Особенности оптического излучения закрытой ртутной бактерицидной лампы тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

На правах

90469

755

Горбунков Владимир Иванович

ОСОБЕННОСТИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ЗАКРЫТОЙ РТУТНОЙ БАКТЕРИЦИДНОЙ ЛАМПЫ

Специальность 01.04.05 - оптика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

9£ПР

П я

Томск-2010

004601755

Работа выполнена на кафедре теоретической и общей электротехники ГОУ ВПО «Омский государственный технический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Попов Анатолий Петрович

Научный консультант: доктор физико-математических наук, профессор

Соломонов Владимир Иванович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Копылова Татьяна Николаевна

кандидат физико-математических наук, доцент Могилышцкий Бронислав Сергеевич

Ведущая организация: Институт оптики атмосферы ; им. В.Е.Зуева СО РАН, г. Томск

Защита состоится 13 мая 2010 г. в 14.30 час. на заседании диссертационного совета Д 212.267.04 при ГОУ ВПО «Томский государственный университет» по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36, Главный корпус, ауд. 119.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке ГОУ ВПО «Томский государственный университет» по адресу: г. Томск, пр. Ленина, 34 а.

Автореферат разослан: 12 апреля 2010 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

С

Б.Н. Пойзнер

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Аю-уальность темы. Газоразрядные ртутные лампы низкого давления являются простыми и эффективными источниками ультрафиолетового излучения. Известно, что в газоразрядной кварцевой ртутной лампе до 80% лучистой энергии сосредоточено в спектральной линии при Х= 253.65 нм. Излучение с такой длиной волны является губительным для большинства микроорганизмов, поэтому открытые ртутные лампы эффективно используются для стерилизации помещений, в лечебных учреждениях.

Дальнейшее исследование биофизического воздействия излучения с этой длиной волны на организм человека привело к расширению его применения в лечебных целях. В частности, оно используется для экстракорпорального облучения крови и для внутрисосудистой фотогемотерапии. Для этих целей разработаны и широко применяются промышленные газоразрядные ртутные лампы, установленные, по соображениям безопасной эксплуатации, в закрытом, непрозрачном металлическом корпусе (аппараты типа «Изольда», «ОВР» и другие). В таких лампах, по сравнению с лампами открытого типа, неизбежно изменяются термодинамические характеристики источника излучения -газоразрядной плазмы. Это может привести к существенному изменению ее спектральных характеристик излучения. Однако в настоящее время нет сведений о спектральных измерениях ламп закрытого типа, по-видимому считается, что спектр излучения этих ламп существенно не отличается от ламп открытого типа. Поэтому, с одной стороны, результаты облучения такой лампой могут определяться не только и не столько УФ-компонентом, а потоком всей лучистой энергии. С другой стороны, смещение длины волны максимума воздействующего излучения относительно физического центра спектральной линии способно изменить сам эффект воздействия на облучаемое вещество, особенно, если эффект является результатом резонансного воздействия.

Кроме того, остаются нерешенными задачи стабилизации интенсивности излучения ламп и контроля поглощенной биологической жидкостью или протекающей в сосудах кровью дозы излучения.

Вызванный в последние годы интерес к повышению точности и повторяемости результатов воздействия УФ-излучения на объекты и среды различной природы связано с исследованием антропогенного воздействия на человека и на окружающую среду, а также с расширением круга использования известных и вновь создаваемых источников УФ-излучения в медицине, биологии, минералогии, промышленности и сельском хозяйстве.

Цель диссертационной работы состоит в исследовании спектрального состава и процессов формирования контуров спектральных линий излучения ртути в промышленных газоразрядных ртутных лампах, закрытых светонепроницаемой полостью, и вызвана необходимостью научного обоснования использования этих ламп для медицинских целей и создания дозаторов УФ излучения.

Поставленная цель достигалась решением следующих задач:

1) применение эмиссионной спектроскопии для исследования аномально тлеющего и дугового разрядов постоянного и переменного тока закрытой ртутной бактерицидной лампы, для изучения процессов и механизмов формирования контуров излучения в широком диапазоне частот;

2) использование современного математического аппарата для анализа спектрально-кинетических и температурных свойств низкотемпературной плазмы;

3) определение диапазона физических условий, в которых обеспечивается стабильность спектральных характеристик;

4) исследование возможности построения дозатора УФ излучения ртутных газоразрядных ламп низкого давления, находящихся в замкнутой, непрозрачной полости.

Используемые методы исследований. В работе использовался комплексный подход, сочетающий известные экспериментальные методы регистрации оптических спектров излучения и методы анализа, применяемые для интерпретации результатов. При измерениях токов и напряжений использовались классические методы.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1) вследствие многократного прохождения излучения сквозь плазму дуги распределение интенсивностей спектральных линий ртутной дуговой лампы низкого давления (6^-6,75)-10"3 Topp, находящейся в замкнутой непрозрачной полости, соответствует закону излучения Планка;

2) при Планковском распределении интенсивностей спектральных линий стабильный температурный режим работы лампы обеспечивает постоянство средней спектральной мощности излучения лампы;

3) в спектре ртутной лампы дугового и аномально тлеющего разряда низкого давления (6-^6,75)-10"3 Topp имеют место линии поглощения с длинами волн 253.13, 253.29, 253.53, 253.79, 254.20 нм и излучения 253.83, 264.80, 264.96,265.11, 279.89, 288.82,301.5 и 301.95 нм молекулы ртути Hg2;

4) спектр излучения ртутной газоразрядной лампы в области резонансной линии атома ртути 253,65 нм является наложением линии излучения атома и полос поглощения и излучения молекулы ртути Hg2\

5) вследствие выполнения закона Стефана-Больцмана в закрытой ртутной бактерицидной лампе низкого давления (6-Н5,75)-10"3 Topp проявляется эффект стабилизации интегральной мощности излучения на уровне 5-6% при изменении потребляемой мощности на 35%.

Достоверность научных положений и других результатов диссертационной работы обеспечивается тем, что эксперименты проводились на аттестованной аппаратуре. Полученные экспериментальные результаты хорошо воспроизводятся, не противоречат результатам других авторов [3*-7*] и теоретическим представлениям.

Научная новизна защищаемых положений и других результатов

состоит в следующем:

1) Впервые проведены детальные спектральные исследования плазмы ртутной дуговой лампы закрытого типа. Обнаружен линейчатый спектр атомов ртути, интенсивности линий которого соответствуют закону излучения Планка. Получены соотношения между эффективной толщиной излучающего столба и коэффициентом отражения внутренней стенки полости, при которых устанавливается планковское распределение. Показано, что дуговые ртутные лампы, помещенные в светонепроницае- мую полость, становятся Планковским излучателем видимого света, в котором резонансная УФ линия X = 253,65нм не является доминирующей.

2) На основе впервые обнаруженных линий излучения и поглощения молекулы ртути построена схема потенциальных кривых нижних возбужденных состояний молекулы ртути Показано, что непрерывные спектры излучения на длинно- и коротковолновом крыльях контура резонансной линии атома ртути ~к - 253,65 нм возникают на электронных переходах X1 >А'11, ->А Е и —*В'П, —>В' £ между состояниями молекулы ртути. Показано, что крылья контуров линий атомов ртути описываются дисперсионной кривой Лоренца для ударного уширения, что позволило получить простое соотношение для реальной полуширины спектральной линии.

3) Впервые обнаружен эффект самостабилизации интегрального излучения закрытой ртутной бактерицидной лампы, связанный с незначительным изменением температуры плазмы при росте тока лампы. Показано, что эффект обусловлен выполнением закона Стефана-Больцмана.

4) Экспериментально подтверждена возможность осуществления дозировки излучения закрытой газоразрядной лампы с помощью фотодиода, установленного в зоне облучаемого бактерицидной лампой объекта.

Научная ценность и практическая значимость положений и других полученных результатов:

• Экспериментально установлено, что спектральное распределение излучения атомов ртути в дуговой бактерицидной лампе, находящейся в металлической, непрозрачной полости, соответствует закону излучения Планка, причем линия резонансного излучения атома ртути А. = 253,65нм не является доминирующей;

• Экспериментально обнаружено большое число линий излучения и поглощения молекулы ртути Я§2, на основании которых построена энергетическая диаграмма нижних возбужденных состояний двухатомной молекулы ртути

• Показано, что в формировании контуров линий излучения атомов ртути большую роль играют образующиеся в газовом разряде молекулы ртути;

• Экспериментально обнаружено, что интегральная мощность излучения ртутной газоразрядной лампы закрытого типа с дискретным спектром

пропорциональна четвертой степени температуры, причем коэффициент пропорциональности не равен постоянной Стефана-Больцмана;

• Получено аппроксимационное выражение для полуширины линии планковского излучателя, выведенное на основе уширения спектральных линий за счет ударного взаимодействия между частицами плазмы газового разряда;

• Получено интегральное уравнение, связывающее состояние излучающей среды и параметров фотоприемника с интервалом времени, за который на облучаемый объект падает единица энергии дозы облучения;

• Получено значение плотности потока лучистой энергии в виде разложения по спектральным составляющим, используемое для оценки поглощенной дозы излучения;

• Показано, что металлическая, непрозрачная полость, содержащая дуговую бактерицидную лампу, является Планковским излучателем;

• Экспериментально подтверждена возможность идентификации новых линий и участков непрерывного спектрального излучения молекулы ртути Hgz на основании построенной энергетической диаграммы нижних возбужденных состояний;

• Экспериментально подтверждено, что стабильный температурный режим работы лампы закрытого типа обеспечивает постоянство энергетических характеристик, необходимое для воспроизводимости и повторяемости результатов облучения сред;

• Создано устройство для измерения дозы ультрафиолетового излучения газоразрядных ламп при облучении крови, прошедшего тестирование на кафедре «Общая хирургия с клиникой» С-Пб ГМУ им акад. И. П. Павлова;

• По результатам работы получены патенты на изобретения № 2285357 РФ от 10.10.2006, № 2304007 РФ от 10.08.2007, № 2336105 РФ от 20.10.2008 г.

