Оптичні характеристики плазми газорозрядних джерел випромінювання на бромідах і йодидах інертних газів

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

„УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ”

ГРАБОВА ІРИНА АРКАДІЇВНА

УДК 537.525.521

ОПТИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛАЗМИ ГАЗОРОЗРЯДНИХ ДЖЕРЕЛ ВИПРОМІНЮВАННЯ НА БРОМІДАХ І ЙОДИДАХ ІНЕРТНИХ ГАЗІВ

01.04.04 - фізична електроніка

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук

Ужгород - 2008

ДИСЕРТАЦІЄЮ Є РУКОПИС

Робота виконана на кафедрі квантової електроніки ДВНЗ „Ужгородський національний університет” Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник:

доктор фізико-математичних наук,

професор кафедри квантової електроніки

Шуаібов Олександр Камілович

ДВНЗ „Ужгородський національний університет” МОН України

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук,

старший науковий співробітник,

Щедрін Анатолій Іванович

провідний науковий співробітник відділу газової електроніки,

Інститут фізики НАН України (м. Київ)

доктор фізико-математичних наук, професор

Опачко Іван Іванович

завідувач кафедри електронних систем,

ДВНЗ „Ужгородський національний університет” МОН України (м. Ужгород)

Захист дисертації відбудеться 28 листопада 2008 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К61.051.01 в ДВНЗ „Ужгородський національний університет” Міністерства освіти і науки України за адресою:

88000, м. Ужгород, вул. Волошина, 54, ауд. № 181.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці ДВНЗ „Ужгородський національний університет” (м. Ужгород, вул. Капітульна, 6).

Автореферат розісланий 24 жовтня 2008 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

доктор фізико-математичних наук, професор Міца В.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. На даний час значний розвиток отримали оптичні технології, які пов'язані з використанням потужних джерел спонтанного УФ-ВУФ випромінювання. Потужні ексиплексні джерела короткохвильового випромінювання, які збуджуються в різних електричних розрядах і випромінюють на електронно-коливальних переходах моногалогенідів важких інертних газів, представляють значний інтерес для використання в мікроелектроніці, фотохімії, екології, сільському господарстві та фотомедицині. До останнього часу найбільш поширеними були газорозрядні лампи на парах ртуті, які випромінюють переважно на одній спектральній лінії 254 нм HgI. Для заміни цих ламп на джерела з більш різноманітним спектром випромінювання та більш екологічно чистим робочим середовищем актуальним є дослідження інших джерел УФ-ВУФ випромінювання, які за потужністю випромінювання та ККД можуть конкурувати з ртутними лампами. Такими джерелами спонтанного випромінювання найкраще зарекомендували себе газорозрядні лампи на сумішах інертних газів з молекулами хлору. Типовий ресурс роботи цих ламп на одній робочій суміші знаходився в діапазоні 1-100 годин.

У більшої частини УФ-ВУФ газорозрядних джерел випромінювання для збудження використовується ємнісний і бар'єрний розряди, тліючий розряд, при цьому, досліджений мало. Найпотужніші (з середньою потужністю випромінювання 0.5-1.6 кВт) та найпростіші ексиплексно-галогенні УФ-ВУФ лампи були розроблені на основі повздовжнього тліючого розряду низького тиску. Більша частина (приблизно 70-80 %) випромінювання цих ламп зосереджена в одній смузі відповідної ексиплексної молекули шириною 3-5 нм і знаходиться переважно в межах її В-Х переходу. Використання робочих середовищ на основі бромідів і йодидів важких інертних газів дає можливість збільшити ресурс роботи електророзрядної лампи на одній робочій суміші до 1000 годин і отримати найбільші середні потужності випромінювання при найменших енерговитратах на запалювання повздовжнього тліючого розряду. При цьому діапазон випромінювання цих ламп охоплює спектральний діапазон 170-310 нм і дає можливість використовувати їх як бактерицидні, а також в фотомедицині, фотохімії тощо.

Актуальність теми дисертації викликана необхідністю розробки нових ефективних газорозрядних джерел УФ-ВУФ випромінювання на суміші інертних газів з молекулами йоду і брому при збудженні повздовжним тліючим розрядом; вивчення оптичних, електричних та просторових характеристик низькотемпературної плазми на сумішах йодидів і бромідів інертних газів; вивчення фізичних явищ в плазмі тліючого розряду; створення широкосмугової УФ-ВУФ лампи з тліючим розрядом, який випромінює на електронно-коливальних переходах атомів йоду і брому, молекул I₂ і Br₂, молекул йодидів і бромідів важких інертних газів. Це дає можливість використовувати таку лампу в мікроелектроніці, фотохімії, медицині та в фотобіології.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. В дисертацію включені наукові результати, які були отримані в Проблемній науково-дослідній лабораторії фізичної електроніки (ПНДЛ ФЕ) в ДВНЗ „Ужгородський національний університет” згідно планів науково-дослідних робіт Міністерства освіти і науки України, що виконувались на протязі 2002-2008 років:

- наукова тема “Дослідження характеристик низькотемпературної плазми на сумішах інертних газів з SF₆, хлором і парами води та спектроскопічна діагностика лазерної плазми полікристалів”, номер державної реєстрації 0103U001676 (2002-2005 рр.);

- наукова тема “Дослідження характеристик і фізичних процесів в потужних короткохвильових лампах, плазмохімічних реакторах та лазерній плазмі”, номер державної реєстрації 0105U007699 (2006 -2008 рр.).

Мета і завдання дослідження: експериментальне дослідження оптичних, електричних та просторових характеристик газорозрядної плазми на суміші інертних газів з парами йоду і брому при збудженні повздовжним тліючим розрядом постійного струму; розроблення якісної моделі процесів в плазмі; створення газорозрядного лабораторного макету джерела УФ-ВУФ випромінювання на суміші йодидів і бромідів інертних газів.

Для досягнення мети роботи необхідно було вирішити наступні задачі:

- вдосконалити методику дослідження плазми тліючого розряду і розробити методи внесення парів йоду і брому в розряд;

- розробити і виготовити циліндричні кварцові трубки різної довжини і конструкції для дослідження плазми тліючого розряду;

- дослідити оптичні, електричні та просторові характеристики плазми газорозрядних джерел УФ-ВУФ випромінювання на чистих парах брому та на сумішах важких інертних газів з парами йоду і брому;

- виявити найбільш оптимальні робочі суміші для отримання максимального УФ-ВУФ випромінювання і підібрати їх оптимальні парціальні тиски для створення широкосмугового газорозрядного джерела випромінювання;

- встановити і обґрунтувати основні механізми утворення збуджених молекул і атомів в плазмі тліючого розряду на сумішах He, Ne, Ar, Kr і Xe з молекулами йоду і брому.

