Ж эпра II

^Current 5enscri

TCKOSfWe ЯвЬоаеталЧ

Рис. 7. Схема измерения электрических характеристик лампы.

щель

30 01.1 и

Входная V щель Г-ч^

Дифракционная решетка

Камера

Источник

Рг.

1 Змм

1 V

■100мм

Вакуумный монохрсметр

6. Схема измерения фотометрических характеристик лампы.

Схема измерения потока ВУФ излучения основывалась на сравнении сигнала от исследуемой лампы и калибровочной лампы с близкими параметрами (одинаковый диаметр трубок, близкое значение удельной мощности излучения, такое, что приемник работает в диапазоне с линейной зависимостью сигнала от интенсивности излучения). Необходимый спектральный диапазон выделялся с помощью вакуумного монохроматора McPherson 218, ВУФ - излучение преобразовывалось в видимое с помощью сцинтиллятора из салицилата натрия, после чего регистрировалось с помощью ФЭУ РМТ 658-1 (Hamamatsu R6095). Для исключения поглощения ВУФ излучения воздухом, экспериментальная камера заполнялась азотом особой чистоты с содержанием кислорода менее lOppm, что делает его оптически прозрачным для ВУФ излучения. Одновременно с излучением линии 185 нм производилось измерение потока линии 254 нм с помощью схемы из диафрагмы и датчика IS4. Измерения потока излучения этой линии так же проводились путем сопоставления сигналов от исследуемой и калибровочной лампы. Электрические характеристики исследуемой лампы (сила и частота разрядного тока, напряжение на лампе и потребляемая мощность) измерялись с помощью анализатора мощности Yokogawa PZ4000. На базе экспериментальной установки была разработана автоматизированная система измерений, позволяющая в он-лайн режиме управлять величиной тока лампы, а так же производит сбор значений измеряемых фотометрических и электрических параметров, их обработку, представление в численном и графическом виде, и сохранение в формате xls.

В третьей главе приводятся экспериментальные результаты исследований свойств ртутного разряда низкого давления, и влияния, которое оказывают на них различные условия разряда, такие как сила и частота разрядного тока, давление и состав наполняющей лампу смеси неона с аргоном. А так же производится обсуждение полученных результатов.

В п.3.2 рассматривались экспериментально полученные зависимости характеристик ламп от частоты разрядного тока. Среди варьируемых параметров находились процентный состав и давление наполняющей смеси неона с аргоном. Было установлено, что увеличение частоты разрядного тока в диапазоне 10-80 кГц ведет к улучшению параметров лампы. Однако для ряда смесей при давлении 1торр и для всех смесей с давлением 2торр это влияние слабо выражено и находится в пределах погрешности измерений. Полученные результаты представлены на рис. 8, 9.

т 100-Ï 95-1

85-

80'

........//................. р=1 торр, 1=2 А а 100%-Ne • 95% - Ne, 5% - Ar A 90%-Ne, 10%-Ar *■ 80%-Ne, 40%-Аг л 30%-Ne, 70%-Аг

у

—I— 10

20

—I—

30

—1 90

40 50 60 70 80 Г.кГц

Рис. 8. Зависимость относительного потока линии 185 нм Фш/Ф^СЗвкГц) от частоты разрядного тока при различных составах наполняющих смесей неона с аргоном с общим давлением 1торр. 1=2А, <1=19мм, минеральный кварц.

106104102' 100989694' 92' 90.

—1->-1---1---1-.-1-г-,-1-1-,-1-,-1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 ПкГц

Рис. 9. Зависимость относительного КПД генерации линии 185 нм КПД185/КПД185(38кГц) от частоты разрядного тока при различных составах наполняющих смесей неона с аргоном с общим давлением 1торр. I=2A, d=19MM, Ьмэ=40см минеральный кварц.