Апробация. Основные положения и другие результаты диссертационной работы докладывались на XVI международном симпозиуме по молекулярной спектроскопии высокого разрешения (Листвянка, 2009г.); I международной конференции «Общественное здоровье: инновации в экономике, управлении и правовые вопросы здравоохранения» (Новосибирск, 2005); международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований '2010» (Одесса, 2010); научном семинаре Института электрофизики УрО РАН (Екатеринбург, 2009), научных семинарах лаборатории «Моделирование сложных систем» Омского филиала Института математики им. СЛ.Соболева СО РАН (Омск, 2008, 2009), научных семинарах кафедры «Экспериментальная физика и радиофизика» в Омском государственном университете (2007-2009).

Полнота изложении материалов диссертации. Основное содержание работы представлено в 15 публикациях, включая 2 статьи в центральных отечественных и зарубежных периодических изданиях, 4 статьи в сборниках научных трудов и материалах конференций.

Личный вклад автора. Диссертация является результатом обобщения исследований автора, выполненных непосредственно им в Омском государственном техническом университете (ОмГТУ). Постановка задач исследований осуществлялась совместно с д.т.н., профессором А.П.Поповым и с д.ф-м.н., профессором В.И.Соломоновым.

Большинство представленных в диссертации экспериментальных результатов получены автором лично. Автором осуществлялся выбор отдельных направлений исследований, разработка и усовершенствование экспериментальных установок и методик проведения экспериментов. Подготовка схемы эксперимента для записи эмиссионных спектров плазмы бактерицидной ртутной лампы закрытого типа (см. подраздел 2.1) проводились под руководством д.т.н., профессора А.П.Попова. Интерпретация спектров излучения и поглощения молекулы ртути (см. подразделы 3.2, 3.3) выполнялись совместно с д. ф-м. наук, профессором В.И.Соломоновым.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов и заключения, основных результатов и выводов по работе, содержит 119 страниц машинописного текста, 23 рисунка, 5 таблицы, 1 приложение и библиографический указатель из 85 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулирована актуальность темы диссертации, формулируется цель работы и выносимые на защиту основные научные положения. Определена научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе изложен литературный обзор по оптическим эмиссионным методам исследования плазмы газового разряда. Рассмотрены приближения различных моделей к термодинамически равновесной плазме, отдельно рассмотрено понятие «планковский излучатель», для анализа которого успешно могут быть применены методы эмиссионной спектроскопии.

Приведены данные по структуре энергетических уровней атома ртути Показано, что при исследованиях спектрального распределения излучения ртутной лампы низкого давления недостаточно внимания уделялось влиянию молекул ртути на регистрируемое излучение. Приведены подробные данные по

структуре молекулы ртути Hg2 и ее свойствам. Большое внимание уделено условиям обнаружения их в спектрах излучения газоразрядных ламп.

Дано описание физических основ и принципа действия прибора, используемого для измерения дозы оптического излучения газового разряда закрытой ртутной бактерицидной лампы.

Во второй главе приведено описание экспериментальной установки. Излучатель представлен в виде линейной газоразрядной ртутной бактерицидной лампы, размещенной на оси замкнутой, непрозрачной металлической полости цилиндрической формы. Полость имеет в средней части стенки отверстие диаметром 9 мм для вывода излучения во внешнюю среду, закрываемое в конструкциях медицинских аппаратов специальной кюветой с протекающей через нее биологической жидкостью. В качестве излучателей использовались дуговые ртутные бактерицидные лампы низкого давления двух типов: ДРБ 8 ТУ16-535.659-77 и TUV 8w G8 Т5 UV - Special «Philips», с дроссельной схемой питания, обеспечивающей сходные режимы работы обеих ламп в составе стандартной аппаратуры при тлеющем, аномально тлеющем и дуговом разрядах. Давление паров ртути при рабочей температуре ламп, соответствующей температуре испарителя 49+75 "С составляет (6+6,75)-103 Topp, инертного газа (аргона)- 3+6 Topp. Измерения напряжения и тока проводились с помощью электронного двухканального USB-осциллографа.

Анализ осциллограмм тока лампы показал, что форма его близка синусоидальной, с присутствием нечетных гармоник в спектре.

В состав экспериментальной установки (рис. 1) входил призменный спектрометр ИСП-30 с полупроводниковым оптическим многоканальным атомно-эмиссионным анализатором спектра SKCCD.

Градуировка спектра была осуществлена по линиям железа (259,94 нм и 358,12 нм) с точностью до 2 х 10 "2 нм, градуировка интенсивности проводилась с помощью эталонной ленточной вольфрамовой лампы СИ 8-200. Динамический

Рис. 1. Оптическая схема эксперимента: 1) - излучатель; 2),- спектрограф ИСП-30; 3) -фотодиодные линейки

диапазон измерения интенсивности линий составлял 103. Спектральное разрешение аппаратуры - до 0,05 нм.

В результате исследований было обнаружено, что распределение интенсивности спектральных линий излучения дугового разряда закрытой ртутной газоразрядной лампы (рис. 2) соответствует закону излучения Планка (1) с температурой 7'=9200К, причем с возрастанием тока максимум распределения смещается в коротковолновую сторону.

и(Л,Т) = к1дг2Ьс1- Л5 [Вт

ехр

he

к„ЛТ

1

(1)

Интенсивность огн. ед.

к

1 Длина волны,

153.7 294.7 ЗИЛ 365.0

Рис. 2. Спектр излучения лампы ДРБ 8, находящейся в непрозрачной, металлической полости при токе 0,284 А и падении напряжения на лампе 60 В. Кривая, огибающая максимумы спектральных линий - кривая Планка

Здесь, кроме общепринятых обозначений, кх - поглощательная способность, qe — коэффициент пропорциональности между отсчетом фотоприемника и яркостью тела, Т - абсолютная температура плазмы. Значение кх -qe -(10,05±0,78)-1013 определялось но минимуму суммы квадратов отклонений экспериментальных значений от теоретических (1).

Относительная погрешность измерения интенсивности линий излучения, не превосходящая (10+15)%, приводит к относительной погрешности определения температуры плазмы в пределах (1,5+2,5)%. Высокая точность определения температуры характерна для термометрии в области Вина, содержащей максимум функции Планка [2*]

Для выяснения причины превращения закрытой дуговой ртутной лампы в Планковский излучатель [1*] аналитически решалась задача установления светового поля внутри металлической полости с коэффициентом отражения г с учетом самопоглощения в плазме толщиной d с коэффициентом поглощения

я"2сЧ, g. ,r п 8■ К

(о.

Т-)

Здесь

5, 8. N,

и aui day- циклическая частота линии излучения спонтанного излучения в интервале частот dor, N„, Ni и gu, gi -статистические веса верхнего и нижнего уровней соответственно. Показано, что только при наличии Больцманского

(2)

и вероятность заселенности и

распределения

заселенностей энергетических уровней измеряемая наблюдателем интенсивность

к

спектральной линии, вышедшей из отверстия полости в телесный угол <К1, определяется через функцию Планка ра:

Здесь Дш„/ - ширина физического контура, 4я - полный телесный угол, в который излучает источник.

Однако в интенсивности (3) остается частотная зависимость через ширину физического контура линий излучения Дш„/ и коэффициент поглощения к(аи/). При лоренцевском контуре линий излучения, который реализуется в ртутных лампах такого типа [13], Д®„/, практически, не зависит от частоты. Поэтому в первом приближении считаем, что отклонение измеряемой интенсивности от распределения Планка определяется, главным образом, частотной зависимостью коэффициента поглощения.

Из (3) видно, что частотная зависимость уменьшается при увеличении коэффициента поглощения, а согласно (2) увеличение его может бьггь связано с повышением концентрации N атомов ртути за счет повышения температуры испарителя. Однако регистрация этой температуры показала, что в пределах 10% погрешности измерений она не отличается от паспортной температуры открытой лампы и составляет ==49°С. Следовательно, причиной ослабления (устранения) частотной зависимости являются другие факторы.

Очевидно, что эта зависимость исчезает при г= 1, но в общем случае г< 1 она остается. В частности, в аппарате «Изольда» ртутная лампа закрывается алюминиевым кожухом. В рассматриваемой спектральной области коэффициент отражения алюминия г» 0.85 является наименьшим для линии Х= 253.65 нм. В соответствии с экспериментальными данными рис. 2 отклонение интенсивностей отдельных спектральных линий от Планковской кривой не превышает 15%. Из (3) нетрудно показать, что такое отклонение реализуется при выполнении условия

Рассчитанный по (2) коэффициент поглощения для резонансной линии атома ртути 253,65 нм при концентрации атомов ртути N= 8,61-Ю13 см'3 в плазме с температурой 9200 К равен к »165 м\ При таком коэффициенте поглощения и г~ 0.85 для радиальных лучей, распространяющихся нормально поверхности полости, условие (4) выполняется при с1> 0.7 см. Эта величина меньше толщины плазмы, достигающей 0,8-1,0 см при дуговом разряде. Откуда следует, что интенсивность резонансной линии излучения 253,65 нм подчиняется распределению Планка. Для остальных линий спектра условие (4) выполняется с учетом лучей не радиального направления. Именно такие лучи доминируют внутри полости, поскольку алюминиевый лист, используемый в качестве полости медицинского оборудования, не полирован и отражение имеет диффузный характер.

