Исследование механизмов спада УФ излучения и ресурса работы источников УФ излучения с ртутной дугой низкого давления тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

На правах рукописи УДК 537 525 5

ПЕЧЕРКИН ВЛАДИМИР ЯКОВЛЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ СПАДА УФ ИЗЛУЧЕНИЯ И РЕСУРСА РАБОТЫ ИСТОЧНИКОВ УФ ИЗЛУЧЕНИЯ С РТУТНОЙ ДУГОЙ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

01 04 08 - физика плазмы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

003158Т83

Москва 2007

Работа выполнена в Московском Физико-Техническом Институте и научно-производственном объединении «Лаборатория импульсной техники»

Научный руководитель

кандидат физико-математических наук Костюченко Сергей Владимирович

Официальные оппоненты

доктор физико-математических наук Бычков Владимир Львович

доктор физико-математических наук Лебедев Юрий Анатольевич

Ведущая организация

Объединенный институт высоких температур РАН

Защита диссертации состоится 25 октября 2007 г в 10 часов на заседании Диссертационного Совета К212 156 03 при Московском физико-техническом институте (141700, г Долгопрудный, Институтский переулок, 9, МФТИ)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МФТИ

Автореферат разослан "_"_2007 г

Ученый секретарь

диссертационного Совета К212 156 03, ---------^

кандидат физико-математических наук : ■ -—- В Е Брагин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время метод обеззараживания ультрафиолетовым (УФ) излучением широко применяется для обработки больших объемов воды и воздуха Основным механизмом действия УФ излучения на микроорганизмы, бактерии и вирусы является необратимое повреждение связей их ДНК, ответственных за воспроизведение Метод УФ обеззараживания не приводит к образованию побочных, вредных или других потенциально опасных веществ При окислительных методах обеззараживания, таких как хлорирование и озонирование, образуются побочные продукты, опасные как для человека, так и для окружающей среды Наряду с этим, метод хлорирования крайне неэффективен для инактивации вирусов

В качестве источника УФ излучения широко применяются ртутные разряды низкого давления, основным недостатком которых является низкая удельная мощность УФ излучения Применение ртутных ламп высокого давления с большой удельной мощностью УФ излучения ограничено их низким КПД и малым сроком службы Источники УФ излучения низкого давления, в которых в качестве источника паров ртути служит амальгама, позволяют поднять удельную мощность УФ излучения и улучшить экологическую безопасность оборудования обеззараживания Повышение мощности источников требует применения более стойких к повышенной температуре материалов, поэтому применяется кварц вместо увиолевого стекла Спад УФ излучения ртутных и амальгамных ламп, изготовленных из кварца, составляет 50% после 6500 часов работы лампы Однако, для ряда применений, например, для обеззараживания воды, требуются лампы с большей мощностью УФ излучения и значительно меньшим спадом УФ излучения при более длительном времени работы лампы

Широкое внедрение метода УФ обеззараживания для промышленного применения сделали актуальной задачу разработки новых более мощных, высокоэффективных, долговечных и экологически безопасных источников бактерицидного УФ излучения По данной тематике практически отсутствуют статьи, посвященные исследованию процессов, определяющих ресурс работы амальгамных ламп низкого давления с высокой погонной мощностью УФ излучения и высоким КПД генерации УФ излучения и механизм спада УФ излучения в процессе горения разряда

Цель работы и задачи исследования. Целью настоящей работы является исследование механизмов, определяющих длительность горения и спад интенсивности УФ излучения дугового разряда низкого давления в смесях

инертных газов и паров ртути, и разработка источника УФ излучения с повышенной мощностью, высоким КПД и повышенным ресурсом работы Для этого необходимо решить следующие задачи

1 Провести исследования вольтамперных характеристик и УФ излучения разряда низкого давления с погонной мощностью 1,5-3 Вт/см в смесях паров ртути с инертными газами (Аг, Ие) при разных составах и низких давлениях газовой смеси (0,1-3 торр) и различных тепловых режимах на стенках разрядной трубки

2 Определить основные причины, приводящие к погасанию разряда при низких давлениях в смесях инертных газов и инертных газов с парами ртути

3 Определить механизмы спада интенсивности УФ излучения и предложить способы уменьшения их воздействия

4 Определить составы газовой смеси и амальгамы, и параметры разряда, позволяющие получить высокую мощность разряда, высокий КПД генерации УФ излучения и длительный ресурс работы

5 Разработать источник УФ излучения с мощностью бактерицидного УФ излучения (253,7 нм) не менее 90 Вт и с электрической мощностью 240 Вт с длительным ресурсом работы для промышленного применения

Научная новизна. Получены вольтамперные характеристики и мощность УФ излучения ртутного дугового разряда переменного тока высокой частоты при пониженных давлениях смесей инертных газов аргон-неон 0,3-3 торр Обнаружено, что при больших плотностях разрядного тока и низких давлениях 0,3-1 торр инертного газа КПД разряда выше значений, полученных путем экстраполяции известных экспериментальных зависимостей для разрядов с малой плотностью тока

Установлено, что основным механизмом, определяющим время горения разряда в инертных газах, является изменение состава газа вследствие взаимодействия разрядной плазмы с кварцевой стенкой Обнаружено, что нанесение защитного слоя из окислов редкоземельных металлов на внутреннюю поверхность кварца позволяет увеличить время горения разряда в инертных газах почти на три порядка, а разряда с добавлением паров ртути - в 1 5 раза Определяющим механизмом погасания разряда в этом случае является повышение работы выхода электронов из оксидного катода вследствие взаимодействия выделяющихся из кварца водорода и кислорода с окислами щелочноземельных металлов (ЩЗМ), что приводит к повышению температуры и повышенному расходу эмиттирующего электроны вещества

Установлено, что спад УФ излучения на начальном этапе, в основном, определяется процессами связывания атомов ртути с продуктами выделения неразложившихся карбонатов ЩЗМ, из которых получают оксиды ЩЗМ на

4

вольфрамовых электродах ламп низкого давления Связанные атомы ртути в виде закиси или окиси, а также амальгамы с ЩЗМ осаждаются на внутреннюю поверхность кварца и уменьшают коэффициент пропускания УФ излучения кварца Обнаружено, что при длительном горении разряда основной причиной спада УФ излучения является накопление атомов ртути в тонком слое кварца толщиной менее 50 мкм в результате взаимодействия ионов ртути с кварцевой стенкой, и уменьшение коэффициента пропускания УФ излучения кварца при неизменных параметрах разряда

Показано, что применение защитного слоя из оксидов редкоземельных металлов на внутренней поверхности кварца значительно уменьшает величину спада УФ излучения при длительной работе источников

Практическая и научная ценность. Полученные результаты могут быть использованы для анализа процессов, протекающих в стационарной плазме дугового разряда низкого давления в парах ртути и смесях инертных газов при низких давлениях и больших плотностях тока, а также для разработки источников УФ излучения высокой мощности. Защитные слои могут найти широкое применение в кварцевых газоразрядных источниках излучения повышенной мощности, применяемых для обеззараживания и освещения, а также в источниках, содержащих химически активные вещества, и других газоразрядных устройствах, где требуется защита поверхностей от прямого воздействия плазмы и длительное время горения разряда

Реализация и внедрение результатов работы. Диссертационная работа выполнялась в рамках научного направления ЗАО НПО «ЛИТ» по созданию мощных высокоэффективных источников бактерицидного УФ излучения с повышенным ресурсом работы Разработанный источник мощностью 240 Вт выпускается НПО «ЛИТ» и широко применяется в установках для обеззараживания воды, воздуха и поверхностей Применение амальгамы делает производство и эксплуатацию таких источников экологически безопасными Положения и результаты, выносимые на защиту.

1 Экспериментальные результаты исследования дугового разряда переменного тока высокой частоты 25-50 кГц при пониженных давлениях смесей инертных газов аргон-неон 0,3-3 торр с погонной мощностью 1,5-3 Вт/см с применением амальгам с различным изотопным составом в качестве источника паров ртути

2 Основные причины погасания дугового разряда при низких давлениях в смесях инертных газов и инертных газов с парами ртути

3 Механизмы спада УФ излучения дугового разряда в парах ртути низкого давления

4 Влияние защитного слоя из окислов редкоземельных металлов на время горения и спад УФ излучения дугового разряда в парах ртути низкого давления

5

5 Обоснование выбора состава газа, давления, типа амальгамы и плотности тока Разработка кварцевой амальгамной лампы с длиной дугового разряда 1440 мм, мощностью УФ излучения более 90 Вт, электрической мощностью 240 Вт с КПД 38%, спадом УФ излучения не более 20% после 12 ООО часов работы

Апробация работы. Научные результаты и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах Х-ой конференции по физике газового разряда, (Рязань, 2000), IV международной светотехнической конференции (Вологда, 2000), III международной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы физики» (Саранск, 2001), III Всероссийской конференции по физической электронике (Махачкала, 2003), 3-м международном симпозиуме по теоретической и прикладной плазмохимии (Плес, 2002), III Всероссийской конференции по физической электронике (Махачкала, 2003), 4-м международном симпозиуме по теоретической и прикладной плазмохимии (Иваново, 2005), IY Всероссийской конференции «Физическая электроника -2006» (Махачкала, 2006), Всероссийской конференции «Физика низкотемпературной плазмы - 2007» (Петрозаводск - 2007), научных семинарах МФТИ, НПО «ЛИТ», МГУП «Мосводоканала»

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 19 печатных работ, получено 3 патента

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов Работа изложена на 139 страницах текста, включая 116 рисунков, 12 таблиц и список литературы, насчитывающий 151 наименование ,

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируется цель, научная новизна и практическая значимость полученных результатов, дается краткое содержание глав работы