В п.3.3 рассматривалось влияние давления и состава наполняющей лампу смеси неона с аргоном на ее параметры. Было установлено, что наибольший удельный поток излучения линии 185 нм достигается с использованием смеси, состоящей из 99% Ne и 1% Аг при общем давлении 1торр. При этом наибольший

КПД генерации ВУФ излучения достигался в смеси из 30% Ne и 70% Аг при общем давлении 1торр. В целом, понижение давления наполняющей смеси благоприятно сказывается на излучательных характеристиках источника, однако ведет к ускоренному разрушению защитного покрытия и распылению электродов. Полученные зависимости характеристик ламп от состава смеси представлены на рис. 10, 11. Помимо экспериментальных данных, в работе приводились качественные интерпретации полученных зависимостей. Так, рост потока ВУФ излучения с уменьшением давления может быть связано с ростом электронной температуры и увеличением заселенности уровня б'Рь Зависимость потоков излучения резонансных линий, измеренных в максимуме генерации линии 185 нм, от процентного состава буферной смеси неона с аргоном так же объяснялась влиянием электронной температуры и перераспределением энергии между возбужденными состояниями б1?; и 63Р].

Рис. 10. Зависимость потоков линий 185 и 254 нм, измеренных в максимуме генерации линии 185 нм от содержания неона в наполняющей смеси неона с аргоном с общим давлением 1торр. 1=2А, Ё=80кГц, Ьмэ=40 см, с1=19мм, колбы

из минерального кварца.

Рис. 11. Зависимость КПД генерации линий 185 и 254 нм, измеренных в максимуме КПД генерации линии 185 нм от содержания неона в наполняющей смеси неона с аргоном с общим давлением 1торр. 1=2А, £=80кГц, Ьмэ=40 см, ё=19мм, колбы из минерального кварца.

Так же в разделе 3.3 приводились полученные ресурсные характеристики ламп с наполнением 30% Иеи 70% Аг при общем давлении 1 и 2 торр. Показано, что несмотря на более высокие показатели ламп со смесью при общем давлении 1торр в начале срока службы, после 3000ч работы с разрядным током 2А характеристики ламп, наполненных смесями с давлением 1 и 2торр практически уравниваются.

В пункте 3.4 рассматривалось влияние силы тока разряда на параметры исследуемых ламп, а так же эффект, который оказывает переход от смесей с общим давлением 2торр к смесям с общим давлением 1торр, в зависимости от других параметров лампы. Сила тока варьировалась в диапазоне 1-2,5А, что соответствует диапазону плотностей токов О^б-МбА/см2. Полученные результаты приведены на рис.12,13. Было показано, что потоки ВУФ излучения растут с увеличением силы тока разряда во всем исследованном диапазоне токов и для всех использованных буферных смесей. При этом наиболее чувствительны к увеличению тока оказались смеси с высоким содержанием неона. В тоже время, КПД генерации ВУФ излучения для всех исследованных смесей падают с ростом разрядного тока, что объясняется быстрым увеличением потребляемой электрической мощности, в то время как все полученные зависимости для потоков демонстрируют тенденцию к переходу в насыщение.

65

О.В 1,0 1,2 1,4 1.6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6

,U 1,1

».А

Рис. 12. Зависимость относительного потока ВУФ излучения Ф185/ФШ(2А) от величины разрядного тока для ламп, наполненных смесями неона с аргоном в различных пропорциях при общем давлении 1торр. Ьмэ=40см и с!=19мм, минеральный кварц (£=38-50кГц).

Рис. 13. Зависимость относительного КПД генерации КПД^/КПДшРА) от величины разрядного тока для ламп, наполненных смесями неона с аргоном в различных пропорциях при общем давлении 1торр. Ьмэ=40см и с1=19мм, минеральный кварц (^=38-50кГц).

Различие между максимальными потоками излучения и КПД генерации линии 185 нм в смесях различного состава с давлениями 1 и 2торр приводится на рис. 14,15.

ео

1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2.25 Z50 I, А

Рис. 14. Зависимость относительного потока ВУФ излучения Ф18з(1торр)/Ф185(2торр) от процентного содержания неона в смеси АгШе при различных токах разряда для ламп в колбах из минерального кварца с Ьмэ=40см и с!=19мм (£=38-50кГц).

Рис. 15. Зависимость относительного КПД генерации ВУФ излучения КПД185(1торр)/КПД185(2торр) от процентного содержания неона в смеси Аг+№ при различных токах разряда для ламп в колбах из минерального кварца с Ьмэ=40см и с!=19мм (£=38-50кГц).