Таким образом, в результате многократного отражения от стенок полости и многократного прохождения отраженного света через излучающую и

(3)

1_г. «,-*<->' 4гг

(4)

ю

поглощающую плазму, распределение интенсивностей спектральных линий дуговой лампы низкого давления, находящейся в замкнутой непрозрачной полости, соответствует закону излучения Планка, т.е. реализуется Планковский излучатель с дискретным спектром [1*]. Для такого излучателя значительно упрощается расчет энергетических параметров в каждой линии излучения.

Действительно, по закону Ламберта поток энергии излучения, проходящий через поперечное сечение отверстия полости площадью dS„, за время dl представляется выражением U(X, Т)-(с/4л) ds„, с поверхностной плотностью

Р = £ др., =2hc>± ^^ М. (5)

< = 1 L« J

е

где А Я, (им) - эффективная ширина линии.

Связь спектральной плотности излучения ДРи 1 -той спектральной линии газоразрядкой лампы с током фотодиода АД,

. -1 "и, (' - Xi,) .. Г Вт

= У к —--r

(6)

позволяет оценить ослабление монохроматического излучения при проникновении в вещество на глубину z

Др21(г) = Д^-ехр(-ай z). (7)

Здесь Xt, -спектральный коэффициент отражения от границы раздела, Иц и Пц -показатели преломления, соответственно, воздуха и облучаемой среды; a,¡ = avl + a s¡ - коэффициент экстинкции; а^ - коэффициент поглощения; as¡ - коэффициент рассеяния; z - толщина слоя.

В измерительной установке [9] излучение газоразрядной лампы через оптический фильтр выбранного диапазона попадает на фотодиод, что позволяет получать данные о доле фототока ДД,, вызываемого в фотодиоде излучением этой линии (а также без светофильтров для измерения полного тока фотодиода)

(8)

i i=I

Это непрерывное излучение в измерительной установке в результате интегрирования преобразуется в последовательность импульсов, общее число которых за время экспозиции пропорционально падающей лучевой энергии [3,6, 9].

Используя поверхностную плотность излучения (5), падающую на поверхность фотодиода, определим вклад любой спектральной линии Х= Хф в выходной сигнал приемника

Л'5 АЛ

(О = - Л, ' 2 • S, • 7 xt--fc—-, (9)

eW.TU) _ j

где УХф - спектральная чувствительность фотодиода, площадью ¿d; Лф — линия

спектра излучателя, а А Лф - ее эффективная ширина.

С учетом (8) и (9) процесс интегрирования непрерывного аналогового сигнала, поступающего с фотодиода на вход интегратора установки, запишем в

и

виде интегрального уравнения, связывающим время тс достижения заранее определенного порогового значения Unop, с температурной характеристикой T(t) и параметрами схемы [6]:

2 • Ас2 • RcSd ■ уХф - Дф5 ° f - dt _ Ump (10)

'о eWC) _. J

Здесь /7„„р a Rc = Rocl{R(,Cv) - константы конструктивных параметров измерительной установки.

Решение уравнения (10) связывает интервал времени (t0 to+Tс), за который на фотодиод падает лучевая энергия ЩХф,10,тс) спектральной линии Хф с временной зависимостью температуры T(t) плазмы газового разряда.

'»«С AJ

Шф, h, тс) = J dt . [Дж] (11)

'о

При 5 = энергия (11) численно равна «единице» дозы излучения W^ закрытой

ртутной газоразрядной лампы. (11) - энергия выделенной светофильтром линии Хф излучения на поверхности S, находящейся от газоразрядной лампы на одном с фотодиодом расстоянии

Из сравнения (10) и (11) следует, что единица дозы излучения W^ определяется только конструктивными параметрами Ухф Мгюр и Rc, а интервал времени гс

для фиксированной Хф - только температурной зависимостью Tit). Значение тс, найденное из (10), позволяет определить мгновенную и среднюю за период спектральную мощность излучения лампы, а также платность энергии поглощения и рассеяния при воздействии излучения на среду с известным коэффициентом экстинкции. Стабильный температурный режим работы лампы обеспечивает небольшой разброс количественных параметров дозы, постоянство энергетических характеристик [3], к которым можно отнести вышеприведенные параметры и которые гарантируют высокую воспроизводимость и повторяемость результатов взаимодействия излучения со средами и органическими веществами [10*].

Из-за частотной зависимости чувствительности фотодиода следует, что дозированию может быть подвергнуто только монохроматическое излучение.

Глава третья посвящена исследованию роли молекул ртути в формировании спектра и контуров атомных линий излучения, а также их роли в самообращении излучения закрытой ртутной бактерицидной лампы.

Было обнаружено, что независимо от типа разряда (тлеющий, аномально тлеющий или дуговой разряды постоянного или переменного тока) формы контуров многих линий излучения атома ртути сильно искажены (рис. 3).

В первую очередь это касается резонансной линии при Хт= 253.65 нм, большое смещение максимума которой (около 56 см'1) не может быть

интерпретировано доплеровеким сдвигом из-за нереально большой расчетной скорости излучающего атома. В ее асимметричном контуре наблюдаются локальные провалы интенсивности (рис. За). В диапазоне 252.0 - 254.50 нм выделяются узкие провалы с центрами при 253.13, 253.29, 253.53, 253.79, 253.98 и 254.20 нм.

На длинноволновых крыльях контуров линий (рис. 3) наблюдаются максимумы интенсивности при 253.83, 406.2, 438.3 и 551 нм, являющиеся либо участками не поглощенной части спектра, либо линиями излучения. Из всех представленных контуров в контуре линии 546.07 нм наименее искаженным является коротковолновое крыло, которое хорошо аппроксимируется лоренцевской функцией

'•И' ___• <12>

/ С" > =

4 к ' (и

Интенсивность, отн. ед.

Интенсивность, отн. ед.

253,2 253,4 253,6 253,8 254,0

Интенсивность, отн. ед.

432 434 436 436 к.НМ

Икгенсивность, отн. ед.

800 * (в) 503 - ч" 8 (Г)

1 | 1

600 - } 4

«а -

«00 -

200

200 1 I2 \

/ 2> V А у [ 1 1

0 '-------- 1 п ! ^ "А- "А-'.к. -1-4-, .••«¿л'/чЧ

Рис. 3. Формы контуров линии ртути 253.65 (а), 435.83 (б), 404.65 (в) и 546.07 нм (г) в дуговом разряде при токе лампы 0.34 А (1), в аномально тлеющем разряде при токе 0.25 А (2) и при питании лампы переменным током промышленной частоты (3), которые совпадают в пределах требуемой точности и для других линий 435.83,404.65 и 546.07 нм.

На рис. 3 г восстановленное по (12) длинноволновое крыло представлено пунктирной линией 4. Оно показывает, что асимметрия контура обусловлена поглощением длинноволнового крыла.

Рис 4. В окрестности линий излучения 265.0 нм (а) видны линии излучения 264.80, 264.96 и 265.11 нм, в окрестности 302 нм (б) - 301.53, 301.74 и 301.95 нм. В окрестности линии излучения 289 нм (в) выделяется линия 288.82 нм, в окрестности линии 280 нм (г) превалирует линия излучения 279.89 нм. Отмечена линия поглощения атома ртути 265,20 нм

В спектре излучения исследуемой ртутной лампы устойчиво фиксируются четыре серии линий: одна серия в окрестности 265.0 нм (рис 4 а), в котором выделяются линии излучения небольшой интенсивности 264.80, 264.96 и 265.1 Ihm, вторая - в окрестности 302 нм (рис. 4 б) с линиями излучения 301.51, 301.74 и 301.95 нм, а также две серии линий в окрестностях 289 и 280 нм (рис. 4в, 4г). Длины волн этих линий излучения, а также провалы в контурах линий излучения атома ртути не совпадают с известными линиями излучения атомов ртути и буферного газа (аргона). Было сделано предположение, что указанные линии связаны с линиями излучения молекулы ртути Hg2-

Нижние возбужденные состояния молекулы ртути образуются при объединении одного атома в основном б 'S0, а второго в возбужденном 6 3Pj состоянии. Для однозначного обозначения электронных состояний молекулы, второй образующий атом которой находился в 6 ^состоянии с J = 0, 1 и 2, перед каждым из этих символов будем приписывать латинские буквы А, В и С, соответственно. Исходя из общих теоретических представлений, для каждого А, В и С состояний самым глубоким является состояние 3П, а затем в порядке убывания глубины следуют 3Е, 'П и

Используя известные данные о характеристиках основного состояния молекулы ртути [8*] и полагая, что серии линий излучения (рис. 4) и узкие провалы в контурах атомных линий излучения являются линиями излучения и поглощения именно молекулы ртути, была построена ее энергетическая диаграмма (рис. 5). Кроме того, для ее построения учитывались границы непрерывных спектров, а также максимумы линий излучения и поглощения молекул ртути обнаруженные ранее в экспериментальных работах Релея [3*-4*] и других авторов [5*- 6*]. В соответствии с ней серия линий при 302 нм (рис. 46) излучается на интеркомбинационном переходе из самого глубокого состояния А3П (V"=0) на колебательные уровни V'=19, 20 и 21 основного состояния -V'X*(V -колебательное квантовое число). Линии серии 265 нм (рис. 4а) излучаются на

интеркомбинационном переходе из менее глубокого состояния А Е (\"'=0) в основное состояние Х'Х.*на. колебательные уровни с V' =20, 21 и 22,

практически, на те же, на которых заканчивается излучательный переход предыдущей серии линий. Это связано с тем, что равновесные расстояния между атомами в состояниях А3Е и А3П молекулы практически совпадают вследствие того, что их электронные конфигурации одинаковы.