В первой главе рассмотрен механизм действия УФ излучения на живые организмы Эффективность бактерицидного действия УФ излучения характеризуется кривой в области 205-315 нм с максимумом, находящимся в области 260-270 нм Резонансное излучение атома ртути с длиной волны 253 7 нм находится в районе максимума. Проведен анализ источников бактерицидного УФ излучения Дуговой разряд в парах ртути низкого давления при малых мощностях разряда имеет высокий коэффициент преобразования электрической энергии в УФ излучение бактерицидного диапазона -40% и ресурс работы 10000 часов. Его недостатками являются малая удельная

мощность УФ излучения и сильная зависимость мощности УФ излучения от температуры Дуговой разряд высокого давления в парах ртути имеет высокую удельную мощность УФ излучения 10-15 Вт/см Его недостатками являются малая величина КПД в бактерицидном диапазоне 10-12%, небольшой ресурс 4000-6000 часов и большой спад УФ излучения к концу срока службы - 50%

Рассмотрены преимущества и недостатки импульсных источников УФ излучения и твердотельных диодов УФ излучения бактерицидного диапазона Импульсные источники имеют пиковую мощность 3-20 МВт, широкий спектр излучения, эффективность излучения в бактерицидном УФ диапазоне - 8-12% Средняя величина УФ излучения сравнима с ртутными лампами высокого давления Ресурс импульсных ламп составляет 106-108 вспышек, что при частоте следования вспышек 01-30 Гц соответствует 300-1000 часов непрерывной работы Уменьшение мощности УФ излучения к концу срока службы может составлять 50%

Ведутся разработки твердотельных источников УФ излучения Мощность УФ излучения светодиода мала 0 5-1 0 мВт КПД зависит от длины волны излучения и составляет 0 01-0 015% при длинах волн 250-255 нм и 0 3-0 4% при длинах волн 280 — 290 нм Время работы составляет от нескольких сотен до одной тысячи часов, а спад УФ излучения ~ 15-30% после 1000 часов работы

Сделан вывод, что ртутный разряд низкого давления с применением амальгамы, которая служит источником и стабилизатором оптимального давления паров ртути, перспективен для создания мощного, высокоэффективного источника УФ излучения бактерицидного диапазона с длительным сроком службы и малым спадом УФ излучения Применение амальгамы позволяет улучшить экологические показатели при производстве и эксплуатации источников УФ излучения

Вторая глава посвящена описанию экспериментальных установок Для исследования применялись разрядные трубки с оксидными электродами Длина разрядных трубок составляла от 500 до 1600 мм, внутренний диаметр был равен 16 6 мм Для того, чтобы не допустить образования озона, разрядная трубка изготавливается из кварца, который не пропускает УФ излучение с длинами волн ниже 200 нм В торцы разрядной трубки вварены вольфрамовые триспиральные электроды с покрытием из окислов ЩЗМ для уменьшения работы выхода электронов и обеспечения требуемого разрядного тока

Для пробоя разрядного промежутка и поддержания разрядного тока применялся источник питания, который позволял регулировать величину разрядного тока в пределах от 1 5 до 3 5 А с точностью его поддержания ±0 05А Частота разрядного тока составляла 25 - 50 кГц

Для регистрации УФ излучения разряда использовались монохроматор МДР-23, фотоэлектронный умножитель ФЭУ-100, датчики 1Ь-1770 и Ф29, пирометр "Проминь" Описывается методика измерения и калибровки электрических и световых характеристик разряда и погрешностей измерений Погрешность измерений абсолютной мощности УФ излучения составляет 11%

Третья глава состоит из шести параграфов, в ней изложены полученные экспериментальные результаты

Первый параграф содержит результаты исследований зависимости вольтамперных характеристик, мощности УФ излучения на линии 253,7 нм и КПД амальгамных источников УФ излучения от величины разрядного тока, давления и состава смесей инертных газов Показано, что мощность УФ излучения возрастает с увеличением разрядного тока при постоянном давлении инертного газа (Рис 1) Величина мощности в сильной степени зависит как от состава, так и от давления инертного газа При одинаковых разрядных токах мощность УФ излучения выше при меньших давлениях газа, а также в смесях

150 140 130 120 110 100 90 80 70

Р2М> Вт

О -О3[торр

" —Ф— 0 5Нгорр

—з

и-—

—■*—*— г—*

1,5

2,0

2,5

3,0

а)

1,А

3,5

150 140 130 120 110 100 90 80 70'

Р*4'ВТ

0 5 торр

1 торр

2 торр

1,5

2,0

2,5

3,0

б)

1,А

3,5

Рис 1 Зависимости мощности УФ излучения от тока при различных давлениях а) №-Аг/30-70%, б) Ме-Аг/60-40%

инертных газов с большим содержанием легких компонент При увеличении доли легкого газа и повышении его давления на кривых зависимости мощности УФ излучения от тока наблюдаются участки насыщения, когда мощность излучения не увеличивается при увеличении разрядного тока (Рис 1)

КПД разряда в значительной степени зависит от давления наполняющего газа и величины разрядного тока и в меньшей степени зависит от его состава (Рис 2) КПД всегда уменьшается с ростом разрядного тока при всех смесях и давлениях инертного газа При одинаковом разрядном токе, чем выше давление, тем ниже КПД При малых разрядных токах при давлениях

наполняющего газа ниже 1 торр величина КПД практически постоянна и равна, примерно, 40% С увеличением разрядного тока при меньших давлениях КПД спадает медленнее, чем при более высоком давлении

50 45 40 35 30 25

20

КПД,"/ > ■ 0 3 торр

■1торр

■Зторр

1___

1,5

2,0

50 45 40 35 30 25

2,5

а)

3,0 3,5 I, А

20

кпд, °/| >

•0 5 торр ■ 1 торр

к,- • 2 торр

1,5

2,0

2,5 б)

3,0 1>аЗ,5

Рис 2 Зависимости КПД от тока при различных давлениях а) Ые-Аг/30-70%, б) Ые-Аг/б0-40%

Применение амальгамы с увеличенным процентом содержания изотопа ртути Н^196 приводит к увеличению мощности УФ излучения и КПД на 4%

Второй параграф содержит результаты исследований зависимости мощности УФ излучения от температуры и состава амальгамы при обдуве

Т,°С

10 12 14 16

V, м/с

Рис 3 Зависимость температуры колбы от скорости воздушного потока при продольном обтекании разрядной трубки

разрядной трубки воздушным потоком Показано, что при постоянной температуре окружающего воздуха температура разрядной трубки уменьшается

с увеличением скорости потока воздуха (Рис 3) Полученные результаты имеют практическую ценность для определения диапазона рабочих скоростей оборудования для обеззараживания воздуха Если необходимо работать при больших скоростях потока разрядные трубки необходимо помещать в защитные чехлы для увеличения температуры поверхности трубки до оптимальной рабочей температуры амальгамы На Рис 4 приведены зависимости мощности УФ излучения разряда от температуры стенки разрядной трубки при использовании в амальгамы с различными составами

Рис 4 Экспериментальные зависимости мощности УФ излучения от температуры стенки разрядной трубки с различными концентрациями ртути в амальгаме 1 - "15%", 2 - "12%", 3 - "10%"

90 100 110 120 130

В третьем параграфе приведены результаты исследований дугового разряда низкого давления в смесях инертных газах без паров ртути в кварцевой разрядной трубке диаметром 19 мм с оксидными электродами Обнаружено, что после зажигания разряда напряжение медленно увеличивается до некоторой критической величины, после чего происходит быстрый рост напряжения, который заканчивается самопроизвольным погасанием лампы Повторное зажигание дугового разряда в лампе невозможно При понижении давления время горения разряда уменьшается (Рис 5)

180 160 140 120 100 80 60 40 20

и, В

г

5 6

1 3 1

х) /

500 1000

1500 2000 1, мин

Рис 5 Зависимости напряжения разряда от времени горения при различных давлениях Ые-А г/3070% 1 - Р = 0 1 торр, 2 - Р = 0 2 торр, 3- Р = 0 3 торр, 4- Р = 0 5 торр, 5- Р = 0 7 торр, 6- Р =1 торр

Для определения причин погасания разряда были проведены эксперименты, направленные на выявление степени влияния оксидных электродов и кварца на этот процесс Обнаружено, что основной причиной погасания является необратимое изменение параметров разрядной плазмы

200

150

100

50

1Е-3 0,01 0,1 1 10 100 1000

<:, час.

Рис 6 Зависимость напряжения разряда от времени горения при различной толщине защитного слоя Ке/Аг-30/70%, Р = 0 3 торр 1 - без слоя, 2-1 слой, 3 - 2 слоя, 4-3 слоя

После замены газового наполнения разряд зажигался без дополнительной обработки электродов Было высказано, предположение, что ресурс горения разряда определяется процессами взаимодействия плазмы с кварцевой стенкой и предложено использовать защитное покрытие из оксидов редкоземельных металлов Показано, что применение защитного слоя на внутренней поверхности кварца приводит к увеличению времени горения почти на три порядка при давлении инертного газа 0 3 торр С увеличением количества слоев время горения увеличивается (Рис 6)

Таким образом, время горения разряда в инертном газе определяется изменением газового состава разрядной плазмы, вызванного взаимодействием разрядной плазмы со стенкой кварца, а не продуктами выделения оксидных электродов, как считалось ранее

Четвертый параграф содержит результаты ресурсных испытаний и спада УФ излучения Исследования показали, что при добавлении паров ртути в разряд с инертными газами время горения разряда увеличивается на несколько порядков Время непрерывного горения разряда уменьшается с уменьшением

и, В 4

1 г •>

\— ) 1

давления инертных газов (Рис 7) Время погасания разряда определяется полным расходом эмитгирующего электроны вещества оксидного электрода и, следовательно, потерей эмиссии электродом Применение защитного слоя позволяет увеличить ресурс работы электродов, а, следовательно, и источника УФ излучения, почти в 1 5 раза при одинаковых условиях разряда, давлениях и составах инертного газа

16000

Рис 7 Зависимость мощности УФ излучения от времени горения разряда для различных давлений Смесь Ие/Аг - 30%/70%

24000 32000 час.