Наиболее чувствительны по потоку к изменению давления лампы с большой долей аргона в наполняющей смеси, работающие при больших разрядных токах. Наименьшая чувствительность к изменению давления

обнаружена у ламп, работающих при малых токах разряда, и наполненных смесями с небольшой добавкой аргона. При этом наименьший прирост КПД с уменьшением давления наполнения от 2 до 1торр происходит в лампах, содержащих смесь из неона с небольшой добавкой аргона, а наибольший прирост - в лампах со смесью из 90% неона и 10% аргона. При этом, как и в случае с относительным изменением потока, эффект от перехода к смеси с меньшим давлением тем заметней, чем выше разрядный ток.

Таким образом, установлено, что для оптимизации рабочих характеристик для ламп с разным составом наполнения должны применяться различные меры (варьирование давления буферной смеси, силы и частоты разрядного тока).

На основе результатов проведенных исследований, компанией «ЛИТ» разработана серия амальгамных источников ВУФ излучения на основе ртутного разряда низкого давления. Лампы из синтетического кварца с внутренним диаметром разрядной трубки 16,6 мм (внешний диаметр - 19 мм) и межэлектродным расстоянием 684 мм. Параметры источников, достигаемые в максимуме генерации ВУФ излучения, приведены в табл. 1.

Таблица 1. Параметры источников ВУФ излучения.

Состав Р, Ф18Л Ф254, КПД185) КПД254, Р, Вт 1,А и, В

Ие-Аг торр Вт Вт % %

30-70 1 9,1 17,4 9,3 17,7 98 2 47

2 7,3 17,4 7,8 18,6 93 2 45

60-40 1 9,4 20 9,2 19,5 103 2 49

2 8 17,8 7,8 17,2 103 2 50

95-5 1 9,9 24,6 7,4 18,4 134 2 64

2 7,7 25,4 6,3 20,6 123 2 59

99-1 1 12 22,7 8,7 16,5 138 2 66

В заключении диссертации изложены основные результаты работы:

• Предложена методика, позволяющая без прямых измерений индикатрисы силы излучения определить форму КСИ исследуемых ламп. Предложенная методика проверена путем сопоставления с результатами прямых измерений КСИ, на примере излучения линии 254 нм. Установлено, что отличия между результатами прямых и косвенных измерений не превышают погрешности измерений.

Определена погрешность, связанная с использованием в рамках общепринятой методики косинусного приближения в аппроксимации КСИ УФ - ламп. В начале срока службы ее величина незначительна и составляет 3%, что меньше погрешности калибровки средств измерения. Показано, что данная погрешность увеличиваются в процессе срока службы лампы. Предложены поправки, позволяющие уменьшить данную погрешность до уровня, не превышающего значений погрешности в начале срока службы.

Исследование влияния частоты разрядного тока, при ее изменении в пределах 10-80 кГц, на генерацию ВУФ - излучения показало, что потоки и КПД генерации излучения линии 185 нм увеличиваются с ростом частоты, переходя к насыщению начиная с 30-50 кГц (в зависимости от состава наполняющей смеси). При этом наиболее чувствительны к изменению частоты поток и КПД ламп со смесью Ne-Ar 30-70 % при общем давлении наполнения 1торр.

В результате изучения влияния состава и давления наполняющей лампу смеси неона с аргоном на генерацию ВУФ излучения установлено, что поток и КПД генерации озонирующего излучения увеличиваются с уменьшением давления наполняющий смеси. Показано, что наибольшие значения потоков излучения линии 185 нм достигаются при работе в смесях, состоящих из неона с незначительной добавкой аргона (~1 %). Однако использование подобных смесей ведет к увеличению нагрузки на электрод и ускоренному распылению эмиссионного покрытия. Показано, что наибольший КПД генерации излучения линии 185 нм достигается - в смеси из 30 % неона и 70 % аргона и может достигать 9,3% при работе с разрядным током 2А, в разрядной трубке с внутренним диаметром 16,6 мм, межэлектродным расстоянием 684 мм, выполненной из синтетического кварца.

Исследование влияния, оказываемого на генерацию ВУФ излучения, изменением величины разрядного тока, показало, что это влияние проявляется по-разному, в зависимости от состава и давления наполняющей смеси инертных газов. Поток ВУФ излучения увеличивается, а КПД его генерации падает с ростом тока разряда для ламп со всеми исследованными наполнениями. Наибольший прирост потока и КПД генерации озонирующего излучения с переходом от 2 к 1 торр давления наполняющей лампу смеси инертных газов наблюдается у ламп, работающих при большем токе разряда. При этом наибольший

прирост потока происходит в лампах со смесью из 30 % неона и 70 % аргона, а наибольший прирост КПД - в лампах со смесью из 90 % неона и 10 % аргона.