Обнаруженные в спектре излучения полосы в области 288.82 нм (рис. 4в) и 279.89 нм (рис. 4г) являются результатом излучательных переходов й3П(К" = о)->х'Е^ и Я32(к* = 0)->л:|:£*, соответственно. Конфигурационные кривые их верхних состояний пересекаются с разлетными А'П и А'Е состояниями. В результате чего энергия В3П и В3Е-состояння в процессе релаксации колебательных уровней с квантовыми числами У"> 50 передается на синглетные А-состояния с последующей безызлучателыюй диссоциацией молекулы.

и,,

63349 63 245

Ж

227 нм

234.5«*

253.31<ш

...

"У ОЧ

1

СП-'Г-Г;.. ... //¡г(|ЗД+//«(3У2)

Яг(3/>,)

38 540 38 456 253.83(ш 254.0 им 265.6 им "Ч.ЛЕ ' /

\ ^^^ Л /

36420 35 314 \\вЧ // \ \£// Л" \в'п / /

33 834 301 им V

1000

Е.эВ

7,84

5,57

5,00

4,77

0,11

0,2

0,4

р НМ

Рис. 5. Предполагаемая схема электронных термов молекулы

н8г.

Выборочно указаны линии оптических переходов С5Х(К" = 0) —► О 31 18 463.8см~' (1) и

20 )-*В3П 39 480сл«-' (2). (Показано условное значение р)

Согласно диаграмме рис. 5 на оптических переходах С3П, С3Е->Л"£; следует ожидать излучение в областях 253 и 227 нм соответственно. На длинноволновом крыле резонансной линии ртути 253 нм в окрестности точки 253,83 им независимо от типа разряда лампы наблюдается линия большой интенсивности (рис. За), которую можно считать результатом интеркомбинационного перехода С3П->. Ее положение подтверждает предполагаемую глубину потенциальной ямы состояния С3П (У'=0), близкой значению 4657 см '. Ранее в [3*] сообщалось о наблюдении линий излучения в этой области 227,07 нм, причем они были идентифицированы как излучение молекулы Наличие этих полос излучения указывает на то, что глубины потенциальных ям С3П и С3Е- состояний приблизительно такие же, как у А3П и А3£-состояний, соответственно.

Достоверность предложенной схемы электронных термов молекулы ртути подтверждается рядом фактов, полученных из физических экспериментов другими авторами. С помощью схемы рис. 5 показано, что непрерывные спектры излучения на участке 234,5 - 253,31 нм и на участке 254,0 - 265,6 нм возникают при переходах между различными состояниями молекулы ртути .

При помещении газоразрядной лампы в светонепроницаемую полость роль молекул ртути в формировании контуров излучения существенно возрастает, благодаря чему и были обнаружены их линии поглощения и излучения. В спектрах газоразрядной ртутной лампы обнаружены новые линии поглощения 253.13, 253.29, 253.53, 253.79, 253.98, 254.20 нм и излучения 253.83, 264.80, 264.96, 265.11, 279.89, 288.82, 301.5, 301.74 и 301.95 нм молекулы ртути tfg2. Показано, что провалы интенсивности в контурах линий 253.65, 435.83, 404.65 и 546.07 нм атома ртути связаны с поглощением излучения двухатомными молекулами на электронно-колебательных переходах.

Энергетическая структура молекулы, построенная на основании экспериментально полученных нами данных линий излучения и поглощения, отличается от приведенной в [7*] количественными параметрами термов, в том числе и термом основного состояния. Из значения параметров представленных в [7*] линий и полос следует, что они менее адекватно отражают характеристики, экспериментально полученные другими авторами [3*-6*] и имеют явно выраженный эмпирический характер. В ней учитывались поляризационные силы взаимодействия между атомами не более двух внешних а-электронов (силы Ван-дер-Ваальса), что привело к малой глубине энергии диссоциации основного состояния молекулы Д=380сл< Значительная величина энергии основного состояния молекулы ртути £>0= 890 см'1 [8*], используемая нами, доказывается большим набором линий переходов в это состояние: это серия линий в окрестностях 301.5,288.8,279.8,265,253.8 нм, полученных нами, а также линией 227.07 нм, обнаруженной Релеем [3*] и идентифицированной нами, как линия перехода С32-> X * .

Таким образом, на спектр излучения дуговых ртутных бактерицидных ламп низкого давления сильное влияние оказывают образующиеся в плазме молекулы

ртути. Их концентрация пА2 была оценена из условия химического равновесия для парциальных давлений атомов [9*] и молекул. При концентрации пА ~ Ю15 см3 атомов ртути в насыщенных парах при температуре испарителя Т~ 9200 К, находим, что равновесная концентрация молекул ртути в основном Л' 1£ * -

состоянии составляет пт 3-108 см'3. Относительно низкое содержание молекул ртути в плазме является причиной трудности их обнаружения в спектре излучения промышленных ртутных ламп открытого типа. При помещении лампы в светонепроницаемую полость, роль молекул ртути в поглощении и испускании излучения существенно возрастает. Именно закрытые лампы можно использовать для исследования диатомных молекул.

Четвертая глава посвящена рассмотрению особенностей оптического излучения модели закрытой ртутной газоразрядной лампы в виде планковского излучателя.

Особенностью исследованных спектральных линий является характер уширения обусловленный, в основном, самопоглощением за счет многократного прохождения излучения атома сквозь плазму, и частично, поглощением и излучением молекул ртути. Помимо этого, необходимо выделить механизм взаимодействия излучающего атома с внешней средой.

Ранее было обращено внимание, что контур линии 546,1 нм (рис. Зг) более точно описывается дисперсионной Лоренцевской кривой (12). По коротковолновому крылу контура ее (рис. 6) было обнаружено, что крылья контура при (и - V,,) > Л^ хорошо описывается выражением (кривая 2)

Интенсивность, огн.ед.

Ш лушнрнна к< нтурэ,

4

1

Длина волны

253.7 296.7 3«.0 404.7 435.8 544.1

Рис. 6. Условные соотношения между из-мерешшм планковскнм (1) и рассчитанным ударным лорснцевским контуром (2)

Рис. 7.Вычисленные (1) и измерышые (2) значения полуширин планковских контуров

где 1о (у0) - интенсивность невозмущенного контура, ЛУ1=ЛаЫ /(-т V) -ширина контура, одинаковая для всех спектральных линий, определяемая, в основном, тс - средним временем между столкновениями атомов ртути и атомами буферного газа; и - эффективное сечение столкновений атомов ртути с атомами аргона; ц - относительная молекулярная масса, 2- газовая постоянная.

Приравняв интенсивность 1(у) в левой части (13) равной половине измеренной «планковской» интенсивности 1Р1 (\>о), находим значение (угу0), равное половине измеренной ширины контура (рис. 7)

= (14)

Проведем аппроксимацию планковских ширин линий на основе представления планковской полуширины (14). При термодинамическом равновесии концентрация атомов ртути на верхнем излучательном уровне пк любой спектральной линии подчиняется закону Больцмана

(15)

V V с тс еп

'Р1 1 тс ^

где С= цс (1). Из выражения (15) видно, что ширина «планковского» контура зависит от дискретных параметров оптического перехода: статистического веса g¡ , силы осциллятора / ¡к в поглощении с нижнего уровня г излучателыюго перехода на верхний уровень излучательного перехода к, энергии возбуждения излучательного уровня Ек и частоты оптического перехода V ¡к . В отличие от лоренцевского контура, ширины «планковского» контура каждой спектральной линии, в общем случае, различаются.

Судя по тому, что произведение больцмановского и планковского сомножителей в (15) представляют в рассматриваемом диапазоне частот монотонно убывающую функцию, как видно из рис. 7, изломы линии (1) вполне объясняются невысокой точностью используемых нами сил осцилляторов атомов ртути. Из сравнения двух кривых видно, что реальная ширина контура меньше ширины (15), поэтому были введены «поправочные» коэффициенты С,' и С", что позволило представить уширение в форме, удобной для расчета

ЛЯ,„ = С;-(у,-У0,)^--СГ. (16)

с

Таким образом, получено аппроксимационное выражение, выведенное на основе фундаментального физического закона уширения спектральных линий за счет ударного взаимодействия между частицами плазмы газового разряда планковского излучателя. Она является основой для расчетов средней мощности излучения рассматриваемого источника (9-11)

Прямым следствием выполнения закона Планка является закон Стефана-Больцмана С> -а-Т4, о = 5,6687-10 8 [Вт/мг/К4], согласно которому интегральная плотность мощности пропорциональна его температуре в четвертой степени. Допустим, при действующем значении /,,=0,194 А тока лампы излучателя закрытого типа Т , - абсолютная температура ее плазмы. Тогда, согласно закона Стефана-Больцмана, интегральная мощность излучения О | =о (Т\ )4 . При 1,г =0,306 А мощность излучения увеличится до (¿-т® (Т2 )4, а в отношении

отсутствует о.

Дифференцируя (17), находим соотношение для оценки относительной погрешности интегральной мощности Планковского излучателя

При изменении температуры от 7\ = 9070 К до Т2 = 9200 К приращение интегральной мощности излучения, рассчитанного для Планковского излучателя сплошного спектра &Q/Q = 5,86 %, и согласно (2.14), (4.8) и (4.6) по дискретному спектру закрытой ртутной лампы A0/Q =5,6% хорошо совпадают. (Меньшее значение измеренного приращения bQJQ для дискретного спектра обусловлено ограниченностью интервала интегрирования от 253.65 до 570.0 нм.)