Анализ кривой спада УФ излучения показал, что существуют два участка, отличающихся наклоном, начальный участок с большим наклоном, который заканчивается, примерно, через 100-500 часов работы, и участок при длительной работы лампы, отличающийся малой величиной наклона кривой Было предположено, что основными наиболее вероятными причинами начального спада могут быть, влияние оксидных электродов и изменение состава газового наполнения в процессе горения разряда В результате проведенных исследований показано, что величина спада УФ излучения на начальном этапе работы исследуемых ламп, в основном, определяется плазмохимическими реакциями разложения карбонатов ЩЗМ нанесенных на оксидные электроды Применение карбонатов ЩЗМ обусловлено технологическим процессом получения оксидов ЩЗМ на вольфрамовых триспиральных электродах источников излучения низкого давления Оксиды ЩЗМ получают путем термического нагрева карбонатов ЩЗМ На Рис 8 видно, что применение дополнительной обработки электродов разрядом после стандартной термообработки, приводит к уменьшению величины спада УФ излучения почти на 10 % за первые 100 часов работы ламп и еще почти на 10% меньше в последующие 400 часов работы

час.

Рис 8 Зависимость мощности УФ излучения от времени горения разряда при различных временах дополнительной обработки разрядом оксидных электродов 1 - 5 с, 2 - 30 с, 3 - 60 с, 4 - 120 с, 240 - с

Однако, при длительном горении разряда величина спада УФ излучения определяется другим механизмом, а именно, взаимодействием поверхности кварца с разрядной плазмой Защитный слой на внутренней поверхности кварца позволяет значительно уменьшить величину спада УФ излучения при длительном горении разряда На Рис 9 видно, что величина спада УФ излучения разрядных трубок без защитного слоя составляет более 60%, а с защитным слоем - 20 % после 10 000 часов работы Обнаружено, что спад УФ излучения определяется изменением коэффициента пропускания УФ излучения кварца, а не изменением параметров разряда На Рис 10 показано, что напряжение и разрядный ток практически не меняются в процессе горения разряда Исследования кварцевого стекла после 10000 часов работы источника УФ излучения показали, что основной вклад в изменение коэффициента пропускания вносит приповерхностный слой кварца, контактирующий с разрядной плазмой, толщиной менее 50 мкм

и, в

1,А

5000 10000 15000 20000 1, час

0о.( оа '

ъы ЧИЙ 44,

—€ — 1

_1

5000 10000 15000 20000 1, час.

2,2 2,1 2,0 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5

Рис 9 Зависимости мощности УФ излучения (1, 2) и коэффициента пропускания кварца (3, 4) от времени работы 1, 3 - без защитного слоя, 2, 4 - с защитным слоем

Рис 10 Зависимости напряжения (1, 2) и тока (3) от времени работы 1, 3 - с защитным слоем, 2 - без защитного слоя Разряд погас через 11000 часов

В четвертой главе обсуждаются результаты, полученные в ходе выполнения работы

В первом параграфе проведено сравнение полученных экспериментальных данных мощности УФ излучения и КПД с результатами других работ, полученными ранее Показано, что абсолютная мощность УФ излучения в области давлений 0,5-2 торр выше на 5-15%, что отличается от ранее полученных данных Это расхождение можно объяснить тем, что в предыдущих работах измерения проводились при разрядном токе промышленной частоты, когда разряд считается квазистационарным На Рис 11 видно, что при питании разряда от напряжения сети с частотой 50 Гц в начале каждого периода переменного напряжения происходит зажигание разряда, которое зависит от исходной ионизации плазмы В этом случае приходится тратить дополнительную энергию на ионизацию газа и в течение части полупериода возбуждение и УФ генерация происходят не в оптимальном режиме Фазы разрядного тока лампы и напряжения не совпадают В момент погасания разряда интенсивность излучения успевает спадать до нуля При увеличении частоты разрядного тока от 50 Гц до 30-50 кГц при малых давлениях наполняющего газа разряд можно считать динамическим, если

выполняются следующие условия тв

где тв - время

амбиполярной диффузии в плазме, тЕ — время релаксации энергии электронов, со - круговая частота Время амбиполярной диффузии в плазме разряда низкого давления составляет миллисекунды, и оно меньше, чем полупериод сетевого напряжения с частотой 50 Гц При питании лампы от источника с частотой 45 кГц время амбиполярной диффузии в плазме намного больше, чем период изменения тока В этом случае плазма не распадается при прохождении нулевого напряжения, пики перезажигания пропадают и не требуется дополнительной энергии на ионизацию газа На Рис 12 показано, что формы напряжения и тока становятся близкими к синусоидальной, а постоянная составляющая излучения повышается, интенсивность излучения пульсирует, но не спадает до нуля Разность фаз между напряжением и током разряда стремится к нулю

3,0

3 2'0

£ $ ° 0,5

а о,о

Р- -0,5

•Д- -1,0

»-1 -2,0 -2,5 -3,0

л р\ \ V-

1 у чз ■ 1, мс

-5

10

15 20 25

200 150 100 Л50 м ■0 -50 -100 -150 -200

№

Рис 11 Осциллограммы УФ излучения (1), напряжения (2) и тока (3) разряда при питании от дросселя (Г = 50 Гц)

Рис 12 Осциллограммы УФ излучения (1), напряжения (2) и тока (3) разряда при питании от ЭПРА (Г=45 кГц)

В динамическом разряде радиальное электрическое поле, определяемое формулой Е±~ е/еК, уменьшается е - средняя энергия электронов е становится меньше средней энергии электронов в квазистационарном разряде В этом случае потери энергии на упругие столкновения становятся меньше Так как тушение возбужденных атомов происходит, в основном, электронами, происходит перераспределение атомов ртути в состояниях 63Ро 1,2, что подтверждается расчетами других авторов Изменение радиального распределения возбужденных атомов приводит к тому, что рождение

резонансных фотонов будет приближено к стенке разрядной трубки, что увеличивает вероятность их выхода из динамического разряда по сравнению со стационарным разрядом Таким образом, при одинаковых давлениях ртути перепоглощение резонансного излучения будет меньше в случае динамического разряда Дополнительно, при переходе к высокой частоте разрядного тока уменьшаются приэлектродные потери, за счет уменьшения потерь в анодный период

Исследования показали, для увеличения КПД генерации УФ излучения разряда при повышении электрической мощности источника УФ излучения необходимо уменьшать разрядный ток и увеличивать напряжение на лампе Как видно из полученных результатов, повышение напряжения на лампе можно достичь уменьшением давления и изменением состава инертных газов При этом следует отметить, что КПД слабо зависит от состава газа при одинаковых токах разряда и равном давлении газов, что также согласуется с результатами работ других авторов При увеличении разрядного тока КПД уменьшается более медленно при более низком давлении инертного газа Такую зависимость КПД можно объяснить действием двух механизмов изменения электронной температуры При понижении давления возрастает амбиполярная диффузия заряженных частиц на стенку разрядной трубки, что приводит к увеличению электронной температуры При увеличении разрядного тока электронная температура понижается, так как растет концентрация электронов и число возбужденных атомов При более низком давлении количество возбужденных атомов меньше и вторичные процессы ионизации выражены слабее, поэтому температура электронов с ростом разрядного тока уменьшается незначительно Таким образом, суммарное воздействие этих двух факторов приводит к более слабой зависимости электронной температуры от разрядного тока при понижении давления

Применение амальгамы с увеличенным содержанием изотопа ртути Н^196 (4 2%) позволяет поднять мощность УФ излучения и КПД при разрядном токе 1 85 А, примерно, на 4-5%, что также согласуется с результатами, полученными для ртутного разряда малой мощности

Второй параграф посвящен обсуждению механизмов, влияющих на ресурс работы дугового разряда в инертных газах и в инертных газах с добавлением паров ртути, ограниченного кварцевой разрядной трубкой с оксидными электродами Проведенные нами исследования показали, что время непрерывного горения кварцевых ламп при дуговом разряде в инертных газах в сильной степени зависит от давления газа и изменяется почти на два порядка при изменении давления от 0 1 до 1 торр (Рис 9) Установлено, что основным механизмом, определяющим время горения разряда, является изменение

16

состава газа разрядной плазмы которое обусловлено взаимодействием разрядной плазмы с внутренней поверхностью кварца После замены газового наполнения разряд зажигался без дополнительной обработки электродов При добавлении в разрядную плазму атомов ртути время горения разряда увеличивается по сравнению с разрядом в инертных газах В этом случае определяющим механизмом погасания разряда является полный расход эмиттирующего вещества оксидного электрода и, следовательно, потеря эмиссии оксидными электродами

Применение защитного слоя из окислов редкоземельных металлов позволяет увеличить время горения разряда в инертных газах почти на три порядка, а при добавлении атомов ртути почти в 1 5 раза при одинаковых условиях разряда, давлениях и составах инертного газа Установлено, что определяющим механизмом погасания разряда в этом случае является повышение работы выхода электронов из оксидного катода вследствие взаимодействия выделяющихся из кварца водорода и кислорода с окислами щелочноземельных металлов (ЩЗМ), что приводит к повышению температуры и повышенному расходу эмиттирующего электроны вещества Увеличение времени горения разряда в парах ртути можно объяснить следующим образом При работе оксидного электрода в разрядной плазме его необходимо активировать для обеспечения требуемого тока термоэмиссии Активирование оксидного электрода необходимо для достижения минимальной работы выхода электронов При этом температура электрода, требуемая для заданного тока термоэмиссии, понижается, что приводит к уменьшению скорости испарения атомов щелочно-земельных металлов (ЩЗМ) с электрода В процессе работы лампы активное вещество электрода (атомы ЩЗМ) может связываться с примесями, находящимися в разрядной плазме Это могут быть атомы кислорода, водорода и другие химические элементы, которые могут присутствовать в результате взаимодействия разрядной плазмы со стенкой кварца Вступив в реакцию с атомами ЩЗМ, они повышают работу выхода электронов из катода Так как разрядная плазма имеет отрицательное сопротивление, питание газоразрядных источников осуществляется в режиме стабилизации тока Поэтому при повышении работы выхода электронов увеличивается мощность потерь на электродах, что приводит к повышению температуры электродов и, следовательно, к увеличению скорости испарения атомов ЩЗМ с электрода Применение защитного слоя уменьшает количество примесных атомов, выделяющихся из кварца, которые могут достигать оксидные электроды и отравлять их При этом работа выхода электронов из оксида, а, следовательно, и температура электрода в процессе горения разряда повышается значительно медленнее, что приводит к уменьшению скорости