Об'єкт дослідження: процеси в газорозрядній плазмі на парах брому та на сумішах важких інертних газів з парами йоду і брому.

Предмет дослідження: оптичні, електричні та просторові характеристики газорозрядної плазми на бромідах і йодидах інертних газів, а також атомах та молекулах брому і йоду.

Методи дослідження: оптичний і спектроскопічний методи для дослідження плазми газорозрядних джерел випромінювання; електричний метод для вимірювання струму та напруги на електродах (в тому числі із часовим розділенням); математичний метод системного аналізу та загальнонаукові методи (аналіз, порівняння, синтез).

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що в результаті експериментальних досліджень отримано:

1. Встановлено оптичні, електричні та просторові характеристики плазми тліючого розряду в парах брому, на сумішах He-Br₂ та He-I₂. Зокрема встановлено, що для УФ ламп на цих сумішах можна досягти потужності випромінювання 5-30 Вт при ККД ? 18% .

2. Визначено найбільш оптимальні суміші Хе-I₂ і He-Хе-I₂ для одержання максимального УФ випромінювання смуг 253 нм ХеI^*, 342 нм молекули I₂ і спектральної лінії 206.2 нм атома йоду та запропоновано найбільш імовірні процеси утворення збуджених атомів і молекул в цій плазмі. Оптимізовано робочу суміш Хе-I₂ для створення бактерицидної лампи неперервної дії для області довжин хвиль 206-350 нм.

3. Вперше досліджено УФ-ВУФ випромінювання на складних сумішах інертних газів з парами йоду. Встановлено оптимальні умови отримання ВУФ випромінювання атомів йоду (л = 161.8 нм) і оптимальні умови утворення збуджених атомів та молекул йоду і молекул XeI в сумішах He, Ne, Ar, Kr і Xe з молекулами I₂ та основні процеси, які визначають спектральні та енергетичні характеристики цієї плазми.

4. Вперше встановлено характеристики плазми тліючого розряду на сумішах Хe-Br₂ і Kr-Br₂ , зокрема оптимальні умови та найбільш імовірні процеси утворення молекул ХeBr(B,D), Br₂(B), KrBr(B) та збуджених атомів брому, а також умови одержання модульованого УФ випромінювання тліючого розряду з частотою 10-50 кГц.

5. Встановлено характеристики і процеси в плазмі тліючого розряду на сумішах Хе-Br₂-I₂ та Kr-Br₂-I₂. Встановлено оптимальні умови роботи малогабаритної широкосмугової УФ лампи на суміші Kr-Хе-Br₂-I₂ для отримання максимальної потужності УФ випромінювання в спектральній області 200-390 нм на основі спектральних ліній атома йоду і континууму в спектральній області 210-390 нм.

Практичне значення одержаних результатів. На основі експериментального дослідження оптичних, електричних та просторових характеристик плазми повздовжнього тліючого розряду в сумішах інертних газів з молекулами йоду і брому запроповано:

1. Використати тліючий розряд на сумішах He-I₂ і He-Br₂ для створення потужної галогенної лампи на спектральних лініях атомів йоду і брому, смузі 342 нм I₂(D'-A') та широкосмугової лампи на основі континууму смуг молекул Br₂ (л = 170-300 нм) з середньою потужністю 5-30 Вт при ККД ? 18% і ресурсі роботи 400-500 год. (суміш He-Br₂ ) та 800-1000 год. (суміш He-I₂). Захищено патентами України № 24525, 76008.

2. На основі тліючого розряду на суміші Хе-I₂ при оптимальному тиску Р(Хе)-Р(I₂) = (100-200)-(100-300) Па створити бактерицидну лампу неперервної дії в області довжин хвиль 206-350 нм. На основі тліючого розряду на суміші He-Хе-I₂ при тиску Р(He)-Р(Хе)-Р(I₂) = 800-400-(100-200) Па розробити потужну ексиплексно-галогенну лампу на основі смуг I₂(D'-A'), ХеІ(В-Х) і спектральної лінії атома йоду з потужністю до 40 Вт при ККД ? 15% і ресурсі роботи ? 1000 год. Захищено патентами України № 62723, 77762.

3. На основі сумішей Хе(Kr)-Br₂ розробити ефективну бактерицидну лампу, спектр випромінювання якої за формою добре узгоджується з спектром поглинання молекул ДНК, з потужністю 10-12 Вт при ККД ? 10% .

4. На основі суміші Kr-Хе-Br₂-I₂ (Р = 0.5-1.0 кПа) створено робочий макет малогабаритної широкосмугової УФ лампи в спектральній області 200-390 нм на основі спектральних ліній атома йоду і континууму в спектральній області 210-390 нм, при потужності випромінювання на рівні 10 Вт. Захищено патентом України № 21894.

Особистий внесок здобувача у виконанні дисертаційної роботи полягає в наступному:

· прийняла участь у розробленні та виготовленні розрядних трубок і лабораторних макетів ламп;

· обґрунтовано схему проведення експериментів, способів внесення галогенів в розряд, вдосконалено методику досліджень оптичних характеристик плазми;

· запропоновано модель найбільш імовірних процесів утворення збуджених молекул і атомів, що формують спектр випромінювання розряду у відповідних лампах, на основі аналізу літератури з фізики тліючого розряду в електровід'ємних газах, ефективних перерізів взаємодії електронів з молекулами I₂ і Br₂ та констант швидкості процесів в цих середовищах;

· проведено ідентифікацію спектрів випромінювання та аналіз результатів дослідження плазми тліючого розряду на сумішах інертних газів з молекулами йоду і брому;

· автору належить провідна роль в підготовці до друку колективних праць та тезисів доповідей на наукові конференції;

· особисто виступала з доповідями на трьох міжнародних конференціях.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень, представлені в дисертаційній роботі, доповідались на Четвертій міжнародній конференції молодих вчених з прикладної фізики (м. Київ, 2004 р.), П'ятій міжнародній конференції молодих вчених з прикладної фізики (м. Київ, 2005 р.), Третій конференції елементарних процесів в атомних системах (м. Мішкольц, Угорщина, 2005 р.), VIІ міжнародній конференції “Атомні і молекулярні пульсуючі лазери” (м. Томськ, Росія, 2005 р.), конференції молодих учених і аспірантів ІЕФ-2005 (м. Ужгород, 2005 р.), Міжнародному симпозіумі “Резонансні явища в атомних системах (до 85-річчя від дня народження професора І.П. Запісочного)” ІЕФ НАН України (м. Ужгород, 2007 р.), VIІІ міжнародній конференції “Атомні і молекулярні пульсуючі лазери” (м. Томськ, Росія, 2007 р.), та на щорічних підсумкових наукових конференціях професорсько-викладацького складу та наукових співробітників фізичного факультету ДВНЗ „УжНУ” (м. Ужгород, 2003-2008 рр.).