Определив коэффициент нестабильности излучателя г| как отношение ДQIQ к относительному изменению тока лампы Днаходим, что его значение не превышает величины 0,101 и 0,096 для сплошного и дискретного спектра, соответственно. Близость полученных значений приращений интегральной мощности излучения и коэффициента нестабильности излучателя, найденных по формуле Стефана-Больцмана как для непрерывного, так и дискретного спектров с одной и той же разностью температур объясняется правильностью оценки отношения интегральных мощностей (17), которая зависит только от четвертой степени отношения температур. В этом обнаруживается еще одна особенность планковского излучателя.

Достоверность результатов расчетов подтверждают экспериментально полученные оценки уровня нестабильности спектральной плотности потока излучения резонансной линии Л=253,65 нм, выделенной с помощью малогабаритного монохроматора МУМ 1.720.012. В качестве фотоприемника был использован модуль JIK 149L&L1 («Electro Optikal Components, Inc.») с полосовым фильтром диапазона 160-К300 нм, чувствительностью У^ =0,05 [А/Вт] и эффективной фоточувствительной площадью Sd =12,25-Ю"6 [м2]. В ходе эксперимента было получено, что рост действующего значения тока лампы с 0,194 А до 0,306 А привел к изменению выходного сигнала фотоприемника на 6,16%, вызванного излучением лампы TUV 8w G8 Т5 UV, находящейся в полости. Коэффициент нестабильности выходного сигнала фотоприемника составил величину, практически совпадающую с коэффициентом нестабильностью интегрального излучения непрерывного спектра.

(17)

&Q_= 4 АГ Q т

По результатам эксперимента была найдена инерционность приемника (1,70+1,87 мс), благодаря чему было определено запаздывание (ф ~л/6) между точкой перехода тока лампы через нуль и реакцией модуля. Запаздывание вызвано инертностью плазменных процессов при перезажигании лампы, а также влиянием р-п - перехода фотодиода, имеющего емкостной характер.

Для решения (9-11) необходимо представление температуры плазмы Т(1) в явном виде, поэтому предположим, что ток газоразрядной лампы в установившем ся режиме газового разряда представлен основной гармоникой /(1)=/о51п(со1+ ф0). Это весьма грубое представление, но оказывается приемлемым для оценок. В рассматриваемом диапазоне действующего значения тока 0,194+0,306 А лампы температура Т({) плазмы меняется в пределах: от Т\ - 9070 К до Т2 ~ 9200 К. Исходя из экспериментальных данных, между плотностью тока лампы и температурой ее плазмы обнаружена корреляция в виде

Щ= я/0.-Ип(«<а/ + р0) | +0 (18)

с коэффициентами а= 0,823-10 3 [К/А], р =8,843-10 3 [К] (рис. 9). Линейная аппроксимация является подтверждением опытного факта, что газ имеет большую теплоемкость и сохраняет свою температуру на время погасания разряда на промежуток времени ~ 1 мс.

По (9) с учетом (16) и (18) был произведен расчет выходного сигнала фотоприемника, который в пределах 10% погрешности совпадает с экспериментально полученной оценкой уровня нестабильности спектральной плотности потока излучения резонансной линии. С помощью (18) было найдено решение уравнения (10), согласно которому погрешность вычисления падающей на поверхность фотодиода энергии 1,923 10"6 Дж составила 0,93% [3].

V

V

Рис. 9 Зависимость температуры плазмы от амплитудного значения тока лампы закрытого типа

Мгновенное значение спектральной мощности излучения узкого участка спектра вблизи резонансной линии К - 253,65 нм за найденный интервал времени тэ = 1.65-10 "6 с составляет 1.176 Вт, а среднее значение мощности за 10 мс период - около 6,78 -10" 3Вт.

Решение уравнения (10), найденное благодаря (18), позволило найти поверхностную плотность энергии, падающую на облучаемую поверхность кварцевой кюветы применяемой для экстракорпорального облучения крови аппарата «Изольда» [10*]. Расчитанное согласно (11) значение энергии ЩАф,тс) =5.496-Ю^Дэс на поверхности кюветы (5 = 3,5-10"3л<2), соответствует поверхностной плотности излучения 1,165 Бт/м 2. Эти величины дают хорошее совпаде-

ние с максимальным значением энергии излучения единичной дозы и значением энергетической освещенности, используемым в клинической практике. Выражение (11) позволяет оценить вклад любой компоненты излучения газоразрядной лампы закрытого типа в изучаемое явление, а также аддитивность этих вкладов, что дает возможность определить эффективность действия используемых источников его на различные биологические среды.

Стационарный температурный режим работы лампы закрытого типа обеспечивает неизменный спектральный состав света, постоянство энергетических характеристик и небольшой разброс количественных параметров дозы. •

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы. Ртутная бактерицидная лампа, помещенная в замкнутую непрозрачную полость, является качественно новым излучателем, существенно отличающимся по характеристикам от оптического излучения от лампы открытого типа.

Оптическое излучение закрытой ртутной бактерицидной лампы имеет ряд характерных особенностей

1. Обнаружено, что при Планковском распределении интенсивностей излучения атомов ртути снижается энергетическая доля резонансной линии при Х= 253,65 нм и возрастает относительная интенсивность линий, не проявившихся в спектре ламп открытого типа, в частности, молекулярных линий излучения, что позволяет рекомендовать Планковский излучатель для исследования диа-томных молекул;

2. Показано, что интегральная мощность излучения ртутной газоразрядной лампы закрытого типа с дискретным спектром пропорциональна четвертой степени температуры плазмы, причем коэффициент пропорциональности не равен постоянной Стефана-Больцмана;

3. Показано, что большая ширина линий излучения атомов ртути, обусловленная сильным самопоглощением, позволяет применить методы эмиссионной спектроскопии для исследования линий поглощения молекул ртути;

4. Получены соотношения между эффективной толщиной излучающего столба и коэффициентом отражения внутренней стенки полости, при которых устанавливается Планковское распределение;

5. Обнаружено, что температурный режим работы лампы обеспечивает неизменный спектральный состав света, небольшой разброс количественных параметров дозы, постоянство энергетических характеристик, которые гарантируют высокую воспроизводимость и повторяемость результатов взаимодействия излучения со средами и органическими веществами.

6. Для Планковского излучателя значительно упрощается расчет энергетических параметров в каждой линии излучения.

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1 *. Фриш С.Э. Оптические спектры атомов / С.Э. Фриш. — М.-Л. : ГИФ-МЛ, 1963.-640 с.

2*. Магунов А.Н. Спектральная пирометрия / А.Н. Магунов // Приборы и техника эксперимента. - 2009. - № 4. - С. 5-28.

3*. Rayleigh. Series of Emission and Absorption Bands in the Mercury Spectrum / Rayleigh // Proc. Roy. Soc. of London. Ser. A. - 1927. - Vol. CXIX (116). -P. 702-719.

4*. Rayleigh. Observations on the Band Spectra of Mercury / Rayleigh // Proc. Roy. Soc. Of London. Ser. A. —1928. - Vol. CXIX (119). - P. 349-357.

5*. Ocubo J. On the Band Spectra Superimposed on the Continuous Spectra of Mercury in the Visible Region / J. Ocubo, E. Matuyama // The Science Reports of the Tohocu Imperial University. First series. - 1933. - Vol. XXII. - P. 383-392.

6*. Winans J.G. The Origin of the Mercury Bands at 2480A / J.G. Winans // Physical Review. - 1932. - Vol. 42, Dec. 15. - P. 800-806.

7*. Koperski J. Study of diatomic van der Waals complexes in supersonic beams / J. Koperski // Physics Reports. - 2002. Vol. 369. - P. 177-326.

8*. Физические величины / под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. -М.: Энергоатомиздат, 1991. - С. 1232.

9*. Зельдович Я.Б. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений / Я.Б. Зельдович, Ю.П. Райзер. - М. : Гос. изд-во физ.-мат. лит-ры, 1966.-688 с.

10*. Дуткевич И.Г. Экстракорпоральная фотогемотерапия / И.Г Дуткевич, А.В. Марченко, С.А. Снопов. - СПб.: Наука, 2006. - 400 с.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА

1. Горбунков В.И. Оценка поглощенной дозы излучения газоразрядной лампы / В.И. Горбунков // Оптика и спектроскопия. - 2007. - Т. 103, № 5. -С. 876-880.

2. Горбунков В.И. Линии поглощения и излучения молекулы ртути в ртутной газоразрядной лампе / В.И. Горбунков, В.И. Соломонов // Оптика и спектроскопия. - 2008. - Т. 105, № 5. - С. 764-770 (50%).

3. Горбунков В.И. Дозатор УФ-излучения газоразрядных ламп для медицинских целей / В.И Горбунков // Общественное здоровье: инновации в экономике, управлении и правовые вопросы здравоохранения : материалы 1 междунар. науч.-практ. конф.: в II т. - Новосибирск, 2005. - Т. I. - С. 111-113.

4. Горбунков В.И. Стабилизация интенсивности спектральных характеристик газоразрядных ламп / В.И. Горбунков // Вестник СибАДИ. - 2006. - Вып. 4. -С. 54-57.

5. Горбунков В.И. Исследования интенсивности спектральных характеристик газоразрядных ламп / В.И. Горбунков // Омский научный вестник. - 2006. -№ 6 (41), сентябрь. - С. 56-59.

6. Горбунков В.И.Регулирование импульса энергии при электронном дозировании излучения ртутных ламп / В.И. Горбунков, А.П. Попов // Омский научный вестник. - 2006. - № 10 (48), декабрь. - С. 100-103 (50%).