17

испарения эмиттирующего вещества Применение защитного слоя уменьшает выделения из кварца и время погасания разряда определяется полным расходом эмиттирующего вещества оксидного электрода

В третьем параграфе обсуждаются механизмы спада УФ излучения Анализ кривой спада УФ излучения показал, что существуют два участка отличающихся наклоном - начальный участок с большим наклоном, который заканчивается примерно через 100-500 часов работы лампы и участок длительной работы лампы с малой величиной наклона кривой, что согласуется с результатами работ других авторов В результате проведенных исследований показано, что величина спада УФ излучения на начальном этапе работы исследуемых ламп, в основном, определяется плазмохимическими реакциями разложения карбонатов ЩЗМ, нанесенных на оксидные электроды Применение карбонатов ЩЗМ обусловлено технологическим процессом получения оксидов ЩЗМ на вольфрамовых триспиральных электродах источников излучения низкого давления Оксиды ЩЗМ получают путем термического нагрева карбонатов ЩЗМ Для получения оксидов ЩЗМ карбонаты нагреваются в вакууме до температуры разложения (1)

(Ме)С03 <-» (Ме)О + С02, (1)

где (Ме)СО} - карбонаты бария, стронция, кальция, (Ме)0 - окислы бария, стронция, кальция, С02 - углекислый газ Во время протекания данных реакций углекислый газ и другие вредные для работы лампы продукты, находящиеся в газообразной фазе, удаляются из разрядной трубки путем их откачки при одновременном прогреве трубки

При большом количестве эмитирующей суспензии на электроде в процессе его термической обработки возрастает вероятность неполного разложения карбонатов, которые затем могут разлагаться в процессе горения разряда в трубке по схеме (1) В этом случае под действием плазмы возможно протекание следующих реакций-

2С02 <-* 2СО + О2, (2)

СО + (Ме)0 ->Ме + С02 (3)

где СО - окись углерода, 02 - кислород, Ме - металлы (барий, стронций, кальций) Так как скорость испарения чистых металлов при рабочей температуре электродов (1050 С в эмитирующей зоне) на несколько порядков выше, чем для оксидов ЩЗМ, результатом протекания реакций (2), (3) является увеличение расхода эмитирующего вещества в процессе горения разряда

18

Атомы ртути находящиеся в разряде могут связываться с кислородом и атомами ЩЗМ Связанные атомы ртути в виде закиси или окиси, а также амальгамы с ЩЗМ осаждаются на внутреннюю поверхность кварца и уменьшают коэффициент пропускания УФ излучения кварца

Однако, при длительном горении разряда величина спада УФ излучения определяется другим механизмом, а именно, взаимодействием разрядной плазмы с поверхностью кварца Установлено, что спад УФ излучения определяется изменением коэффициента пропускания УФ излучения кварца, а не изменением параметров разряда Исследования кварца после 10000 часов работы источника УФ излучения показали, что основной вклад в изменение коэффициента пропускания вносит приповерхностный слой кварца, контактирующий с разрядной плазмой, толщина которого менее 50 мкм Показано, что наиболее вероятной причиной уменьшения коэффициента пропускания при длительной работе ламп является образование химических связей атомов ртути с молекулами и атомами, входящими в состав кварца Атомы ртути могут связываться с атомами кислорода, образуя окись или закись ртути Защитный слой из окислов редкоземельных металлов на внутренней поверхности кварца позволяет значительно уменьшить величину спада УФ излучения при длительном горении разряда На Рис. 9 видно, что величина спада УФ излучения разрядных трубок без защитного слоя составляет более 60%, а с защитным слоем - 20% после 10 000 часов работы Установлено, что и в этом случае спад УФ излучения определяется изменением коэффициента пропускания УФ излучения кварца, а не изменением параметров разряда На Рис 10 показано, что напряжение и разрядный ток практически не меняются в процессе горения разряда

Таким образом, применение защитного слоя из окислов редкоземельных металлов на внутренней поверхности разрядной кварцевой позволяет значительно уменьшить спад УФ излучения при длительной работе ламп Защитный слой уменьшает вероятность химического связывания атомов ртути на поверхности кварца

Четвертый параграф содержит результаты разработки источников УФ излучения Произведен расчет триспиралького оксидного электрода для обеспечения ресурса работы источника 25 -30 тысяч часов Осуществлен выбор состава амальгамы, параметров газового наполнения и конструкции лампы для работы с электронным пускорегулирующим устройством с рабочей частотой 45 кГц Длина лампы составляет 1600 мм, внешний диаметр 19 мм, длина межэлектродного промежутка - 1440 мм Характеристики опытной партии ламп в количестве 100 штук представлены в таблице 1

Таблица 1 Параметры амальгамных бактерицидных ламп мощностью 240 Вт

опытной партии из 100 шт

Параметр Значение Среднеквадратичное отклонение

Мощность УФ излучения, Вт 91 7 2 1

Электрическая мощность лампы, Вт 237 2 24

Ток разряда, А 1 84 0 03

Напряжение на лампе, В 129 4 1 6

"Празр, 38 6 08

Т] сети, % 35 2 09

В Таблице 1 видно, что достигнута мощность УФ излучения 91 7±2 1 Вт при средней мощности разряда 237 2±2 4 Вт, КПД лампы составляет 38 6±0 8 %

В четвертом параграфе показаны примеры установок для обеззараживания питьевой и сточной воды с применением разработанных ламп Основной отличительной особенностью этих установок является большая производительность по сравнению с ртутными лампами низкого давления

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Обнаружено, что основным механизмом, определяющим время горения разряда при давлениях инертного газа 0 1-1.0 торр, является необратимое изменение параметров разрядной плазмы, которое обусловлено взаимодействием разрядной плазмы с внутренней поверхностью кварца При добавлении паров ртути определяющим механизмом погасания разряда является повышение работы выхода электронов из оксидного катода вследствие взаимодействия выделяющихся из кварца водорода и кислорода с окислами щелочноземельных металлов, что приводит к повышению температуры и повышенному расходу эмиттирующего электроны вещества Время горения разряда определяется запасом эмиттирующего вещества оксидных электродов Параметры разрядной плазмы в этом случае практически не изменяются за счет связывания выделяющихся из кварца атомов с атомами ртути и осаждения образовавшихся соединений на стенку кварца

2 Обнаружено, что применение защитного слоя из окислов редкоземельных металлов, который препятствует взаимодействию плазмы с кварцем, увеличивает время горения разряда в смесях инертных газов почти на три порядка при одинаковых давлениях и составах инертного газа, а в инертных газах с парами ртути почти в 1.5 раза Время горения разряда определяется повышение работы выхода электронов из оксидного катода и полным расходом эмиттирующего вещества оксидного электрода

20

3 Установлено, что спад УФ излучения в процессе горения разряда определяется изменением коэффициента пропускания УФ излучения приповерхностного слоя кварца толщиной менее 50 мкм, контактирующего с разрядной плазмой Показано, что кривая спада УФ излучения имеет два участка, отличающихся наклоном, начальный участок с большим наклоном, который заканчивается через 100-500 часов работы исследуемых источников, и участок с малой величиной наклона при длительной работе Определено, что спад УФ излучения на начальном этапе, в основном, определяется процессами связывания атомов ртути с кислородом и атомами ЩЗМ, выделяющимися при разложении карбонатов ЩЗМ, из которых получают оксиды ЩЗМ на вольфрамовых электродах Связанные атомы ртути в виде закиси или окиси, а также амальгамы с ЩЗМ осаждаются на внутреннюю поверхность кварца и уменьшают коэффициент пропускания УФ излучения кварца При длительном горении разряда основной причиной спада УФ излучения является накопление атомов ртути в приповерхностном слое кварца за счет образования химических связей атомов ртути с молекулами кислорода, входящими в состав кварца

4 Предложено наносить на внутреннюю поверхность кварцевой разрядной трубки защитный слой из окислов редкоземельных металлов для уменьшения спада УФ излучения и увеличения полезный ресурс работы источников УФ излучения Результаты исследований показали, что спад УФ излучения без защитного слоя на поверхности кварца составляет 40 -55% после 6 000 часов, а с защитным слоем - 20% после 12 000 часов при непрерывном режиме работы

5 На основе проведенных исследований определены оптимальные давления и состав смеси инертных газов и состав амальгамы Разработана амальгамная лампа с мощностью бактерицидного УФ излучения 91 7 Вт, мощностью 240 Вт, с КПД преобразования электрической энергии в УФ излучение 38,6%, с полезным ресурсом работы 12 000 часов и спадом УФ излучения не более 20% Разработанная лампа внедрена в производство в НПО «ЛИТ» и применяется в широком спектре оборудования для обеззараживания воды и воздуха в промышленных объемах

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Васильев А И , Василяк Л М, Косгюченко С В , Кудрявцев Н Н, Кузьменко М Е , Печеркин В Я Влияние защитного слоя на длительность горения и излучение кварцевых газоразрядных ламп низкого давления //Письма в ЖТФ 2006 Том 32 Вып 1 С 83-88

2 Васильев А И, Красночуб А В , Кузьменко М Е, Петренко Ю П, Печеркин В Л Анализ современных промышленных источников бактерицидного ультрафиолетового излучения // Светотехника 2004 №6 С 42-45