Публікації. За результатами експериментальних досліджень опубліковано 36 праць. Основні результати дисертаційної роботи опубліковані в провідних журналах з фізики плазми, квантової електроніки та оптики у 21 наукових статтях [1-21], у 8 патентах України на винахід [22-29] та 7 тезисах міжнародних конференцій [30-36], з них дві є одноосібними [31-32].

Структура та об'єм дисертації. Дисертаційна робота складається з вступної частини, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел, що включає 121 найменування. Матеріали дисертації представлено на 165 сторінках друкованого тексту, в тому числі 82 рисунків та 9 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність наукових досліджень з теми дисертаційної роботи, сформульовано мету та задачі роботи, об'єкт, предмет та методи дослідження, наукову новизну досліджень, практичне значення одержаних результатів. Подано зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами, особистий внесок автора, апробацію результатів роботи та публікації наукових праць за темою дисертації, дані про структуру та обсяг дисертаційної роботи.

Перший розділ дисертації є коротким оглядом літературних першоджерел з питання дослідження газорозрядних джерел випромінювання на хлоридах інертних газів та на сумішах інертних газів з бромом і йодом. Розглянуто механізми запалювання та характеристики розрядів низького тиску в електровід'ємних газових середовищах. Наведено результати чисельного моделювання характеристик розряду для бромідів і йодидів інертних газів та основні реакції і механізми утворення ексиплексних молекул. Описано основні застосування газорозрядних ексиплексно-галогенних ламп.

Виявлено, що для збудження плазми газорозрядних джерел випромінювання на сумішах інертних газів з йодом і бромом використовуються бар'єрний, ємнісний, імпульсний, високочастотний розряди, а тліючий розряд досліджений мало, хоча його доцільність у використанні обговорювалась в багатьох працях, але на інших сумішах. Електричні і оптичні характеристики плазми газорозрядних джерел випромінювання на бромідах і йодидах інертних газів із збудженням повздовжнім тліючим розрядом є маловивчені. Джерела випромінювання, які збуджувались в різного типах газових розрядах і випромінюють на електронно-коливальних переходах моногалогенідів важких інертних газів представляють значний інтерес для використання в мікроелектроніці, фотохімії, екології, сільському господарстві, фотомедицині та фотобіології. Тому актуальним є дослідження плазми тліючого розряду на сумішах інертних газів з парами йоду і брому.

В другому розділі приведено методику дослідження оптичних характеристик випромінювання газорозрядної плазми повздовжнього тліючого розряду низького тиску в УФ-ВУФ області спектру. Наведено схему експериментальної установки, конструкцію розрядної трубки, методику калібрування системи реєстрації, методику вимірювання потужності випромінювання, методику досліджень коливальних процесів у плазмі тліючого розряду та визначення похибок вимірювань.

Модифіковано методику і техніку дослідження емісійних та електричних характеристик плазми повздовжнього тліючого розряду на сумішах інертних газів з парами йоду та брому. Спроектовано, виготовлено і випробувано експериментальну установку для дослідження електричних і оптичних характеристик повздовжнього тліючого розряду на сумішах інертних газів з парами йоду та брому, яка дозволяє реєструвати випромінювання плазми в широкій спектральній області 130-900 нм. Проведено калібрування системи реєстрації випромінювання тліючого розряду на сумішах інертних газів з парами йоду та брому в спектральній області 130-670 нм.

При дослідженнях ми використовували 70-градусний півметровий вакуумний монохроматор побудований за схемою Сейя-Наміока. Випромінювання у ВУФ області спектру реєструвалось за допомогою фотопомножувача ФЭУ-142. Ультрафіолетове (УФ) випромінювання реєструвалось за допомогою монохроматора МДР-2 і ФЭУ-106. Нами використовувались розрядні трубки двох типів. Перші (L = 10 см) були розміщені в середині розрядної камери, а інші (L = 19, 50 см) знаходились зовні розрядної камери, але були вакуумноз'єднані з нею. Вакуумний монохроматор відкачувався до залишкового тиску ~ 10^-4 Па. Розрядна камера і трубка відкачувались до залишкового тиску 5-7 Па. Перед заправкою робочою сумішшю розрядна камера (трубка) неодноразово промивалася спектрально чистими інертними газами (He, Ne) і знегажувалась шляхом запалення тліючого розряду при максимальному струмі. Тиск насичених парів йоду в розрядній трубці знаходились в межах 100-200 Па. Газові суміші готувались у газозмішувальній системі з точністю (по парціальному тиску компонент) 30 Па.

При порівнянні потужності випромінювання неперервного спектру і окремих спектральних ліній важливим є визначення ширини контуру цих спектральних ліній. У зв'язку з цим дослідження контурів спектральних ліній, що випромінюються в тліючому розряді, проводилось за допомогою монохроматора МДР-2 з голографічною дифракційною ґраткою 2400 штрих./мм. Обертання дифракційної ґратки проводилось за допомогою додаткового уповільнюючого редуктора з покажчиком кута обертання. Використання щілин монохроматора менших за 0.01 мм і спеціально сконструйованого пристрою для фіксованого обертання дифракційної ґратки дозволяло проводити сканування спектру з точністю л ? 0.002 нм.

Для системи реєстрації в УФ області спектру за допомогою монохроматора МДР-2 і ФЭУ-106 похибка відносних вимірів оцінювалась величиною 8-10 %. При вимірюваннях у ВУФ області спектру вона була більшою і складала 10-15%. При визначенні абсолютної потужності випромінювання розряду і при порівнянні потужності спектральних ліній та смуг важливе значення має точність визначення ширини контуру спектральних ліній. У наших вимірюваннях похибка абсолютних значень потужності випромінювання була досить великою і складала 25-30 % у ближній ультрафіолетовій області спектру. Похибка визначення парціального тиску газової суміші складала 20 Па. Похибки осцилографічних досліджень визначалися, в основному, точністю калібрування осцилографа С1-99 і складали 10 %.

Третій розділ містить результати дослідження електричних та оптичних характеристик плазми повздовжнього тліючого розряду на сумішах інертних газів з парами йоду. Спектр випромінювання плазми тліючого розряду на суміші Не-I₂ складався з спектральної лінії атома йоду 206.2 нм і системи електронно-коливальних смуг молекули йоду в спектральному діапазоні 320-342 нм. За рахунок великої ширини смуг випромінювання молекули йоду приблизно половина потужності УФ випромінювання плазми тліючого розряду зосереджена у молекулярних смугах. Дослідження залежності інтенсивності випромінювання спектральних ліній атома йоду і смуг молекули йоду показало, що основним механізмом утворення збуджених атомів йоду є дисоціативне збудження молекул I₂ електронами. При Р(Не) = 400 Па для суміші He-I₂ розподіл потужності УФ випромінювання плазми складав відповідно: W(206.2 нм) - W(342 нм) = 52 - 48 %. Оптимальний парціальний тиск гелію знаходився в діапазоні 400-800 Па. Найбільша величина сумарної потужності УФ випромінювання розряду з всієї робочої апертури йодної лампи досягала 27 Вт при ККД ? 18 % при потужності, внесеній в розряд (W_ел Ј 200 Вт). Оцінка ресурсу випромінювання тліючого розряду в газостатичному режимі складала до 800 - 1000 годин.