7. Горбунков В.И. Оценка величины кванта ультрафиолетового излучения при цифровом дозировании / В.И. Горбунков, А.Ю. Власов // Вестник СибАДИ. - 2007. - Вып. 5. - С. 171-174 (50%).

8. Пат. 2285357 Российская федерация, МПК Н05 41/39. Устройство для стабилизации УФ-излучения газоразрядных ламп / Попов А.П., Горбунков В.И. -опубл. 10.10.2006, Бюл. № 28 (50%).

Пат. 2304007 Российская федерация, МПК A61N, Н05В 41/00.Устройство дозирования УФ-излучения газоразрядных ламп / Попов А.П., Горбунков В.И. -опубл. 10.08.2007, Бюл. № 22 (50%).

Пат. 2336105 С22 Российская федерация, МПК A61N 5/00. Устройство для ультрафиолетового облучения крови животных (аутотрансфузии фотомодифициро-ванной крови) / Горбунков В.И., Герунова Л.К., Полунин B.C. - опубл. 20.10.2008, Бюл. № 29 (50%).

9. Герунова Л.К Проблемы и перспективы технического оснащения процедуры аутотрансфузии фотомодифицированной крови животных / Л.К. Герунова,

B.И. Горбунков // Достижения науки и техники АПК. - 2009. - №4. - С. 54-56 (50%).

10.Gorbunkov V.l. Mercury Molecule in the Arc Discharge Plasma / V.l. Gor-bunkov // XVIth Symposium on High Molecular Spectroscopy : Abstracts of Reports. -Tomsk, 2009.-P. 92.

11 .Gorbunkov V.l. Mercury Molecule in the Arc Discharge Plasma / V.l. Gor-bunkov, V.l. Solomonov // High Resolution Molecular Spectroscopy : Proceedings of XVI International Symposium HighRus-2009 : electronic scientific publication / Zuev Institute of Atmospheric Optics, 2009.

12.Горбунков В.И Роль светонепроницаемой полости в установлении равновесного излучения газоразрядной лампы / В.И. Горбунков // Вестник СибАДИ. -2010. - Вып. 2 (46). - С. 171-176.

13.Горбунков В.И Стабилизация интегральной мощности излучения газоразрядных ламп / Горбунков В.И. // Современные направления теоретических и прикладных исследований -2010 : сб. научи, трудов по мат. междунар. науч.-практ. конф. - Одесса : Черноморье, 2010. - Т. 33 : Физика и математика. -

C. 54-59.

Тираж 120 экз. Отпечатано в ООО «Позитив-НБ» 634050 г. Томск, пр. Ленина 34а

ВВЕДЕНИЕ

1. ОПТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЯ ГАЗОВОГО РАЗРЯДА

1.1. Эмиссия газового разряда. Общие задачи диагностики

1.2. Приближение равновесного излучения

1.2.1. Равновесная плазма

1.2.2.Локальное термодинамическое равновесие

1.2.3. Частичное локальное термодинамическое равновесие

1.2.4. Планковское излучение линейчатого спектра

1.3. Молекулы ртути. Линии излучения и поглощения молекулы ртути. Основное электронное состояние молекулы ртути t

1.4. Требования к излучателю

1.4.1. Режимы излучения

1.4.2. Измерения энергии излучения

1.4.3. Установка для измерения энергии излучения

1.5. Задачи настоящей работы 3 6 2 .ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАКРЫТОЙ РТУТНОЙ БАКТЕРИЦИДНОЙ ЛАМПЫ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

2.1. Экспериментальная техника 3 7 2.1.1. Описание установки и модели излучателя

2.2. Результаты исследований

2.2.1. Режим работы лампы

2.2.2. Работа лампы на переменном токе в режиме дугового разряда

2.3. Излучение резонансной линии и основных линий атома ртути

2.4. Воздействие тока газоразрядной лампы на интенсивность спектральных характеристик. Планковское распределение 47 2.5 Определение температуры плазмы

2.5.1. Погрешности измерений

2.5.2. Результаты измерений температуры плазмы

2.5.3. Корреляция температуры плазмы и плотности тока лампы

2.6. Роль светонепроницаемой полости в установлении равновесного излучения газоразрядной лампы

2.6.1. Влияние оптической плотности в установлении равновесного излучения газоразрядной лампы

2.6.2. Влияние коэффициента отражения стенки полости в установлении равновесного излучения

2.7. Воздействие оптического излучения на среды. Поглощение потока излучения

2.8. Регистрация энергии излучения

2.9. Дозировка поглощаемого оптического излучения 67 Выводы к главе

3. МОЛЕКУЛЫ РТУТИ В ПЛАЗМЕ РТУТНОЙ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

3.1 .Эмиссионные спектры ртутной газоразрядной лампы

3.2.Излучение молекулы 76 3.2.1 .Серия линий в окрестности 302 нм 76 3.2.2.Серия линий в окрестности 265 нм

3.3.Схема электронных термов молекулы

3.4. Поглощение молекулы

3.4.1. Контур линии 253,65 нм

3.4.2. Контуры линий 404,65 нм, 435,83 нм и 546,07 нм

3.5. Роль молекул ртути в формировании излучения газоразрядной лампы

3.6. Определение концентрации молекул ртути 86 Выводы к главе

4. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ДУГОВОГО РАЗРЯДА РТУТНОЙ ЛАМПЫ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ В СОСТАВЕ ПЛАНКОВСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ

4 Л. Исследование линий планковского излучателя

4.2. Ширина планковского контура линии атома ртути

4.3. Стабилизация интегральной мощности излучения лампы закрытого типа

4.4. Регистрация излучения закрытой ртутной газоразрядной лампы низкого давления

4.5. Расчет излучения газоразрядной лампы закрытого типа 103 Выводы к главе

Газоразрядные ртутные лампы низкого давления являются простыми и эффективными источниками ультрафиолетового излучения. Известно [1], что в газоразрядной кварцевой ртутной- лампе до 80% лучистой энергии сосредоточено в спектральной линии при А,= 253.65 нм с узким лоренцевским контуром. Излучение с такой длиной волны является губительным для большинства микроорганизмов, поэтому открытые ртутные лампы с кварцевым кожухом эффективно используются для стерилизации помещений в лечебных учреждениях [2].

Дальнейшее исследование биофизического воздействия излучения с* этой' длиной волны на организм человека привело к расширению его применения* в лечебных целях. В частности, оно используется для экстракорпорального облучения крови и для внутрисосудистой фотогемотерапии [3-7]. Для этих целей разработаны и широко применяются газоразрядные ртутные лампы, установленные, по соображениям безопасной эксплуатации, в непрозрачном металлическом корпусе (модель МД73-М «Изольда»; модель «Надежда», изготовитель — НПК «Биотехник», г. Нижний Новгород, или ОВК — 3 модель 5, НПО «Кварц», СПб [8]). В таких закрытых лампах, по сравнению с лампами открытого типа, неизбежно изменяются термодинамические характеристики источника излучения — газоразрядной плазмы. Это может привести к существенному изменению ее спектральных характеристик излучения. Поэтому, с одной стороны, результаты облучения такой лампой могут определяться не только и не столько УФ-компонентом, а потоком всей лучистой энергии. С другой стороны, возможно смещение длины волны максимума воздействующего излучения относительно физического центра спектральной линии,, способное изменить сам эффект воздействия на облучаемое вещество, особенно, если эффект является результатом резонансного воздействия.

В настоящее время нет сведений о спектральных измерениях ламп закрытого типа, по-видимому, считается, что спектр излучения этих ламп существенно не отличается от ламп открытого типа. Кроме того, остаются нерешенными задачи стабилизации интенсивности излучения ламп и- контроля-поглощенной биологической жидкостью или протекающей в сосудах кровью дозы излучения.

Вызванный в последние годы интерес к повышению точности и повторяемости результатов водействия УФ-излучения на объекты и среды-различной природы связано с исследованием1 антропогенного воздействия на человека и на окружающую среду, а также с расширением использования известных и вновь создаваемых» источников УФ-излучения в медицине, биологии, минералогии, промышленности и сельском хозяйстве:

Цель диссертационной работы, состоит в. исследовании спектрального состава и процессов формирования контуров, спектральных линий излучения ртути в промышленных газоразрядных ртутных лампах, закрытых светонепроницаемой полостью и вызвана- необходимостью? научного обоснования использования этих ламп для медицинских целей и. создания дозаторов УФ излучения.

Для достижения поставленной цели потребовалось: применение эмиссионной спектроскопии для исследования аномально тлеющего и дугового разряда достоянного и переменного тока закрытой ртутной бактерицидной лампы для изучения процессов и механизмов'формирования контуров излучения в широком диапазоне частот; использование современного математического аппарата для анализа спектрально- кинетических и температурных свойств низкотемпературной плазмы; определение диапазона физических условий, в которых обеспечивается стабильность спектральных характеристик; исследование возможности построения дозатора УФ излучения закрытых ртутных бактерицидных ламп низкого давления;

Достоверность научных положений и других результатов диссертационной работы обеспечивается тем, что эксперименты проводились на аттестованной аппаратуре. Полученные экспериментальные результаты хорошо воспроизводятся, не противоречат результатам других авторов и теоретическим представлениям.

Научная новизна

1. Показано, что дуговые ртутные лампы низкого давления, помещенные в светонепроницаемую полость, становятся Планковским излучателем видимого света, в котором резонансная линия X = 253,65нм не является доминирующей.

2. Большая ширина линий излучения атомов ртути, обусловленная сильным самопоглощением, делает результативным применение методов эмиссионной спектроскопии для исследования линий поглощения молекул ртути, что является рекомендацией использования Планковского излучателя для исследования димерных молекул.

3.Показано, что крылья контуров линий атомов ртути описываются дисперсионной кривой Лоренца для ударного уширения, что позволило получить простое соотношение для реальной полуширины спектральной линии.