3 Васильев А И, Костюченко С В, Кудрявцев Н Н, Кузьменко М Е, Печеркин В Я Влияние степени термообработки оксидных электродов на начальный спад бактерицидного излучения мощных амальгамных кварцевых ламп низкого давления //Известия РАН Серия физическая 2003 Т 67, N9 С 1310-1313

4 Костюченко С В , Митичкин О В , Петренко Ю П, Печеркин В Я Особенности расчета мощных источников УФ излучения низкого давления // Светотехника 2000 №5 С 30-31

5 Кузьменко М Е, Митичкин О В , Безлепкин А И, Костюченко С В , Кудрявцев Н Н, Печеркин В Я Экспериментальное исследование амальгамной лампы низкого давления при повышенной мощности разряда//ТВТ 2000 Т38 №3 С 510-513

6 Васильев А И, Василяк Л М, Костюченко С В , Кудрявцев Н Н , Кузьменко М Е, Печеркин В Я Исследование влияния защитного слоя на параметры кварцевых газоразрядных ламп низкого давления с оксидными электродами // Электронная обработка материалов 2007 №1 С 63-67

7 Васильев А И , Костюченко С В , Красночуб А В , Кузьменко М Е , Польяников А А, Печеркин В Я, Кожуров В Н, Урбанович В А Пускорегулирующий аппарат для газоразрядных ламп //Патент на изобретение №2275760 РФ 27 апреля 2006 г

8 Кудрявцев Н Н , Костюченко С В , Васильев А И , Кузьменко М Е , Печеркин В Я Способ нанесения защитного покрытия на внутреннюю поверхность колб газоразрядных ламп //Патент на изобретение №2218630 РФ 10 декабря 2003 г

9 Безлепкин А И , Брайловский В Б , Бутин В М, Костюченко С В , Кузьменко М Е , Митичкин О В , Куркин Г А., Петренко Ю П , Печеркин В Я Газоразрядная ртутная лампа низкого давления //Патент на изобретение №2192688 РФ 10 ноября 2002 г

10 Кузьменко МЕ, Митичкин ОВ, Костюченко СВ, Печеркин В Я Применение амальгамы в мощном источнике бактерицидного излучения высокой эффективности // X конференция по физике газового разряда Тезисы докладов Часть 2 Рязань 2000 С 196-197

11 Кузьменко М Е , Печеркин В Я, Костюченко С В Методика измерения УФ излучения трубчатых бактерицидных ламп низкого давления // Тезисы докладов IV международной светотехнической конференции Вологда 2000 с 157-158

12 Кузьменко М Е, Печеркин В Я, Костюченко С В Измерение УФ излучения трубчатых бактерицидных ламп низкого давления повышенной мощности в лабораторных условиях // Тезисы докладов III международной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы физики» Саранск 2001 С 51

13 Васильев АИ, Костюченко СВ, Кудрявцев НН, Кузьменко МЕ, Печеркин В Я К вопросу о спаде УФ излучения кварцевых амальгамных ламп низкого давления Сборник материалов 3 международного симпозиума по теоретической и прикладной плазмохимии Плес 2002 С 134-137

14 Васильев АИ, Костюченко СВ, Красночуб AB, Кудрявцев НН, Кузьменко М Е , Печеркин В Я Исследование механизмов спада УФ излучения кварцевых бактерицидных амальгамных ламп низкого давления с оксидными электродами // Тезисы докладов III Всероссийской конференции по физической электронике Махачкала 2003 С 117-120

15 Васильев А И, Василяк Л М , Костюченко С В , Кузьменко М Е , Печеркин В Я Изменение оптических свойств кварца под воздействием ртутного разряда низкого давления // Сборник материалов 4 международного симпозиума по теоретической и прикладной плазмохимии Иваново 2005 С 418-420

16 Васильев А И, Дроздов Л А, Василяк Л М, Костюченко СВ, Кузьменко М Е, Печеркин В Я Исследование взаимодействия плазмы с поверхностью кварца в газоразрядных лампах низкого давления // Сборник материалов 4 международного симпозиума по теоретической и прикладной плазмохимии Иваново 2005 С 421-423

17 Васильев А И , Костюченко С В , Кудрявцев Н Н , Кузьменко М Е , Печеркин В Я Влияние изотопного состава ртути на эффективность излучательных характеристик амальгамных ламп низкого давления // Материалы IY Всероссийской конференции «Физическая электроника - 2006» Махачкала 2006 С 48-51

18 Излучательная способность оксидных покрытий и ее влияние на измерение температуры электродов пирометрическим методом // Физика низкотемпературной плазмы - 2007 Материалы Всероссийской конференции (24-27 июня 2007 г) Петрозаводск 2007 Т 2 С 34-36

19 Васильев А И , Костюченко С В , Кудрявцев Н Н , Кузьменко М Е , Печеркин В Я Влияние давления и изотопного состава ртути на излучение амальгамных ламп низкого давления // Физика низкотемпературной плазмы -2007 Материалы Всероссийской конференции (24-27 июня 2007 г) Петрозаводск 2007 Т2 С 118-122

ЛР № 020418 от 08 октября 1997 г

Подписано к печати 20 09 2007 г Формат 60x84 1/16 Объем 1,5 п л Тираж 100 экз Заказ № 177

Московский государственный университет приборостроения и информатики

107996, Москва, ул Стромынка, 20

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Обеззараживание УФ излучением.

1.2. Характеристики источников бактерицидного УФ излучения.

1.2.1. Газоразрядные источники низкого давления.

1.2.2. Газоразрядные источники высокого давления.

1.2.3. Газоразрядные импульсные источники.

1.2.4. Газоразрядные безэлектродные источники.

1.2.5. Полупроводниковые диоды.

Широкое внедрение метода УФ обеззараживания для промышленного применения, а также ужесточение экологических требований и неспособность традиционных технологий, таких как хлорирование и озонирование, удовлетворить им сделали актуальной задачу разработку новых более мощных, высокоэффективных, долговечных и экологически безопасных источников бактерицидного УФ излучения.

Решение этих задач требует детального исследования вклада энергии в разрядный промежуток и ее распределения по различным каналам в электрическом разряде в газе, влияния воздействия плазмы на разрядную оболочку и катоды ламп, новых экологически безопасных материалов для обеспечения оптимального давления паров излучающего вещества в разрядной оболочке.

Эффективность разряда низкого давления стимулировала исследования по увеличению энерговклада в разряд и его преобразованию в бактерицидное УФ излучение, а также по увеличению полезного срока службы. При этом наибольший интерес в научном и практическом плане представляют исследования ртутного разряда низкого давления при пониженном давлении буферного газа.

В настоящее время отсутствуют полные данные о зависимости энерговклада в ртутный разряд низкого давления при больших плотностях тока и пониженных давлениях смесей буферных газов. Предыдущие исследования включали в себя в основном исследования в инертных газах одного типа и были направлены на увеличение энерговклада в разряд при питании током промышленной частоты. Применение ЭПРА с частотой разрядного тока несколько десятков килогерц приводит к повышению мощности УФ излучения, и увеличению КПД разряда. Однако, мало статей посвящено исследованию влияния высокочастотного разрядного тока на ресурс работы и спад УФ излучения кварцевых источников. Мало исследовано влияние увеличения мощности разряда на время горения и спад УФ излучения мощных кварцевых источников УФ излучения низкого давления. Практически отсутствуют данные о влиянии защитного слоя на внутренней поверхности кварца на физический ресурс горения и спад УФ излучения.

Целью настоящей работы является исследование механизмов, определяющих длительность горения и спад интенсивности УФ излучения дугового разряда низкого давления в смесях инертных газов и паров ртути, и разработка источника УФ излучения с повышенной мощностью, высоким КПД и повышенным ресурсом работы.

Автор выносит на защиту следующие положения:

1. Экспериментальные результаты исследования дугового разряда переменного тока высокой частоты 25-50 кГц при пониженных давлениях смесей инертных газов аргон-неон 0,3-3 торр с погонной мощностью 1,5-3

Вт/см с применением амальгам с различным изотопным составом в качестве источника паров ртути.

2. Основные причины погасания дугового разряда при низких давлениях в смесях инертных газов и инертных газов с парами ртути.

3. Механизмы спада УФ излучения дугового разряда в парах ртути низкого давления.

4. Влияние защитного слоя из окислов редкоземельных металлов на время горения и спад УФ излучения дугового разряда в парах ртути низкого давления.

5. Обоснование выбора состава газа, давления, типа амальгамы и плотности тока. Разработка кварцевой амальгамной лампы с длиной дугового разряда 1440 мм, мощностью УФ излучения более 90 Вт, электрической мощностью 240 Вт с КПД 38%, спадом УФ излучения не более 20% после 12 ООО часов работы.

Структура и объем диссертации.

Основные результаты работы:

1. Обнаружено, что основным механизмом, определяющим время горения разряда при давлениях инертного газа 0.1-1.0 торр, является необратимое изменение параметров разрядной плазмы, которое обусловлено взаимодействием разрядной плазмы с внутренней поверхностью кварца. При добавлении паров ртути определяющим механизмом погасания разряда является повышение работы выхода электронов из оксидного катода вследствие взаимодействия выделяющихся из кварца водорода и кислорода с окислами щелочноземельных металлов, что приводит к повышению температуры и повышенному расходу эмиттирующего электроны вещества. Время горения разряда определяется запасом эмиттирующего вещества оксидных электродов. Параметры разрядной плазмы в этом случае практически не изменяются за счет связывания выделяющихся из кварца атомов с атомами ртути и осаждения образовавшихся соединений на стенку кварца.

2. Обнаружено, что применение защитного слоя из окислов редкоземельных металлов, который препятствует взаимодействию плазмы с кварцем, увеличивает время горения разряда в смесях инертных газов почти на три порядка при одинаковых давлениях и составах инертного газа, а в инертных газах с парами ртути почти в 1.5 раза. Время горения разряда определяется повышение работы выхода электронов из оксидного катода и полным расходом эмиттирующего вещества оксидного электрода.