Спектр випромінювання газорозрядної плазми на суміші ксенон-йод (рис.1.а.) в УФ діапазоні спектру складається з випромінювання спектральної лінії атома йоду 206.2 нм і смуг випромінювання 253 нм XeI(B-X), 342 нм I₂(D^'-A^'). При цьому в спектральній лінії атома йоду шириною ? 0.1 нм (рис.1.б.) зосереджена половина сумарної потужності УФ випромінювання плазми. На рис.1.б. представлений контур спектральної лінії атома йоду 206.2 нм. Збуджені молекули найбільш ефективно утворюються коли тліючий розряд ще не контрагований, тобто при P(Xe) = 130-270 Па. Збільшення парціального тиску ксенону вище за 270 Па найбільш різко впливає на яскравість смуги випромінювання молекули йоду. При зменшенні величини тиску ксенону з 270 до 130 Па спостерігалось різке зменшення ефективності утворення молекули XeI*. При Р(Хе) > 130 Па ефективність утворення молекули йодиду ксенону зменшувалась при збільшенні електричної потужності розряду вище 30 Вт.

Рис. 1. Спектр випромінювання газорозрядної плазми на суміші Хе-I₂ (а) та контур спектральної лінії 206.2 нм атома йоду (б) при Р(Хе)-P(I₂) = 400-(100-200) Па і струмі розряду 30 мА (показ ?л=0.00 нм відповідає центру спектральної лінії л=206.2 нм).

Така поведінка випромінювання молекул XeI(В) в залежності від парціального тиску ксенону та електричної потужності розряду зумовлена зменшенням концентрації метастабільних атомів ксенону, які в процесі реакції

газорозрядний плазма хлорид характеристика

Xe(m) + I₂ > I + XeI(B)

приводять до утворення ексиплексної молекули, а також перегріванням трубки. Останнє приводить до збільшення концентрації парів йоду і гасіння молекул XeI(В) молекулами I₂ :

XeI(B) + I₂ > продукти реакцій.

Для газорозрядної плазми на суміші ксенон-йод оптимальною є величина парціального тиску ксенону в діапазоні 400-900 Па. Максимальна потужність УФ випромінювання складала 22 Вт при ККД ? 11 %.

В спектрі випромінювання плазми тліючого розряду на суміші He-Xe-I₂ було зареєстровано випромінювання спектральної лінії атома йоду 206.2 нм і смуг випромінювання 253 нм XeI(B-X), 342 нм I₂(D^'-A^'). При тисках P(He)- P(Xe) = 400-120 Па розподіл потужності випромінювання в спектральній лінії 206.2 нм і смуг з максимумами при 253 і 342 нм складав: W(206.2 нм) - W(253 нм) - W(342 нм) = 54 - 9 - 37 %. Ширина контуру спектральної лінії 206.2 нм знаходиться в діапазоні 0.10-0.08 нм. Максимальна потужність сумарного УФ випромінювання в найбільш оптимальній робочій суміші He-Xe-I₂ (трубка довжиною 50 см) з парціальними тисками гелію і ксенону 800 і 400 Па була 37 Вт при ККД--? 15 %.

Дослідження емісійних характеристик малогабаритної ексиплексно-галогенної УФ-ВУФ лампи з накачуванням повздовжним тліючим розрядом, яка працює на сумішах He, Ne, Ar, Xe, Kr з парами йоду при використанні короткої трубки (10 см) показало, що найбільш висока інтенсивність випромінювання спектральної лінії 206.2 нм була отримана в сумішах He-I₂, Kr-I₂ при струмі тліючого розряду 50 мА. Але максимальна ефективність випромінювання спостерігалась для суміші Xe-I₂ (Таблиця 1). Приблизно половина потужності ультрафіолетового випромінювання лампи представлена у вигляді спектральної лінії атома йоду (l=206.2 нм) шириною 0.12 нм, а друга половина - у формі електронно-коливальних смуг молекул 342 нм I₂(D^'-A^') і 253 нм XeI(B-X). Оптимальний парціальний тиск інертних газів знаходився в діапазоні 400-600 Па. Відношення інтенсивності спектральних ліній 161.8 і 206.2 нм в тліючому розряді на сумішах He, Ne, Kr, Xe з парами йоду (при тиску інертного газу 500 Па і струмі розряду 50 мА) в даній серії експериментів відповідно були рівні 0.80-0.46-0.57-0.39 відн.од. Для ВУФ лампи на парах йоду найбільш оптимальною також була суміш на основі гелію та йоду. Абсолютна величина повної потужності випромінювання (з всієї поверхні розрядної трубки) досягала 6-7 Вт при ККД ? 15-20%. Досліджувана лампа може бути рекомендована для використання в фотохімії, медицині і біофізиці.

Дослідження електричних і оптичних характеристик тліючого розряду газорозрядної ультрафіолетової лампи на сумішах Ar(Kr)-Xe-I₂ при потужності, яка вкладається в плазму 10-120 Вт, показало, що в спектрах УФ випромінювання плазми крім спектральної лінії атома йоду 206.2 нм суттєвим є також внесок смуг 253 нм XeІ(B-X) i 342 нм I₂(D^'-A^'). На основі молекулярного випромінювання плазми формується континуум в спектральному діапазоні 240-350 нм. Випромінювання молекул ArI* не виявлено внаслідок переддисоціації її В-смуги при низьких тисках робочих сумішей. Найбільша потужність УФ випромінювання була отримана на сумішах Ar-Xe-I₂ при оптимальному парціальному тиску аргону і ксенону, що не переважав 120 Па. Максимальна потужність УФ випромінювання лампи складає 7 Вт при ККД Ј 5 %.

Таблиця 1. Залежність інтенсивності спектральних ліній атомів йоду і амплітуди смуги 253 нм при тиску інертних газів 500 Па.