4. Показано, что интегральная мощность излучения ртутной газоразрядной лампы закрытого типа с дискретным спектром пропорциональна четвертой степени температуры плазмы, причем коэффициент пропорциональности не равен постоянной Стефана-Больцмана.

5. Показано, что температурный режим работы Планковского излучателя обеспечивает неизменный спектральный состав света и постоянство энергетических характеристик дозы излучения.

Основные положения, выносимые на защиту

1) вследствие многократного прохождения излучения сквозь плазму дуги распределение интенсивностей спектральных линий ртутной дуговой лампы низкого давления (6-ИЗ,75)-10" Торр, находящейся в замкнутой непрозрачной полости, соответствует закону излучения Планка;

2) при Планковском распределении интенсивностей спектральных линий вследствие стабильности температурного режима работы лампы обеспечивается постоянство средней за период спектральной мощности излучения лампы;

3) в спектре ртутной лампы дугового и аномально тлеющего разряда низкого давления (6-^6,75)-10" Торр имеют место линии поглощения с длинами волн 253.29, 253.53, 253.76, 254.20 нм и излучения-253.83; 264.80, 264.96, 265.11, 279.89, 288.82, 301.5 и 301.95 нм молекулы ртути^%2;

4) спектр излучения ртутной газоразрядной лампы в области резонансной линии атома ртути 253,65 нм является наложением линии излучения атома и полос поглощения и излучения молекулы ртути Hg2;

5) вследствие выполнения закона Стефана-Больцмана в закрытой ртутной бако терицидной лампе низкого давления (6^-6,75)-10" Торр проявляется эффект стабилизации интегральной мощности излучения на уровне 5-6% при изменении потребляемой мощности на 35%.

Научная ценность и практическая значимость

• Экспериментально обнаружено большое число линий излучения и поглощения молекулы ртути Hg2, на основании которых построена энергетическая диаграмма нижних возбужденных состояний двухатомной молекулы ртути Hg2,

• Показано, что в формировании контуров линий излучения атомов ртути большую роль играют образующиеся в газовом разряде молекулы ртути;

• Получено аппроксимационное выражение для полуширины линии планковского излучателя, выведенное на основе уширения спектральных линий за счет ударного взаимодействия между частицами плазмы газового разряда;

• Получено интегральное уравнение, связывающее состояние излучающей среды и параметров фотоприемника с интервалом времени, за который на облучаемый объект падает единица энергии дозы облучения;

• Получено значение плотности потока лучистой энергии в виде разложения по спектральным составляющим, используемое для оценки дозы излучения;

• Создано устройство для измерения дозы ультрафиолетового излучения газоразрядных ламп при облучении крови, прошедшего тестирование на кафедре «Общая хирургия с клиникой» С-Пб ГМУ им акад. И. П. Павлова;

По результатам работы получены патенты на изобретения № 2285357 РФ от 10.10.2006, № 2304007 РФ от 10.08.2007, № 2336105 РФ от 20.10.2008 г.

Апробация работы Основные положения и другие результаты диссертационной работы докладывались на XVI международном симпозиуме по молекулярной спектроскопии (Листвянка, 2009г.); I международной конференции «Общественное здоровье: инновации в экономике, управлении и правовые вопросы здравоохранения» (Новосибирск, 2005); международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований '2010» (Одесса 2010); научном семинаре Института электрофизики УрО РАН (Екатеринбург, 2009), научных семинарах лаборатории «Моделирование сложных систем» Омского филиала Института математики им. С.Л.Соболева СО РАН (Омск, 2008, 2009), научных семинарах кафедры «Экспериментальная физика и радиофизика» в Омском государственном университете (2007-2009).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе три статьи в рецензированных журналах; , 4 статьи в сборниках научных трудов и материалах конференций, получено 3 патента на изобретения.

Материалы диссертации изложены в четырех главах.

В первой главе изложен литературный обзор по оптическим эмиссиион-ным методам исследования плазмы газового разряда. Рассмотрены приближения различных моделей к термодинамически равновесной плазме, отдельно рассмотрено понятие «планковский излучатель», для анализа которого успешно могут быть применены методы эмиссионной спектроскопии.

Показано, что при исследованиях спектрального распределения излучения ртутной ламп низкого давления недостаточно внимания уделялось влиянию молекул ртути на регистрируемое излучение. Приведены подробные данные по структуре молекулы ртути Hg2 и ее свойствам. Дано описание физических основ и принципа действия прибора, используемого для измерения дозы оптического излучения газового разряда закрытой ртутной бактерицидной лампы.

Во второй главе приведено описание экспериментальной установки и излучателя закрытого типа. Для выяснения причины превращения закрытой дуговой ртутной лампы в Планковский излучатель аналитически была решена задача определения светового поля внутри металлической полости с известным коэффициентом отражения с учетом самопоглощения. Показано, что в результате многократного отражения от стенок полости и прохождения отраженного света через излучающую и поглощающую плазму, распределение интенсивностей спектральных линий дуговой лампы низкого давления соответствует закону излучения Планка; сильное самопоглощение обуславливает большую ширину линий излучения атомов ртути. Показано, что с помощью тока фотодиода, установленного в зоне облучаемого объекта, можно 9существить а.-:* 1 » контроль плотности энергии облучения и дозирование.

В третьей главе проведены исследования роли молекул ртути в формировании излучения закрытой газоразрядной лампы низкого давления. Полученные методами эмиссионной спектроскопии спектры излучения и поглощения двухатомных молекул ртути Hg 2 позволили уточнить схему нижних возбужденных электронных состояний молекулы. Это позволило показать, что провалы интенсивности в контурах основных линий атома ртути связаны с поглощением излучения молекулами ртути на электронно-колебательных переходах; определена равновесная концентрация молекул ртути в основном состоянии.

В четвертой главе приведено рассмотрение особенностей оптического излучения закрытой ртутной бактерицидной лампы. По коротковолновому крылу контура было обнаружено, что он достаточно точно описывается дисперсионной Лоренцевской кривой. Это приближение позволило предположить, что ушире-ние спектральных линий происходит за счет ударного взаимодействия между частицами плазмы газового разряда и провести на этой основе аппроксимацию измеренной полуширины планковского контура. Ширина контура является основой для расчетов средней мощности излучения рассматриваемого излучателя, подтвержденной экспериментально. Экспериментальное подтверждение получил и факт самостабилизации интегрального излучения рассматриваемого излучателя при изменении тока лампы. Близость значений приращений интегральной мощности излучения и коэффициента нестабильности излучателя, найденных по формуле Стефана-Больцмана как для непрерывного, так и дискретного спектров с одинаковой разностью температур объясняется правильностью оценки отношения интегральных мощностей, которая зависит только от четвертой степени отношения температур.

В заключении изложены основные выводы диссертационной работы, намечены пути дальнейших исследований.

Выводы к главе 4

1. проведено исследование линий планковского излучателя, в котором по неискаженному коротковолновому крылу контура обнаружено, что крылья контура при ударном Лоренцевском уширении описываются дисперсионной кривой; это дает основание утверждать, что частицы находятся в состоянии газа и время жизни их энергетических уровней уменьшается за счет столкновений;

2. принимая во внимание высокое давление буферного газа (аргона), есть основания предполагать, что столкновения с его атомами играют главную роль в уширении атомов ртути;

3. на основании лоренцевской дисперсионной кривой получено аппроксимаци-онное выражение для реальной (планковской) полуширины контура, зависящей от дискретных параметров оптического перехода: статистического веса, силы осциллятора, энергии возбуждения излучательного уровня и частоты оптического перехода;

4. обнаружено, что в рассматриваемом диапазоне длин волн 253,65+579,0 нм на значение полуширин реального контура существенное влияние оказывают величины сил осцилляторов атомов ртути;

5. экспериментально обнаружено, что интегральная мощность излучения ртутной газоразрядной лампы закрытого типа с дискретным спектром пропорциональна четвертой степени температуры, причем коэффициент пропорциональности не равен постоянной Стефана-Больцмана;

6. обнаружено, что в основе эффекта самостабилизации интегральной мощности излучения лежит явление температурной стабилизации нагретого газа и паров ртути бактерицидной ртутной лампы закрытого типа;

7. Обнаруженный эффект самостабилизации интегральной мощности излучения может найти практическое применение при создании аппаратуры для биологических и минералогических исследований, а также в медицинской практике для оценки дозы локального облучения биологических сред;

8. отмечена нестабильность спектрального и интегрального излучения на границе аномально тлеющего и дугового разряда;

9. на основе фундаментального закона уширения спектральных линий за счет ударного взаимодействия между частицами плазмы планковского излучателя получено аппроксимационное выражение для ширины линии;

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Ртутная бактерицидная лампа, помещенная в замкнутую непрозрачную полость, является качественно новым излучателем, существенно отличающимся по характеристикам оптического излучения от лампы открытого типа. Оптическое излучение закрытой ртутной бактерицидной лампы имеет ряд характерных особенностей

1. Спектральное распределение излучения атомов ртути в дуговой бактерицидной лампе, находящейся в защитной светонепроницаемой полости, соответствует закону излучения Планка. Это приводит к снижению энергетической доли ультрафиолетовой линии при Х= 253,65 нм в спектре излучения и смещению ее максимума в коротковолновую сторону до 253,3 нм;

2. Интегральная мощность излучения ртутной газоразрядной лампы закрытого типа с дискретным спектром пропорциональна четвертой степени температуры, причем коэффициент пропорциональности не равен постоянной Стефана-Больцмана;

3. Коротковолновые крылья контуров линий атома ртути описываются дисперсионной кривой для ударного Лоренцевского уширения, а сильное искажение центра и длинноволновых крыльев объясняется поглощением молекул Hg2',

4. На основе обнаруженных линий излучения и поглощения молекулы ртути впервые получены потенциальные кривые нижних возбужденных состояний молекулы ртути Hg2;

5. Показано, что непрерывные спектры излучения на длинно- и коротковолновом крыле контура резонансной линии атома ртути 253,65 нм возникают на переходах между различными состояниями молекулы ртути Hg 2.

