ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Связь между элементарными процессами в газовом разряде и излучением. Влияние давления газа на излучение резонансных и нерезоннсных линий в положительном столбе из "Электрические явления в газах и вакууме" На верхней линии прямоугольника отмечен ряд равноотстоящих одна от другой точек, соответствующих последовательному ряду различного вида термов данного атома 8, Р, О и т. д. [c.338] Электронные переходы, сопровождаемые излучением той или иной спектральной линии, обозначаются на этих схемах наклонными отрезками, соединяющими верхний и нижний энергетические уровни, между которыми совершается переход электрона. При каждом отрезке обычно пишется длина волны данной спектральной линии, а интенсивность последней обозначается большей или меньшей толщиной соответствующей наклонной черты. В случае, если энергетические уровни и спектральные линии лежат очень близко друг к другу, их для ясности чертежа не разделяют, как это, например, сделано с уровнями и Р на рисунке 147. [c.338] Из данных таблицы 23 видно, что относительная интенсивность различных линий в очень сильной степени зависит от плотности газа. Относительная интенсивность зависит также от режима разряда. Так, например, свечение катодных частей и свечение положительного столба тлеющего разряда различны по цветности. Вследствие неодинаковой чувствительности глаза к радиации различных длин волн визуальная интенсивность зависит ещё от положения линии в спектре. [c.340] Условиями, благоприятствующими или не благоприятствующими тому или иному элементарному процессу, определяется его значимость для излучения разряда и, в конечном итоге, тот или иной характер спектра разряда, то или иное распределение интенсивности отдельных линий. Приведём сводку обширного литературного материала по излучению резонансных и нерезонансных линий и по другим видам рассеяния энергии в положительном столбе разряда, как её даёт Б. Н. Клярфельд в своих обстоятельных работах по изучению положительного столба ([1027], стр. 204—218), значительно дополняя и уточняя имевшиеся до гго работ д.чнные. [c.343] На рисунке 149 схематически представлен энергетический баланс в положительном столбе при различных давлениях и малой плотности тока (десятки миллиампер) на рисунке 150 — тот же баланс при плотности тока порядка нескольких ампер. Давление газа отложено по оси абсцисс в логарифмическом масштабе. [c.344] Увеличение давления сопровождается уменьшением температуры электронов, а следовательно, увеличением относительного числа электронов с малыми скоростями, а также уменьшением средней длины свободного пути. Это увеличивает удельный вес излучаемой энергии и уменьшает Г1ст. Впрочем, уменьшение последней величины по мере увеличения давления газа происходит не всегда монотонно в случае паров ртути при давлениях порядка от 10 2 до 1 мм Н увеличение ионного тока на стенки перекрывает влияние уменьшения средней кинетической энергии электронов плазмы, и т)ет на этом участке вновь несколько возрастает за счёт уменьшения удельного веса резонансного излучения. [c.345] Исходный уровень 6 Pi второй резонансной линии требует для непосредственного возбуждения большого количества энергии. Ступенчатое возбуждение этого уровня, как показывает схема рисунка 148, может произойти только сложными обходными путями, при которых электрон может попасть на этот уровень лишь в результате перехода с какого-либо более высокого уро-вня с излучением той или иной нерезонансной линии. Возможностей обратного перехода на более высокие уровни тоже много ). В результате, как показывает диаграмма рисунка 150, при давлении порядка 100 мм, Hg львиная доля мощности, расходуемой в разряде, приходится на т и лишь небольшое число процентов на ч не ез. ещё меньше на у ез При дальнейшем увеличении давления из-за большого -По сильно возрастает температура газа. Это приводит к тому, что существенную роль начинает играть новое явление термическая ионизация и термическое возбуждение. При последнем преимущественную роль играет ступенчатое возбуждение исходных уровней нерезонансных линий по тем же причинам, которые при несколько более низких давлениях вызывают более медленное уменьшение / ер ез ПО Сравнению с i pes при больших плотностях тока (в случае ртути — несколько ампер) и при дальнейшем повышении давления термическое возбуждение играет всё большую и ббльигую роль. В связи с этим удельный вес излучения нерезонансных линий в общем балансе. мощности разряда очень сильно возрастает, в то время как Пр,. , попрежнему незначительно (в случае ртути порядка 1%). Бойль в его опытах со ртутной лампой сверхвысокого давления осуществил такой режим, при котором излучение нерезоиансных линий составляло 75% общей мощности разряда [1100]. [c.346] Что касается диаграммы рисунка 149, мы укажем только, что сравнительно малый удельный вес излучения нерезонансных линий при очень больших давлениях, но при малых плотностях тока, по сравнению со случаем больших плотностей тока объясняется более низкой температурой газа и, следовательно, значительно меньшей ролью термического возбуждения. [c.347] При практическом применении ртутного разряда в источниках света для облегчения зажигания разряда кроме ртути в разрядную трубку вводится ешё какой-либо инертный газ — обычно аргон—при давлении в несколько лш Н . Понятно, что при одном и том же малом давлении ртутного пара присутствие аргона сушественно меняет картину распределения мощности разряда. Присутствие аргона при концентрации атомов последнего, значительно превышающей концентрацию атомов ртути, приводит вследствие многочисленных зшругих соударений электронов с атомами аргона к значительному увеличению общей длины зигзагообразного пути, пробегаемого электроном. Поэтому увеличивается число соударений электронов с атомами ртути, а, следовательно, и число возбуждающих столкновений. Поэтому в грубом приближении мы вправе ожидать примерно такого же распределения расходуемой мощности, которое Следует из диаграммы рисунка 150 для абсциссы, соответстаующей давлению в несколько мм Hg. Однако опыт показывает, что изменение парциального давления паров ртути, небольшое по сравнению с общим давлением, сильно отзывается на удельном весе резонансного излучения. Так, при диаметре трубки 3 см и силе тока 0,65 амп давление паров ртути, оптимальное по отношению к резонансному излучению, — 0,01 мм Н . Это соответствует температуре жидкой ртути в разрядной трубке 40° С при температурах 60° или 20° С, что соответствует давлениям ртутного пара 0,05 и 0,001 мм Hg, относительная интенсивность резонансного излучения значительно меньше. Объяснить такую чувствительность резонансного излучения к содержанию паров ртути и появление максимума можно так. С одной стороны, уменьшение парциального давления паров ртути приводит к уменьшению числа излучающих центров, с другой, — увеличение этой концентрации приводит к облегчению разряда путём неупругих столкновений второго рода атомов ртути с метастабильными атомами аргона и, следовательно, к понижению продольного градиента потенциала Е ,. Следствием уменьшения Е является уменьшение температуры электронов, а следовательно, и уменьшение числа электронов, обладающих значениями кинетической энергии, необходимыми для возбуждения исходных уровней резонансных линий. [c.347] Вернуться к основной статье