Суміш	l, нм	Iроз = 30 мА	Iроз =50 мА
		Wвкл , Вт	J, відн.інт.	Wвкл, Вт	J, відн. інт.
He-I2	206.2	26.4	69.3	45	100
He-I2	161.8	26.4	56.8	45	79.7
Ne-I2	206.2	22.8	69.3	38	85.4
Ne-I2	161.8	22.8	30	38	39
Xe-I2	206.2	15	83.9	25	86.5
Xe-I2	253.0	15	35.4	25	38.5
Xe-I2	161.8	15	32.8	25	33.5
Kr-I2	206.2	18	69.3	31	92.2
Kr-I2	161.8	18	34	31	52.6

Четвертий розділ містить результати досліджень електричних та оптичних характеристик плазми повздовжнього тліючого розряду на парах брому, в сумішах інертних газів з парами брому та на складних сумішах інертних газів з парами брому та йоду.

Дослідження оптичних характеристик плазми низької густини на парах брому показало, що у ВУФ діапазоні довжин хвиль і при тиску парів брому менших 80 Па основним є випромінювання спектральних ліній атома брому 163.3 і 157.6 нм (рис.2.а.). Збільшення тиску парів брому до 120 Па (рис.2.б.) приводило до послаблення випромінювання спектральної лінії 163.3 нм і до повного зникнення з спектру спектральної лінії 157.6 нм. Яскравість континууму, який був утворений на основі смуг молекули брому в діапазоні спектру 165-300 нм, при цьому, значно збільшується. При тиску парів брому більшому за 150-200 Па (рис.2.в.) все випромінювання плазми тліючого розряду сконцентровано переважно в континуумі з межами 160-300 нм. Основний внесок в формування УФ-ВУФ континууму брому дають молекулярні спектральні смуги: (185-170) нм Br₂(H-X), (210-185) нм Br₂(G-X), (222-207) нм Br⁺₂(Е-А), (300-156) і (295-267) нм Br₂(¹У⁺_q-X), та (295-280) нм Br₂(D'-A'). Найбільш оптимальним для отримання високої яскравості випромінювання континууму є тиск парів брому в діапазоні 200-400 Па. Потужність УФ-ВУФ випромінювання парів брому досягала 3-5 Вт, оцінка ресурсу випромінювання розряду на одній робочій суміші на парах брому в діапазоні P(Br₂)=200-400 Па не перевищувала 300-400 годин.

Рис. 2. Спектри випромінювання тліючого розряду на парах брому при середньому струмі 30 мА і тиску P(Br₂) = 80 Па (W_ел. = 20 Вт) (а), 120 Па (W_ел. = 25 Вт) (б) і 400 Па (W_ел. = 30 Вт) (в).

Випромінювання плазми тліючого розряду на суміші гелій-бром містить спектральну лінію 163.3 нм атома брому (при тиску Р(Br₂) < 100 Па) і сформований на основі смуг молекули брому континуум в діапазоні довжин хвиль 165-300 нм (при Р(Br₂) = 200-400 Па). Спектр на основі суміші He-Br₂ співпадає з спектром на чистих парах брому, але добавка гелію в робочу суміш збільшує потужність випромінювання лампи в два рази. Оптимальною для отримання максимальної потужності випромінювання плазми в широкосмуговій області була суміш He-Br₂ при парціальному тиску компонент Р(Не)-Р(Br₂) = (500-600)-(200-400) Па. Максимальна середня потужність цього випромінювання досягала 4-5 Вт при електричній потужності розряду 50-60 Вт.

Таким чином, випромінювання низькотемпературної плазми парів брому низької густини порівняно рівномірно і повністю перекриває всю бактерицидну ділянку спектра, тому такі джерела випромінювання з отриманими спектральними характеристиками можуть бути використані при створенні більш потужних (100-1000 Вт) ламп для промислових систем очищення питної води, повітря, та використання в фотохімії, екології і медицині.

Дослідження характеристик плазми тліючого розряду на суміші ксенону з парами брому показало, що плазма випромінює в спектральному діапазоні 160-300 нм на спектральних смугах 282 нм XeBr(B-X), 220 нм XeBr(D-X) і спектральних лініях атому брому 163.3 нм і 157.6 нм. Збільшення парціального тиску ксенону в сумішах з 130 до 800 Па приводило до зменшення інтенсивності випромінювання атомів брому і збільшення потужності випромінювання молекули броміду ксенону. Оптимальний парціальний тиск ксенону знаходився в діапазоні 600-800 Па, а парів брому в діапазоні 50-100 Па. Середня потужність ВУФ-УФ випромінювання досягала 7 Вт.

В спектрі випромінювання плазми тліючого розряду на суміші Xe-Br₂ суттєву роль відіграє процес передачі енергії між метастабільними атомами Xe(m) і атомами Xe в основному стані, які вступають в “гарпунну реакцію” з утворенням молекули XeBr^*:

Xe(m,p) + Br₂ > XeBr(B,D) + Br .

Ультрафіолетове випромінювання плазми тліючого розряду на суміші криптону з парами брому складається з смуг 207 нм KrBr(B-X) і 289 нм Br₂. Оптимальний парціальний тиск парів брому знаходився в діапазоні 50-150 Па. Лампа ефективно випромінювала континуум в спектральному діапазоні 200-300 нм при тиску криптону 200-800 Па. Формування широких УФ континуумів ексиплексних молекул зумовлене низькою швидкістю коливальної релаксації в межах збуджених станів відповідних молекул, що приводить до уширення смуг випромінювання і перекриття їх між собою. Сумарна потужність УФ випромінювання тліючого розряду на суміші криптон-бром не перевищувала 4-5 Вт при потужності, яка вноситься в плазму тліючого розряду до 50- 60 Вт.

Спектр випромінювання плазми, яка збуджується повздовжним тліючим розрядом на суміші криптону з молекулами брому і яка випромінювала в УФ-ВУФ спектральному діапазоні 150-300 нм, формувався на основі спектральних ліній атома брому 163.3 нм і 157.6 нм, а також смуг молекул брому та броміду криптону. Збільшення парціального тиску брому в суміші від 50 до 270 Па приводило до зменшення інтенсивності випромінювання атомів брому і формування єдиного УФ-ВУФ континуума на основі молекулярних смуг 289 нм Br₂ і 207 нм KrBr. Проведена оптимізація випромінювання лампи в залежності від струму тліючого розряду, тиску і складу робочої суміші. Оптимальний парціальний тиск криптону знаходиться в діапазоні 500-800 Па, а парів брому в діапазоні 100-250 Па. Середня потужність УФ-ВУФ випромінювання досягала 5 Вт при ККД ? 8-10 %.

В спектрі випромінювання плазми тліючого розряду на суміші Ar-Xe-Br₂ основними є смуги молекул XeBr^*, Br₂^* і спектральні лінії атомів брому в спектральній області 163-157 нм. Суттєву роль для даної суміші відіграє процес передачі енергії між метастабільними атомами Ar(m) і атомами Xe в основному стані, який вступає в “гарпунну реакцію” з утворенням молекули XeBr^*.