• На основе полученных в работе результатов разработана лампа АНО-110/70 для компании «ЛИТ».

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Шунков Ю.Б., Попов O.A., Левченко В.А. Экспериментальное исследование генерации вакуумного ультрафиолетового излучения плазмы, возбужденной на частотах 10-80 кГц в смеси паров ртути и инертных газов // Вестник МЭИ, №2,2014. С. 51-55.

2. Levchenko V. A., Vasilyak L. M., Kostyuchenko S. V., Kudryavtsev N. N., Svitnev S. A., Sokolov D. V., Shunkov Yu. E. Protective Coatings with a Mixed Composition for Low Pressure Discharge Amalgam Lamps // Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 2015, V. 51, No.l, pp. 54-57. Scopus, список ВАК.

3. Василяк Л.М., Дроздов Л.А., Костюченко С. В., Кудрявцев H.H., Собур Д. А., Соколов Д.В., Шунков Ю.Е. Методика измерения мощности УФ излучения трубчатых бактерицидных ламп низкого давления // Светотехника. - 2011.—№ 1. - С. 29 - 32.

4. Шунков Ю.Е. Генерация линии 185 нм ртутным разрядом низкого давления в смеси неона и аргона // Тезисы докл. научно-техн. конф. «Молодые светотехники России». Москва, 2012.

5. Костюченко C.B., Кудрявцев H.H., Собур Д.А., Соколов Д.В., Шунков Ю.Е. Генерация ВУФ (185 нм) излучения ртутным разрядом низкого давления // Материалы VII Всероссийской конференции по физической электронике ФЭ-2012. Махачкала, ИПЦ ДГУ. С. 107 - 111.

6. Костюченко C.B., Кудрявцев H.H., Левченко В.А., Собур Д.А., Шунков Ю.Е.Влияние состава буферной смеси и частоты разрядного тока на генерацию линии 185 нм ртутным разрядом низкого давления // Тезисы докладов XL Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и УТС. - Звенигород, 2013.

7. Левченко В.А., Соколов Д.В., Костюченко C.B., Кудрявцев H.H., Шунков Ю.Е. Новый источник бактерицидного излучения повышенной мощности для установок обеззараживания воды // Материалы Всероссийской

конференции «Современные проблемы физики плазмы». Махачкала, 25-27 октября 2013 г. С. 92-95.

8. Левченко В.А., Соколов Д.В., Косттаченко C.B., Кудрявцев H.H., Шунков Ю.Е., Ермаков В.Н. Новое поколение источников бактерицидного излучения для установок обеззараживания воды // Труды 56-й научной конференции МФТИ, Москва-Долгопрудный-Жуковский, 25-30 ноября 2013 г. Молекулярная и химическая физика, с. 36-38.

9. Левченко В.А., Василяк Л.М., Костюченко C.B., Кудрявцев H.H., Свитнев С.А., Соколов Д.В., Шунков Ю.Е. Экспериментальное исследование покрытий смешанного состава для амальгамных газоразрядных ламп низкого давления // Тез. докл. III международной молодёжной научной школы-конференции «Современные проблемы физики технологий». Москва, 2014, С. 278-280.

10. Левченко В.А., Василяк Л.М., Костюченко C.B., Кудрявцев H.H., Собур Д.А., Старшинов П.В., Шарапов Е.П., Шунков Ю.Е. Исследование генерации ВУФ излучения ртутным разрядом при давлении буферного газа менее 1 торр // Матер. VIII Всероссийской конференции по Физической электронике ФЭ-2014. Махачкала. 2014. С. 124-126.

11. Костюченко C.B., Кудрявцев H.H., Левченко В.А., Соколов Д.В., Шунков Ю.Е. Новая высокоэффективная газоразрядная лампа низкого давления повышенной мощности // Тезисы докл. XLI Международной Звенигородской конференции по физике плазмы и УТС. Звенигород, 10-14 февраля 2014 г. С. 242.

Подписано в печать 2,016Г. зак. ^ Тир. Ю Полиграфический центр МЭИ, Красноказарменная ул.,д.13