3. Установлено, что спад УФ излучения в процессе горения разряда определяется изменением коэффициента пропускания УФ излучения приповерхностного слоя кварца толщиной менее 50 мкм, контактирующего с разрядной плазмой. Показано, что кривая спада УФ излучения имеет два участка, отличающихся наклоном, начальный участок с большим наклоном, который заканчивается через 100-500 часов работы исследуемых источников, и участок с малой величиной наклона при длительной работе. Определено, что спад УФ излучения на начальном этапе, в основном, определяется процессами связывания атомов ртути с кислородом и атомами ЩЗМ, выделяющимися при разложении карбонатов ЩЗМ, из которых получают оксиды ЩЗМ на вольфрамовых электродах. Связанные атомы ртути в виде закиси или окиси, а также амальгамы с ЩЗМ осаждаются на внутреннюю поверхность кварца и уменьшают коэффициент пропускания УФ излучения кварца. При длительном горении разряда основной причиной спада УФ излучения является накопление атомов ртути в приповерхностном слое кварца за счет образования химических связей атомов ртути с молекулами кислорода, входящими в состав кварца.

4. Предложено наносить на внутреннюю поверхность кварцевой разрядной трубки защитный слой из окислов редкоземельных металлов для уменьшения спада УФ излучения и увеличения полезный ресурс работы источников УФ излучения. Результаты исследований показали, что спад УФ излучения без защитного слоя на поверхности кварца составляет 40 -55% после 6 000 часов, а с защитным слоем - 20% после 12 000 часов при непрерывном режиме работы.

5. На основе проведенных исследований определены оптимальные давления и состав смеси инертных газов и состав амальгамы. Разработана амальгамная лампа с мощностью бактерицидного УФ излучения 91.7 Вт, мощностью 240 Вт, с КПД преобразования электрической энергии в УФ излучение 38,6%, с полезным ресурсом работы 12 000 часов и спадом УФ излучения не более 20%. Разработанная лампа внедрена в производство в НПО «ЛИТ» и применяется в широком спектре оборудования для обеззараживания воды и воздуха в промышленных объемах.

В заключение автор считает своим долгом выразить искреннюю признательность научному руководителю С.В. Костюченко за предложенную тему исследований, научное руководство и всестороннюю помощь и поддержку. Автор благодарен сотрудникам НПО "Лаборатория импульсной техники" Л.М. Василяку, А.И. Васильеву, М.Е. Кузьменко, Ю.П. Петренко, В.М. Бутину, A.B. Красночубу, Л.А. Дроздову, A.A. Польяникову за обсуждения и помощь при совместном проведении экспериментов. Автор выражает искреннюю признательность A.B. Рыбакову за помощь при создании экспериментальных установок. Автор также благодарен всему коллективу НПО "Лаборатория импульсной техники", который оказывал поддержку при проведении этой работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе представлены результаты экспериментальных исследований разряда низкого давления в смесях паров ртути и инертного газа в широком диапазоне разрядных условий. Получены вольтамперные характеристики и мощность УФ излучения при пониженных давлениях инертного газа при высокочастотном разрядном токе. Обнаружено, что разрядная плазма, ограниченная кварцевой разрядной трубкой, изменяет свои свойства в течение короткого промежутка времени при низких давлениях инертных газов, что приводит к необратимому погасанию разряда. Показано, что применение защитного слоя приводит к существенному увеличению времени горения разряда в инертных газах, а также приводит к уменьшению величины спада УФ излучения амальгамных ламп. Полученные результаты позволили разработать источники с мощностью бактерицидного УФ излучения 91.7 Вт, КПД преобразования электрической энергии в УФ излучение 38.6%, длительным ресурсом горения и спадом УФ излучения не более 20%.

1. Справочная книга по светотехнике // Под ред. Айзенберга Ю.Б. М.: Знак. 2006.972 с.

2. Бутин В.М., Волков C.B., Костюченко C.B., Кудрявцев H.H., Якименко A.B. Обеззараживание питьевой воды ультрафиолетовым излучением // Водоснабжение и санитарная техника. 1996. №12. С. 7-10.

3. Васильев С.А., Волков C.B., Костюченко C.B. Обеззараживание воды ультрафиолетовым излучением. Особенности применения // Водоснабжение и санитарная техника. 1998. № 1. С. 2-8.

4. Альшин В.М., Волков С.В, Гильбух А.Я., Гречухин А.И., Костюченко C.B., Кудрявцев H.H., Якименко A.B. Достоинства и недостатки промышленных методов обеззараживания воды // Водоснабжение и санитарная техника. 1996. № 12.С. 2-7.

5. Bosh A. Comparative resistance of bacteriophages active against Bacteroides fragilis to inactivation by chlorination or ultraviolet radiation // Water Science and Technology. 1989. V. 21. № 3. P. 21-27.

6. Загорский M.A., Козлов M.H., Данилович B.A. Методы обеззараживания сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 1998. № 2. С. 1-5.

7. Санитарный надзор за применением ультрафиолетового излучения в технологии подготовки питьевой воды // Методические указания МУ 2.1.4.719-98.

8. Plants for the disinfection of water using ultraviolet radiation. Requirements and testing // ONORM M5873-1. Österreichisches. Normungsinstitut. A-1021. Wien. 2003.

9. Рохлин Г.Н. Дуговым источникам 200 лет // М. ВИГМА. 2001. С. 72.

10. Уэймаус Д. Газоразрядные лампы // М. Энергия. 1977. С 344.

11. Фабрикант В.А. Механизм излучения газового разряда, в кн: Электронные и ионные приборы, под редакцией П.В. Тимофеева. Госэнергоиздат. 1941. С. 322.

12. Райзер Ю.П. Физика газового разряда // М. Наука. 1987. С. 592.

13. Рохлин Г.Н. Разрядные источники света // М. Энергоатомиздат. 1991. С. 720.

14. Справочник Физические величины под редакцией Григорьева И.С., Мейлихова Е.З. // М. Энергоатомиздат. 1991. С. 677.

15. Клярфельд Б.Н. Положительный столб газового разряда и его использование для получения света, в кн: Электронные и ионные приборы, под редакцией П.В. Тимофеева//Госэнергоиздат. 1941. С. 322.

16. Vriens L., Keijser R.A. and Ligthart F.A.S. Ionization processes in the positive column of the low-pressure Hg-Ar discharge // J.Appl.Phys. V.49. N7. 1978. P. 3807-3813.

17. Tingsheng Lin. Toshio Goto. Accounts of ionization mechanism in low-pressure Ar-Hg discharges // J. Applied Physics. 1991. V1. 69. P. 8.

18. Сепман В.Ю., Шеверов В.А., Вуйнович В. Ассоциативная ионизация при парных столкновениях 63Р0 возбужденных атомов ртути // Оптика и Спектроскопия. 1984. Т. 56. Вып. 4. С. 591-595.

19. Клярфельд Б.Н. Положительный столб газового разряда и его использование для получения света // Тр Всесоюзного электротехнического института. Электронные и ионные приборы, под редакцией Тимофеева П.В. М. Госэнергоиздат. 1940. Вып. 41. С. 165-235.

20. Пенкин Н.П., Редько Т.П. Сечение возбуждения и перемешивания уровней 63Р0.1.2 атома ртути электронным ударом // Оптика и спектроскопия. 1974. Т. 36. Вып. 3. С. 360.

21. Уваров Ф.А., Фабрикант В. А. Экспериментальное определение эффективной вероятности испускания фотонов атомами плазмы // Оптика и спектроскопия. 1965. Т. 18. Вып. 4. С. 562.

22. Пенкин Н.П., Редько Т.П., Крюков А.Н. Коэффициент диффузии метастабильных атомов ртути в аргоне // Оптика и спектроскопия. 1974. Т. 37. Вып. 4. С. 446.

23. Каланов В.П., Костенко В.А, Тимофеев Н.А. Исследование процессов заселения высоковозбужденных состояний атома ртути в плазме импульсно-периодического разряда в смеси паров ртути с аргоном // Оптика и спектроскопия. 1987.Т. 63. Вып. 6. С. 1202.

24. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика. Нерелятивистская теория //Т.З М. Наука. 1989.С.768.

25. Holstein Т. Imprisonment of Resonance Radiation in Gases // Physical review. 1947. V. 72. P. 12.

26. Holstein T. Imprisonment of Resonance Radiation in Gases. II // Physical Review. 1951. V. 83. 6. P. 122.

27. Биберман Л.М. К теории диффузионного резонансного излучения // ЖЭТФ. 1947. Т. 17. С. 623.

28. Post Н.А. The Effective Radiative Decay Rate of Hg 6.Р] ( 1984.9 nm) // Escampig 84. Seventh European sectional conference on the atomic and molecular physics of ionized gases. 1984. V. 8E. P. 150.

29. Post. H.A, P. van der Weijer, Cremers R.M.M. Radiative transport at the 184.9 nm Hg resonance line. II. Extensive experiments // Physical Review A. 1986. V. 33.3. P. 2017.

30. Справочник констант элементарных процессов с участием атомов, ионов, электронов, фотонов под ред. проф. А.Г. Жиглинского // С.-П. Издательство С.-П. университета. 1994. С. 786.

31. Миленин В.М., Тимофеев Н.А Плазма газоразрядных источников света низкого давления // Ленинград. Издательство Ленинградского Университета. 1991. С. 240.

32. Безуглов Н.Н. Распад резонансных состояний атомов в цилиндрическом объеме газа конечных размеров. I // Оптика и спектроскопия. 1982. Т. 52. 5. С. 805.

33. Химическая энциклопедия // Москва. Большая российская энциклопедия. 1995. Т. 4. С. 2783.

34. Grossman M.W., Lagushenko R., Maya J. Isotope effects in low-pressure Hg-rare-gas discharges // Physical Review A. 1986. V. 34. 5. P. 4094.