Дослідження характеристик електророзрядного ексиплексно-галогенного випромінювача на суміші Xe-Br₂-І₂ показало, що тліючий розряд є переважно аномальним. В УФ спектрах спостерігалось інтенсивне випромінювання спектральної лінії атому йоду 206.2 нм і смуг 253 нм ХеІ(B-X), 282 нм XeBr(B-X) і 292-310 нм Br₂*. Найбільш яскравою була смуга 282 нм XeBr(B-X). Всі залежності потужності УФ випромінювання ексиплексних молекул та інтенсивності спектральної лінії атома йоду від потужності, внесеної в тліючий розряд, в діапазоні 10-350 Вт, були зростаючими без ознак насичення. Найбільш оптимальною була робоча суміш Xe-Br₂-І₂ з відповідними тисками компонент

P(Xe)-P(Br₂)-P(I₂) = 400-130-(20-30) Па.

Оптимальний тиск парів брому знаходився в діапазоні 130-250 Па. Значне збільшення густини парів йоду в розряді (Р(I₂) і 100 Па) приводило до значної переваги випромінювання атома йоду на дожині хвилі 206.2 нм та смуги 253 нм XeI(B-X). Повна потужність УФ випромінювання розряду з всієї поверхні розрядної трубки досягала 12-15 Вт.

В ексиплексно-галогенній лампі на сумішах криптону з молекулами брому і йоду (суміш Kr-Br₂-I₂) більше половини потужності випромінюється у формі континуума, розміщеного в спектральному діапазоні 220-390 нм. В більш короткохвильовій області спектру лампа випромінює спектральну лінію атома йоду 206.2 нм (шириною 0.10-0.12 нм) і смугу 207 нм KrBr(B-X). Оптимальний тиск важких інертних газів знаходився в діапазоні 400-800 Па, а парів брому 100-400 Па. Сумарна потужність УФ випромінювання досягала 12 Вт при ККД ? 10%.

Спектр випромінювання малогабаритної широкосмугової ультрафіолетової лампи на суміші Kr-Xe-Br₂-I₂ (рис.3.) при сумарному тиску 0.5-2.0 кПа складався з спектральної лінії атома йоду 206.2 нм з шириною на піввисоті інтенсивності 0.1 нм і континуума в спектральній області 220-390 нм. Континуум формувався в результаті перекриття широких смуг випромінювання з максимумами при 221 нм XeBr(D-X), 253 нм XeI(B-X), 282 нм XeBr(B-X), 289 нм Br₂*, 342 нм I₂* і 386 нм IBr*. Випромінювання на переходах молекули інтергалогеніду IBr* дає можливість розширити спектральний діапазон випромінювання лампи. Величина енергетичного внеску в тліючий розряд знаходилась в діапазоні 5-100 Вт. Тиск важких інертних газів змінювався в межах 10-1200 Па, а парціальний тиск парів йоду і брому складав 100-500 Па. Повна потужність УФ випромінювання з всієї поверхні розрядної трубки досягала 10-12 Вт при ККД ? 10 %.

Сумарна потужність випромінювання спектральної лінії атома йоду для суміші Kr-Xe-Br₂-I₂ була одного порядку з сумарною потужністю випромінювання УФ континуума. Найбільш оптимальними для отримання максимальної потужності УФ випромінювання лампи були суміші P(Kr)-P(Xe)-P(Br₂)-P(I₂) = (400-800)-(200-400)-(200-400)-(100-200) Па. Максимальна ефективність роботи лампи спостерігалась при порівняно низькій електричній потужності розряду 10-50 Вт; найбільша середня потужність УФ випромінювання знаходилась в діапазоні 8-12 Вт.

Рис. 3. Спектр випромінювання широкосмугової лампи постійного струму на суміші P(Kr)-P(Xe)-P(Br₂)-P(I₂) = 800-130-400-(100-200) Па.

ВИСНОВКИ

1. Підтверджено, що для суміші He-I₂ основним механізмом утворення збуджених атомів йоду є дисоціативне збудження молекул I₂ електронами. Запропоновано використати тліючий розряд на сумішах He-I₂ і He-Br₂ для створення потужної галогенної лампи на спектральних лініях атомів йоду і смузі 342 нм I₂(В-Х) та широкосмугової лампи на основі континууму смуг молекул Br₂ (л = 170-300 нм) з середньою потужністю 5-30 Вт при ККД ? 18 %.

2. Визначено найбільш оптимальні суміші Хе-I₂ і He-Хе-I₂ для одержання максимального УФ випромінювання смуг 253 нм ХеI^*, 342 нм молекули I₂(D^'-A^') і спектральної лінії 206.2 нм атома йоду та запропоновано найбільш імовірні процеси утворення збуджених атомів і молекул в цій плазмі. Оптимізовано робочу суміш Хе-I₂ для створення бактерицидної лампи неперервної дії для області довжин хвиль 206-350 нм, а суміш He-Хе-I₂ - для створення потужної ексиплексно-галогенної лампи з потужністю до 40 Вт.

3. Для малогабаритної УФ-ВУФ лампи на сумішах He, Ne, Xe, Kr з парами йоду найбільш висока інтенсивність випромінювання спектральної лінії 206.2 нм була отримана в сумішах He-I₂, Kr-I₂. Максимальна ефективність випромінювання була для суміші Xe-I₂. Половина потужності УФ випромінювання лампи представлена у вигляді випромінювання спектральної лінії атома йоду (?=206.2 нм) шириною 0.12 нм, а друга половина - у формі випромінювання електронно-коливальних смуг молекул 342 нм I₂(D^'-A^') і 253 нм XeI(B-X).

4. Встановлено, що для плазма низької густини на парах брому в ВУФ області спектру (при тиску парів брому менших 80 Па) основним є випромінювання спектральних ліній атома брому 163.3 і 157.6 нм, а збільшення тиску брому приводить до утворення континууму, який формується на основі смуг молекули Br₂ і молекули іону Br₂⁺ з межами 165-300 нм. Випромінювання плазми на суміші гелій-бром містить спектральну лінію 163.3 нм атома брому при Р(Br₂) < 100 Па і континуум в діапазоні 165?300 нм на основі смуг молекули брому при Р(Br₂) = 200?400 Па.

5. Встановлено характеристики плазми на сумішах Хe-Br₂ і Kr-Br₂ , зокрема оптимальні умови і найбільш імовірні процеси утворення молекул ХeBr(B,D), Br₂(B), KrBr(B) та збуджених атомів брому, а також умови одержання модульованого УФ випромінювання тліючого розряду з частотою на рівні 10-50 кГц. В суміші Xe-Br₂ суттєву роль відіграє процес передачі енергії між метастабільними атомами Xe(m) і атомами Xe в основному стані, які вступають в “гарпунну реакцію” з утворенням молекули XeBr^*.

6. В УФ випромінюванні плазми тліючого розряду на суміші криптону з парами брому домінували смуги 207 нм KrBr(B-X) і 289 нм Br₂ при оптимальному парціальному тиску парів брому 50-150 Па, а криптону - 200-800 Па. В спектральному діапазоні 150-300 нм випромінювання плазми формується на основі спектральних ліній атома брому 163.3 нм і 157.6 нм, а також смуг молекул брому та броміду криптону.

7. На основі сумішей Хе(Kr)-Br₂-I₂ запропоновано розробити ефективну бактерицидну лампу, спектр випромінювання якої за формою добре узгоджується з спектром поглинання молекул ДНК. На основі суміші Kr-Хе-Br₂-I₂ (Р = 0.5-2.0 кПа) розроблено макет малогабаритної широкосмугової УФ лампи та з'ясовано оптимальні умови її роботи на основі спектральних ліній атома йоду і континууму в спектральній області 210-390 нм.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Шуаибов А.К. Электроразрядная бактерицидная лампа на смеси ксенона с парами иода / А.К. Шуаибов, Л.Л. Шимон, И.А. Грабовая // Письма в ЖТФ. - 2003. - Т. 29, Вып. 20. - С. 77-80.

Шуаибов А.К. Образование молекул XeI(B) и I₂(B) в стационарной электроразрядной плазме на смеси ксенона с парами иода / А.К. Шуаибов, Л.Л. Шимон, И.А. Грабовая // Физика плазмы.-2004. -Т. 30, № 8. - С. 763-766.

Шуаібов О.К. Емісійні характеристики електророзрядної плазми малої щільности на сумішах інертних газів з парами йоду / О.К. Шуаібов, Л.Л. Шимон, І.А. Грабова // Журнал фізичних досліджень. - 2004. - Т. 8, № 4. - С. 338-345.

Шуаибов А.К. Широкополосный эксимерно-галогенный излучатель на основе бромида и йодида ксенона / А.К. Шуаибов, Л.Л. Шимон, И.А. Грабовая // Теплофизика высоких температур. - 2004. - Т. 42, № 4. - С. 640-642.

Шуаибов А.К. Электроразрядный ультрафиолетовый эксимерно-галогенный излучатель на смеси гелия и ксенона с парами иода / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Журнал технической физики.- 2004.- Т. 74, Вып. 4. - С. 66-69.

Шуаибов А.К. Электроразрядная ультрафиолетовая лампа с непрерывным режимом излучения / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Приборы и техника эксперимента. - 2005. - №1. - С. 119-121.

Шуаибов А.К. Мощная ультрафиолетовая лампа на парах иода с накачкой тлеющим разрядом / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая, Л.Л. Шимон // Письма в ЖТФ. - 2005. - Т.31, Вып.3. - С. 31-35.

Шуаибов А.К. Элекроразрядная ультрафиолетовая лампа на смеси ксенон/йод / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Журнал прикладной спектроскопии. - 2005. - Т. 72, № 2. - С. 247-250.

Шуаибов А.К. Электроразрядный источник стационарного УФ-ВУФ излучения атомов йода и йодсодержащих молекул / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Оптический журнал. - 2005. - Т. 72, № 7. - С. 52-56.

Шуаибов А.К. Широкополосная ультрафиолетовая лампа с накачкой тлеющим разрядом / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Журнал прикладной спектроскопии. - 2005. - Т. 72, № 6. - С. 840-842.

Шуаибов А.К. Электроразрядная лампа на парах брома и йода с непрерывным ультрафиолетовым спектром излучения / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Письма в ЖТФ. - 2005. - Т. 31, Вып. 20. - С. 82-87.

Шуаибов А.К. Излучательные характеристики тлеющего разряда на смесях тяжелых инертных газов с парами йода / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Оптика и спектроскопия. - 2005. - Т. 98, № 4. - С. 558-561.

Шуаибов А.К. Ультрафиолетовая лампа на смеси криптона и ксенона с молекулами брома и иода / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая, Л.Л. Шимон // Приборы и техника эксперимента. - 2006. - № 1. - С. 114-117.

Шуаибов А.К. Широкополосная коротковолновая лампа с накачкой тлеющим разрядом / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Приборы и техника эксперимента. - 2006. - № 3. - С. 125-128.

Шуаибов А.К. Эмиссионные характеристики плазмы мощного тлеющего разряда на смесях инертных газов с парами брома и йода / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Оптика и спектроскопия. - 2006. - Т. 100, № 2. - С. 223-227.

Шуаибов А.К. Оптические характеристики электроразрядной плазмы низкой плотности на парах брома в ВУФ-УФ диапазоне спектра / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Оптика и спектроскопия. - 2006. - Т. 101, № 3. - С. 408-411.

Шуаибов А.К. Коротковолновая эксимерно-галогенная лампа низкого давления на смеси криптона с молекулами брома / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Письма в ЖТФ. - 2006. - Т.32, Вып.23. - С. 80-85.

Новые высокоэффективные электроразрядные лампы видимого и ультрафиолетового диапазона спектра / [А.Н. Малинин, А.К. Шуаибов, Л.Л. Шимон, И.А. Грабовая, А.В. Поляк]. // Прикладная физика. - 2006. - № 1. - С. 27-29.

Шуаибов А.К. Газоразрядная коротковолновая лампа на молекулах бромида ксенона и атомах брома / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Письма в ЖТФ. - 2007. - Т. 33, Вып. 10. - С. 89-94.

Шуаибов А.К. Характеристики коротковолнового излучения продольного тлеющего разряда на парах брома в кварцевой трубке / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Журнал прикладной спектроскопии. - 2007. -Т. 74, № 6. - С.816-819.

Шуаибов А.К. ВУФ-УФ газоразрядная лампа низкого давления на смеси аргона с парами брома / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая, П.Н. Волович // Приборы и техника эксперимента. - 2007. - № 6. - С. 104-106.

Пат. 62723 Україна, МПК H01S 3/097. Бактерицидна лампа / Шуаібов О.К., Шимон Л.Л., Грабова І.А.; заявник і патентовласник Ужгородський національний університет. - № 200354208; заяв. 12.05.03; опубл. 10.04.07, Бюл. № 4.

Дек. пат. 69754 А Україна, МПК H01S 3/097. Лінійно-смугова ексимерно-галогенна лампа / Шуаібов О.К., Шимон Л.Л., Грабова І.А.; заявник і патентовласник Ужгородський національний університет. - № 2003119869; заяв. 04.11.03; опубл. 15.09.04, Бюл. № 9.