35. Каланов В.П., Миленин B.M., Тимофеев H.A. Исследование заселенности резонансных уровней 63Pj и 6!Pi атома ртути в плазме разряда в смеси паров ртути с аргоном // Оптика и спектроскопия. 1986. Т. 60.4. С. 711.

36. Eliasson В., Kogelschatz U., Stin HJ. New Trends in High Intensity UV Generation // EPA newsletter. 1988. №32. P. 29-40.

37. Lankhorst M.H.R., Niemann U. Amalgams for fluorescent lamps Part I: Thermodynamic design rules and limitations // Journal of Alloys and Compounds. 2000. V. 308. P. 280-289.

38. Козин Л.Ф., Нигметова Р.Ш., Дергачева М.Б. Термодинамика бинарных амальгамных систем // Алма-Ата: Наука. 1977. С. 231.

39. Lankhorst M.H.R., Keur W., van Hal H.A.M. Amalgams for fluorescent lamps Part II: The systems Bi-Pb-Hg and Bi-Pb-Au-Hg // Journal of Alloys and Compounds. 2000. V. 309. P. 188-196.

40. Godyak V., Shaffer J. Endura: a new high output electrodeless fluorescent light source // Symposium Proceedings of the 8th internatioal Symposium on the Science and Technology of Light Sources (LS-8). Germany. 1998. P. 14-23.

41. Микаева C.A. Разработка и исследование технологии производства компактных люминесцентных ламп информационно-измерительных приборов и систем // Диссертация на соискание уч. ст. д.т.н. М. 2007. С. 292.

42. Кузьменко М.Е. Экспериментальные исследования разряда в парах ртути и инертных газов и разработка мощного источника УФ излучения // Диссертация на соискание уч. ст. к.ф.м.н. М. 2000. С. 142.

43. Охонская Е.В., Пантелеев A.B., Самородов В.К. Характеристики разряда в тонких и супертонких люминесцентных лампах // Светотехника. 2000. №5. С. 21-22.

44. Drop P.C., Polman J. Calculation on the effect of supply frequency on the positive column of a low pressure Hg-Ar AC discharge // J. Phys. D: Apll. Phys. 1972. V. 5. P. 562-568.

45. Литвинов B.C., Троицкий A.M., Холопов Г.К. Характеристики отечественных люминесцентных ламп при работе на повышенных частотах // Светотехника. 1961.1. С. 5-10.

46. Каланов В.П., Костенко В;А, Тимофеев H.A. Исследование процессов заселения высоковозбужденных состояний атома ртути в плазме импульсно-периодического разряда в смеси паров ртути с аргоном // Оптика и спектроскопия. 1987.Т. 63. 6. С. 1202.

47. Ломов A.A., Миленин В.М., Тимофеев H.A. Исследование положительного столба разряда в смеси ртуть-аргон в условиях импульсной модуляции тока // ЖТФ. 1978. Т. 48. В.10. С. 2054-2059.

48. Миленин В.М., Тимофеев H.A. Радиальные зависимости электронных параметров плазмы положительного столба ртутного разряда . низкого давления в условиях импульсной модуляции тока // ЖТФ. 1978. Т. 48. В.10. С. 2060-2061.

49. Миленин В.М., Тимофеев H.A. О возможности повышения световой отдачи газоразрядных источников света низкого давления // Светотехника. 1981.4. С. 6-7.

50. Красночуб A.B. Исследование излучательных характеристик импульсно-периодического разряда в виде высокоскоростной волны ионизации // Диссертация на соискание уч. ст. к.ф.м.н. М. 1998. С. 148.

51. Охонская Е.В., Решенов С.П., Рохлин Г.Н. Электроды газоразрядных источников излучения // Саранск. Издательство Мордовского Университета. 1978. С. 234.

52. Иориш А.Е., Кацман Я.А., Птицын С.В., Шейнгауз A.A. Основы технологии производства электровакуумных приборов // Л. Энергия. 1971. С. 312.

53. Охонская Е.В., Федоренко A.C. Расчет и конструирование люминесцентных ламп // Саранск. Издательство Мордовского университета. 1997. С. 184.

54. Мойжес Б.Я. Физические явления в оксидном катоде // М. Физматгиз. 1968. С. 570.

55. Федоренко A.C. Экспериментальное исследование и расчетное моделирование ПС ЛЛ низкого давления // Диссертация на соискание уч. ст. д.т.н. М., МЭИ. 1989.

56. Литвинов B.C. Оптимизация источников света массового применения // М. Энергоатомиздат. 1999. С. 432.

57. UK Patent Application GB 2124019 А.

58. Литвинов B.C. методы расчета и оптимизация параметров источников света широкого применения // Диссертация на соискание уч. ст. д.т.н. М., МЭИ. 1983.

59. V.D. Hildenbrand, C.J.M. Denissen, L.M. Geerdings and others. Interactions of thin oxide films with a low-pressure mercury discharge // Thin solid films. 2000. 371. P. 295-302.

60. Elenbaas W. The High Pressure Mercury Vapor Discharge // Amsterdam. North Holland Publishing Company. 1951.

61. Ртутные лампы высокого давления под редакций И.М. Весельницкого // М. Энергия. 1971. С. 328.

62. Lambrecht М. Untersuchungen an Quecksilberhochdrucklampen zur effizienten Erzeugung ultravioletter Strahlung // Dissertation. Karlsruhe. 1998.

63. Schwarz-Kiene P. Betriebsgeräte und Verfahren zur effizienten Erzeugung ultravioletter Strahlung. Dissertation. Karlsruhe. 2000.

64. Dr. Heering W. Doped UV Arc Lamps Performances and Limits of Operation // December Session Basel Papers. 2002. P. 121-127.

65. Page R. В. A search for an improved ultraviolet radiation source // Lighting Research & Technology. 1986.18. P. 75-78.

66. Beying A. Technical information from eta plus electronic. Nürtingen. 2001.

67. Stormberg H.P., et al. Excitation of acoustic instabilities in discharge lamps with pulsed supply voltage // Lighting Research & Technology. 1983. V. 15. P. 127132.

68. Ishigami T. Thermodynamic considerations of chemical reaction phenomena in HID lamps //J. Light & Vis. Env. 1998. V. 22. P. 16-26.

69. Маршак И.С. Импульсные источники света. // М. Энергия. 1978. С. 472.

70. Рохлин Г.Н. Разрядные источники света // М. Энергия. 1966. 360 с.

71. Басов Ю.Г. Источники накачки микросекундных лазеров // М. Энергоатомиздат. 1990.240 с.

72. Дойников A.C. /Исследование основных характеристик излучения прямых трубчатых ксеноновых импульсных ламп.х // Автореф. дис. М., ФИАН СССР, 1972, С.24.

73. Игнатьев В.Г., Подгаецкий В.М., Токарева А.Н., Чибис В.Н. Сопоставление характеристик излучения ламп накачки и лазера на ИАГ: Nd3+ // В кн.: Импульсная фотометрия. Л. «Машиностроение». 1973. Вып. 3. С. 99105.

74. Luis R. Panico Instantaneous Surface Sanitization With Pulsed UV // Hygienic Coatings Global Conference Brussels. Belgium. 8 -9 July 2002.

75. Вассерман AJL, Шандала М.Г., Юзбашев В.Г. Ультрафиолетовое излучение в профилактике инфекционных заболеваний // М. Медицина. 2003. С. 208.

76. Сарычев Г.С. Облучательные светотехнические установки // М: Энергоатомиздат. 1992. С. 240.

77. Jinno М., Motomura Н., Ikeda Y., and Aono М. Fundamental Research on Xenon and Xenon-Rare Gas Pulsed Dielectric Barrier Discharge Fluorescent Lamps // Proc. of the XXVIICPIG 2003. Greifswald. Germany. July 2003. P. 320-321.

78. Рыбка Д.В., Бакшт E.X., Ломаев М.И., Тарасенко В.Ф., Кришнан М., Томпсон Дж. Характеристики излучения импульсного разряда в ксеноне // Журнал технической физики. Т. 75. Вып. 2. 2005. С. 131-134.

79. Obara М. Recent progress of excimer radiation research, development and application // Proc. of the 7th Intern. Symposium on the Science and Technology of Light Sources. Kyoto-Japan. 1995. P. 149 - 159.

80. Jun-Ying Zhang J.Y., Ian W. Boyd I. W. Lifetime investigation of excimer UV sources // Applied Surface Science. V. 168.2000. P. 296 299.

81. Bergonzo P., Patel P., Boyd I.W., Kogelschatz U. Development of a novel large area excimer lamp for direct photo deposition of thin films // Applied Surface Science. 1992. 54. P. 424-429.

82. Eliasson В., Gellert B. Investigation of resonance and eximer radiation from a dielectric barrier discharge in mixtures of mercury and the rare gases // J. Appl. Phys. 1990. 68 (5). P. 2026-2037.

83. Gellet В., Kogelschatz U. . Generation of Excimer Emission in Dielectric Barrier Discharges // Appl. Phys. B. 1991. V. 52. P.14-21.

84. Kogelschatz U. Silent Discharges and Their Applications // Proceedings of the X-th international conf. on Gas discharges and their applications. 1992. V. II. P. 972-980.

85. Oppelender Т., Baum G. Wasserauf bereitung mit Vakuum-UV/VUV-Eximer-Durchflussphotoreactors // Wasser-Abwasser. 1996. V. 137(6). P. 321-325.

86. Соснин Э.А., Захарова Э.А., Баталова B.H. Применение эксиламп в аналитической химии // Заводская лаборатория. 2005. Т. 71. №8. С. 18 24.

87. Batalova V.N., Byatskaya О.А., Sosnin Е.А. Biological objects pretreatment optimization using XeBr-excilamp for mercury concentration control by ASVA method // Proc. SPIE. 2004. V. 5483. P. 323-327.

88. Kogelschatz U., Boid I. W., Zhang J.Y. Development and applications of UV eximer lamps // (in Book "Photo-Exited Posseses, Diagnostic and Applications" Kluwer Academic Publishers, 2003. P. 161-199.

89. Sosnin E.A., Tarasenko V.F. VUV. and UV excilamps and their applications // Proc. SPIE. 2006. V. 6261. P.626-636.

90. Tarasenko V.F., Kagadei V.A., Lomaev M.I., Panchenko A.N., Proskurovsky D.I. Application of CrCl exilamp for cleaning GaAr surfaces using atomic hydrogen //Proc. SPIE. 1998. V. 3274. P. 323-330.

91. Escher KrF Laser Induced Color Centers in Commercial Fused Silicas // Proc. SPIE. Excimer Beam Applications. 1988. V. 998. P. 30-37.

92. Araujo , et al. Method of forming high purity fused silica having high resistance to optical damage // United States Patent N 5616159. 1997.

93. Ломаев М.И., Панченко A.H, Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф. Цилиндрические эксилампы с накачкой тлеющим разрядом // Журнал технической физики. 1998. Т. 68. Вып. 2. С. 64-68.

94. HITTORF W. Ueber die Elekticititatsleitung der Case // Ann. Phys. 1884.21. P. 137-139.

95. THOMSON J.J. On the discharge of electricity through exhausted tubes without electrodes // Phil. Mag. 1891. 32. P. 321-336,445-464.

96. Wharmby D.O. Science, Measurement and Technology // IEE Proceedings A . 1993. V. 140. Issue 6. P. 465 473.

97. Anderson J. M. US Patent N 3500118. 1970.

98. Shaffer J. W., Godyak V. The development of low frequency, high output electrodeless fluorescent lamps // Journal of The Illuminating Engineering Society. 1999.28. P.142.

99. Godyak V., Alexandrovich В., Piejak R, Smolyakov A. Nonlinear radio-frequency potential in an inductive plasma Plasma // Sources Sci. Technol. 2000. N 4. P. 541-544.

100. Piejak R., Godyak V., Alexandrovich B. Electric field in inductively coupled discharge // J. Appl. Phys. 2001. 89. P. 3590.

101. Hiroshi Horiuchi, Keiji Fukuzawa Light source apparatus using coaxial waveguide. United States Patent. US6046545.2000.

102. Kim Hang-Seok, Choi Joon-Sik Coopling structure of waveguide and applicator, and its application to electrodeless lamp. Патент Японии JP2001189197. 2001.

103. Hyung Joo Kang, Yong Seog Jeon Preventing leakage of microwaves,e.g. from ovens and lamps. Патент Великобритании GB2353897. 2001.

104. Beneking С., Anderer P. Radiation efficiency of Hg-Ar surface wave discharge //J.Phys.D: AppLPhys. 1992. V. 25. N10. P. 1470-1482.

105. Al-Shamma'a A.I., Pandithas I., Lucas J., Low-pressure microwave plasma ultraviolet lamp for water purification and ozone applications // J.Phys.D: AppLPhys. 2001. V. 34. N18. P. 2775-2781.

106. Gielen J., Antonis P., Verhaar H. A long life induction lamp with high lumen output // 8th Int.Symp. on the Science and Techn of Light Sources (LS-8) (Greifswald). 1998. P. 142-143.

107. Antonis P.H. Abrahamse G.J., Eggink H.J., Smulders M.H. Electrodeless low-pressure discharge lamp. Патент Европы EP0811240. 1997.

108. Kamimura К. Electrodeless discharge lamp, Electrodeless discharge lamp Device, Ultraviolet ray irradiation device, and fluid treating device. Патент Японии JP10012196.1998.

109. Godyak V., Shaffer J. Endura: a new output electrodeless fluorescent light source // 8th Int. Symp. on the Science and Techn of Light Sources (LS-8) (Greifswald). 1998. P. 14-23.

110. Вохник О. M., Козлов А. Н., Лексина Е. Г., Ляхов Г.А., Мухина Е.А., Павлов Ю.В., Умарходжаев Р. М. Механизм деградации серных ламп // Светотехника. 2001. № 2. С. 2-6.

111. Nakamura S., Fasol G. The Blue Laser Diods (GaN Based Light Emitters and Lasers)//B. Heidelberg. Springer. 1997. P. 320.

112. Ponce F.A., Bour D.P. Nitride-Based Semiconductors for Blue and Green Light-Emitting Divaces // Nature. 1997. Vol. 386. P. 351-359.

113. Никифоров С. В. Проблемы, теория и реальность светодиодов для современных систем отображения информации высшего качества // интернет-журнал о Больших Светодиодных экранах. 2005. № 10. www.screens.ru/rus/atvsy stemsmagazine/2005/10.htm

114. Бахтизин Р.З. Голубые диоды // Соросовский образовательный журнал. 2001. Т. 7. №3. с. 42-47.

115. М. Razeghi and A. Rogalski, Semiconductor Ultraviolet Detectors // Applied Physics Reviews. J. Appl. Phys. 1996.79(10). P. 7433*7473.

116. S. Donati Photodetectors // Prentice Hall. 2000. P. 431.

117. Технические характеристики светодиодов с длиной волны 280 нм // Сайт компании Sensor Electronic Technology Inc. www.s-et.com/datasheet/UVTOP 280 Pdatasheet b.pdf.

118. Новости разработки УФ светодиодов коротковолнового диапазона / http://0ptics.0rg/articles/news/l 0/9/21/1

119. Грушко Н. С., Потанахина JI. Н. Механизмы токопереноса в структурах на основе GaN с квантовой ямой в диапазоне температур 77-297К // Труды 5-ой международной конференции Оптика, Оптоэлектроника и Технологии. Ульяновск. 2003. С. 77.

120. Грушко Н.С., Потанахина JI.H., Амброзевич С.А. Эффективность электролюминесценции структуры на основе InGaN // Труды международной конференции Опто-, Наноэлектроника, Нанотехнологии и Микросхемы, Ульяновск. 2006. С. 182.

121. J Zhang et al. Crack-free thick AlGaN grown on sapphire using AIN/AlGaN superlattice for strain management // Appl. Phys. Lett 2002. 80(19). P. 3542.

122. Новости разработки УФ светодиодов коротковолнового диапазона http://0ptics.0rg/articles/feature/9/6/l/l.

123. Шейндлин А.Е. Излучательные свойства твердых материалов / М. Энергия. 1974.

124. Михеева И.М. Теплопередача и тепловое моделирование / М. Издательство АН СССР. 1959. С. 226-238.

125. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача / М. Энергия. 1975.

126. Весельницкий И.М. / Определение оптимальных параметров и некоторые вопросы конструирования мощных люминесцентных ламп // Диссертация кандидата технических наук. М: ВНИИСИ, 1966.

127. Ширчков В.Н. Влияние инертного газа на продолжительность горения люминесцентных ламп // Оптимизация светотехнических изделий и источников света. Межвузовский сб. научн. трудов. Саранск: Изд. Мордов. Ун-та. 1985. С. 32-36.

128. Васильев А.И., Василяк JI.M., Костюченко С.В., Кудрявцев Н.Н., Кузьменко М.Е., Печеркин В .Я. Влияние защитного слоя на длительность горения и излучение кварцевых газоразрядных ламп низкого давления //Письма в ЖТФ. 2006. Том 32. Вып. 1. С. 83-88.

129. Васильев А.И., Красночуб A.B., Кузьменко М.Е., Петренко Ю.П., Печеркин В.Я. Анализ современных промышленных источников бактерицидного ультрафиолетового излучения // Светотехника. 2004. №6. С.42-45.

130. Костюченко C.B., Митичкин О.В., Петренко Ю.П., Печеркин В.Я. Особенности расчета мощных источников УФ излучения низкого давления. // Светотехника. 2000. №5. С.30-31.

131. Кузьменко М.Е., Митичкин О.В., Безлепкин А.И., Костюченко C.B., Кудрявцев H.H., Печеркин В.Я. Экспериментальное исследование амальгамной лампы низкого давления при повышенной мощности разряда // ТВТ. 2000. Т.38. № 3. С. 510-513.

132. Васильев А.И., Костюченко C.B., Красночуб A.B., Кузьменко М.Е., Польяников A.A., Печеркин В.Я., Кожуров В.Н., Урбанович В.А. Пускорегулирующий аппарат для газоразрядных ламп //Патент на изобретение №2275760 РФ. 27 апреля 2006 г.

133. Кудрявцев H.H., Костюченко C.B., Васильев А.И., Кузьменко М.Е., Печеркин В.Я. Способ нанесения защитного покрытия на внутреннюю поверхность колб газоразрядных ламп //Патент на изобретение №2218630 РФ. 10 декабря 2003 г.

134. Безлепкин А.И., Брайловский В.Б., Бутин В.М., Костюченко C.B., Кузьменко М.Е., Митичкин О.В., Куркин Г.А., Петренко Ю.П., Печеркин В.Я. Газоразрядная ртутная лампа низкого давления //Патент на изобретение №2192688 РФ. 10 ноября 2002 г.

135. Кузьменко М.Е., Митичкин О.В., Костюченко C.B., Печеркин В.Я. Применение амальгамы в мощном источнике бактерицидного излучения высокой эффективности // X конференция по физике газового разряда. Тезисы докладов. Часть 2. Рязань. 2000. С. 196-197.

136. Кузьменко М.Е., Печеркин В.Я., Костюченко C.B. Методика измерения УФ излучения трубчатых бактерицидных ламп низкого давления // Тезисы докладов IV международной светотехнической конференции. Вологда. 2000. с.157-158.

137. Излучательная способность оксидных покрытий и ее влияние на измерение температуры электродов пирометрическим методом // Физика низкотемпературной плазмы 2007: Материалы Всероссийской конференции (24-27 июня 2007 г.). Петрозаводск. 2007. Т.2. С. 34-36.