Пат. 76008 Україна., МПК H01J 61/12, H01J 7/00, H01J 17/00. Ультрафіолетова лампа неперервної дії / Шуаібов О.К., Шимон Л.Л., Грабова І.А.; заявник і патентовласник Ужгородський національний університет. - № 20040705495; заяв. 07.07.04; опубл. 15.06.06, Бюл. № 6.

Пат. 77029 Україна, МПК H01S 3/097, H01J 61/12. Електророзрядна корот-кохвильова лампа на парах йоду / Шуаібов О.К., Шимон Л.Л., Грабова І.А.; заявник і патентовласник Ужгородський національний університет. - № 20040604330; заяв. 04.06.04; опубл. 16.10.06, Бюл. № 10.

Пат. 77762 Україна, МПК H01S 3/097, H01J 7/00, H01J 61/12. Електророзрядна ультрафіолетова лампа / Шуаібов О.К., Шимон Л.Л., Грабова І.А.; заявник і патентовласник Ужгородський національний університет. - № 20040907658; заяв. 20.09.04; опубл. 15.01.07, Бюл. № 1.

Пат. 21894 Україна, МПК H01S 3/097. Газорозрядна ексиплексно-галогенна ультрафіолетова лампа / Шуаібов О.К., Грабова І.А.; заявник і патентовласник Ужгородський національний університет. - № u 200610635; заяв. 09.10.06; опубл. 10.04.07, Бюл. № 4.

Пат. 24525 Україна, МПК H01S 3/097. Короткохвильова газорозрядна галогенна лампа низького тиску / Шуаібов О.К., Шимон Л.Л., Грабова І.А.; заявник і патентовласник Ужгородський національний університет. - № u 200612160; заяв. 20.11.06; опубл. 10.07.07, Бюл. № 10.

Пат. 25761 Україна, МПК H01S 3/097. Ультрафіолетова лампа на суміші парів брому з інертними газами / Шуаібов О.К., Грабова І.А.; заявник і патентовласник Ужгородський національний університет. - № u 200702274; заяв. 02.03.07; опубл. 27.08.07, Бюл. № 13.

Hrabova I.A. Ultra-violet elektro-discharge lamp of reguler action for He/Xe/I₂ mixture / I.A. Hrabova, A.A. Heneral // Proc. of the fourth intern. Young scent. conf. on Appl. Phys., June 21-23, 2004, Kyiv, Ukraine; Taras Shevchenko National University of Kyiv, Faculty of Radiophysics, - Kyiv, 2004.- P. 215-216

Hrabova I.A. Emissions characteristics of plasma of bromine and helium-bromine mixture in VUV / I.A. Hrabova // Proc. of the fifth intern. Young scent. conf. on Appl. Phys., June 20-22, 2005. Kyiv, Ukraine; Taras Shevchenko National University of Kyiv, Faculty of Radiophysics. - Kyiv, 2005. - P. 187-188.

Грабова І.А. Характеристики електророзрядної лампи на суміші інертних газів з парами йоду і брому / І.А. Грабова // Конф. молодих учених і аспірантів. ІЕФ НАН України, 18-20 травня 2005 р. : Програма і тези доповідей. - Ужгород, 2005. - С. 109.

Hrabova I.A. UV-VUV broadband excimer-halogen lamp on Ar-Kr-Xe-Br₂ mixture / I.A. Hrabova, A.K. Shuaibov, L.L. Shimon // CEPAS-2005. Proc. of the Third Conference on the Elementary Processes in Atomic Systems. University of Miskolc, Hungary. 31 Aug. - 2 Sept. 2005 - Miskolc, Hungary, 2005. - P. 110.

Hrabova I.A. Electro-discharge excimer-halogens lamps on the basis of vapors of bromine and iodine with the guided spectral characteristics / I.A. Hrabova, L.L. Shimon, A.K. Shuaibov // Proc. of the VII International conference “Atomic and Molecular Pulsed Lasers”. 12-16 Sept. 2005 - Tomsk, Russia. - 2005. - P. 81.

Грабова І.А. Емісійні характеристики і фізичні процеси в бромовмісній плазмі малої щільності / І.А.Грабова, О.К. Шуаібов, Л.Л. Шимон // Міжнародний симпозіум “Резонансні явища в атомних системах (до 85-річчя від дня народження професора І.П. Запісочного)”. ІЕФ НАН України, 17-18 травня 2007 р.: Програма і тези доповідей. - Ужгород, 2007. - С. 40.

Hrabova I.A. Characteristics of the gas-discharge lamp of low pressure on the mixtures of krypton and argon with bromine vapour / I.A. Hrabova, A.K. Shuaibov, L.L. Shimon // Proc. of the VIII International conference. “Atomic and Molecular Pulsed Lasers”. 10-14 Sept. 2007 - Tomsk, Russia, 2007. - P. 86.

АНОТАЦІЯ

Грабова І.А. Оптичні характеристики плазми газорозрядних джерел випромінювання на бромідах і йодидах інертних газів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.04 - фізична електроніка. - ДВНЗ “Ужгородський національний університет”, Ужгород, 2008.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню оптичних, електричних та просторових характеристик газорозрядної плазми на парах брому та на сумішах інертних газів з молекулами брому і йоду; встановленню процесів утворення ексиплексних молекул, збуджених молекул брому та йоду і атомів брому та йоду; оптимізації сумішей в УФ-ВУФ області спектру для отримання ефективних газорозрядних джерел випромінювання.

Дослідження УФ випромінювання плазми на сумішах Не-I_2, Xе-I₂ показало, що спектр випромінювання включає переважно спектральну лінію атома йоду 206.2 нм, смуги 253 нм XeI(B-X) та 342 нм I₂(D'-A'). На основі суміші He-Хе-I₂ розроблено ексиплексно-галогенну лампу з потужністю випромінювання до 40 Вт при ККД ? 15%. Оптимізовано робочу суміш на основі інертних газів He, Ne, Ar, Kr і Xe з парами йоду в УФ-ВУФ області спектру.

На основі плазми парів брому (Br₂ і суміш He-Br₂) вперше оптимізовано випромінювання на основі спектральних ліній атома брому 163.3 і 157.6 нм (при низькому тиску Р(Br₂) ? 80 Па) та на континуумі на основі смуг Br₂ і Br₂⁺ (Дл =165-300 нм). Зміна парціального тиску парів Br₂ виявила можливість регулювання шириною смуги випромінювання в діапазоні 165-300 нм. Для плазми тліючого розряду на сумішах Xe-Br₂ і Kr-Br₂ випромінювання складається з ВУФ спектральних ліній BrI, смуг молекул XeBr* (282, 220 нм), KrBr* 207 нм і 289 нм Br₂ (B-X). Зміна тиску парів брому від 50 до 270 Па дозволяє гасити випромінювання атомів Br і формувати єдиний УФ-континуум на основі смуг XeBr*, KrBr*, Br₂*, Br₂⁺*.

...