6. Получено аппроксимационное выражение для полуширины линии, выведенное на основе фундаментального физического закона уширения спектральных линий за счет ударного взаимодействия между частицами плазмы газового разряда планковского излучателя;

7. Показано, что большая ширина линий излучения атомов ртути, обусловленная сильным самопоглощением, позволяет применить методы эмиссионной спектроскопии для исследования линий поглощения молекул ртути;

8. Получены соотношения между эффективной толщиной излучающего столба и коэффициентом отражения внутренней стенки полости, при которых устанавливается Планковское распределение;

9. Получено интегральное уравнение, решение которого для определения длительности импульса единицы дозы УФ-излучения газоразрядных ламп; найденная спектральная мощность излучения лампы подтверждена опытным фактом;

10.Обнаружено явление стабилизации оптического излучения закрытой ртутной бактерицидной лампы при изменении напряжения питания;

11 .Показано, что между температурой плазмы закрытой газоразрядной лампы и плотностью ее тока существует линейная корреляция.

1. Сапожников Р.А., Теоретическая фотометрия / Р.А. Сапожников.- изд. второе, перераб., Л.: Энергия, 1967. -269 с .

2. Использование ультрафиолетового бактерицидного излучения для обеззараживания воздуха и поверхностей в помещениях. Руководство. Р 3. 1. 683 -98. 1998. 24 с.

3. Дуткевич И.Г. Экстракорпоральная фотогемотерапия / И.Г. Дуткевич, А.В. Марченко, С.А. Снопов,- СПб.: Наука, 2006. 400 с

4. Карандашов В.И. Ультрафиолетовое облучение крови / В.И. Каранда-шов, Е.Б.Петухов.- М.: Медицина, 1997. 224 с.

5. Поташов Л.В. Ультрафиолетовое облучение крови в хирургии / Л.В.Поташов, Р.В.Чеминава. С-Пб, Издательство СПбГМУ, 2000, 16 с.

6. Механизмы влияния облученной ультрафиолетовыми лучами крови на организм человека и животных: Сб.науч. тр./ Под ред. И.Е.Ганелиной, К.А.Самойловой. Л.: Наука, 1986. 264 с.

7. Пат.1042758 SU, МКИ А 61 N 5/06. Способ ультрафиолетового облучения крови и устройство для его осуществления / Попов Ю.В., Кукуй Л.М. -опубл. 23 09.83, бюл. № 35.

8. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Под ред. В.Е. Фортова — М.: Наука, 2000.-С. 186.

9. Ю.Очкин В.Н. Спектроскопия низкотемпературной плазмы / В.Н. Очкин -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. 472 с.

10. П.Зельдович Я.Б. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений / Я.Б. Зельдович, Ю.П. Райзер.- М.: Гос. издат. физ-мат. лит-ры, 1966. С.688.

11. Биберман JI.M. Кинетика неравновесной низкотемпературной плазмы / J1.M. Биберман, В.С.Воробьв, И.Т.Якубов. -М.: Наука, 1982. 376 с.

12. Уэймаус Д. Газоразрядные лампы / Д. Уэймаус. Пер.под ред. Г.Н. Рохлина. -М.: Энергия. 1977.345с.

13. Рохлин Г.Н. Разрядные источники света / Г.Н. Рохлин. М.: Энергоатом-издат: 1991.720 с.

14. Гуревич И. Условия существования локального термодинамического равновесия в слабо ионизированном инертном газе / И.Гуревич, А.Рухадзе // Светотехника. 2000, № 6 С. 19.

15. Фриш С.Э. Оптические спектры атомов / С.Э. Фриш M.-JL: ГИФ-МЛ, 1963, 640 с.

16. Ельяшевич М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия / М.А. Ельяше-вич. М.: Гос.издат.физ-мат.лит., 1962. 892 с.

17. Суржиков С.Т. Тепловое излучение газов и плазмы / С.Т. Суржиков. М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2004. 544с.

18. Бакшт Ф.Г., Лапшин В.Ф. Особенности излучения плотной цезиевой плазмы в видимой области / Ф.Г. Бакшт, В.Ф. Лапшин // Письма в ЖТФ. -1997.Т. 23, в. 24, С. 40-45.

19. Лебедева В.В. Техника оптической спектроскопии / В.В. Лебедева. Изд. 2-е, перераб и доп. Изд-во МГУ, 1986. 352с.

20. Шибкова Л.В., Шибков В.М. Разряд в смесях инертных газов / Л.В. Шибкова, В.М.Шибков. -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006, 200с.

21. Koperski J. Study of diatomic van der Waals complexes in supersonic beams / J. Koperski // Physics Reports.- 2002. Vol. 369.-P. 177-326.

22. Rayleigh. Series of Emission and Absorption Bands in the Mercury Spectrum / Rayleigh.// Proc. Roy. Soc. Of London. Ser. A.- 1927. Vol. CXIX (116).- P. 702 -719.

23. Winans J.G. The Origin of the Mercury Bands at 2480A / J.G. Winans Physical Review. 1932.- Vol. 42, Dec. 15,. - 800-806.

24. Пирс P, Гейдон А. Отождествление молекулярных спектров / P Пирс, A Гейдон. В 2-х ч. Ч. 1. Пер с англ.- М.: Издат.ин. лит-ры . 1949. - 408 с.

25. Хьюбер К.-П., Герцберг Г. Константы двухатомных молекул / К.-П. Хьюбер, Г Герцберг. В 2-х ч. 4.1. Пер. с англ.-М.: Мир, 1984.-С 408.

26. Физические величины.//Под ред. Григорьева И.С., Мейлихова Е.З., М.: Энергоатомиздат, 1991, С 1232.

27. Herzberg G. Molecular Spectra and Molecular Structure / G. I. Herzberg Spectra of Diatomic Molecules, 2nd Edition, D. Van Nostrand, Princeton, NJ, 1950 (658 p).

28. ЗЗ.Эпштейн М.И. Спектральные измерения в электро-вакуумной технике / Эпштейн М.И.- М.: Энергия: 1970. 142 с.

29. Эпштейн М.И. Измерения оптического излучения в электронике / М.И. Эпштейн.- 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Энергоатомиздат, 1990. 254 с.

30. Методические указания по применению бактерицидных ламп для обеззараживания воздуха и поверхностей в помещениях. // Светотехника, 1995. № 6. С 2-19.

31. Каганов И.Л. Ионные приборы / Каганов И.Л. -М.: Энергия, 1972 528 с.

32. Гольдберг Ю.А / Температурная зависимость квантовой эффективности кремниевых р-n фотопреобразований // Физика и техника полупроводников. / Ю.А. Гольдберг, О.В Константинов.и др. 1995. Т. 29. вып. 3. С.421 - 427.

33. Бузанова Л.К. Полупроводниковые фотоприемники / Л.К. Бузанова, А.Я. Глиберман.- М.: Энергия: 1975. 65 с.

34. Соколов М.В., Прикладная фотометрия / М.В. Соколов М.: Наука: 1982. 132 с.41 .Клыков М.Е. Расчеты электрических цепей с разрядными лампами / М.Е. Клыков, А.Е.Краснопольский, В.Б.Соколов //Светотехника. 2002.№2. С.2 — 4.

35. Лампа дуговая ртутная бактерицидная типа ДРБ 8. Технические условия ТУ 16-535.659-77.- 20с.

36. Штурм К.Г. Пускорегулирующая аппаратура и схемы включения люминесцентных ламп / Штурм К.Г. ИЛ., 1961, 375 с.

37. Ultraviolet Selective Sensor SFH 530./www.infineon.com/ Opto Semiconductors OSRAM, 2000-12-18/ Электронная публикация.

38. Пат. 2190861 Российская федерация, МПК 7G01R21/06. Электронный измеритель электрической энергии / А.П. Попов, А.Ю. Власов, опубл. 10.10.2002, Бюл. № 22.

39. Гуревич М.М., Введение в фотометрию / М.М. Гуревич.- Л., Энергия: 1968. 244.с.

40. Фриш С.Э. Оптические методы измерений / С.Э.Фриш.- Ч 1. Световой поток и его измерение. Источники света Учебное пособие. Изд-во Ленинградского ун-та, Ленинград, 1976. 127 с.

41. Кларк Н.Г. Свет и здоровье / Н.Г.Кларк // Светотехника.-1999. № 5. С.37-38.

42. Рубинов А.Н. Нерезонансные механизмы биологического действия когерентного и некогерентного света / А.Н.Рубинов, А.А.Афанасьев //Оптика и спектроскопия. 2005. Т. 98.№ 6.С.1027 1032.

43. Электронно-возбужденные молекулы в неравновесной плазме. Сб.под ред. Н.Н.Соболева. -М.: Наука, 1985. 188 с.

44. Тучин В.В. Исследование биотканей методом светорассеяния / В.В.Тучин // Успехи физических наук. -1997. Т. 167. С.517 539.

45. Корлисс Ч. Вероятности переходов и силы осцилляторов 70 элементов / Ч.Корлисс, У.Бозман.- Пер. с англ. О.Н.Митропольской. М.: Мир, 1969, 562с.

46. Москаленко Б.И. Разряд с полым катодом / Б.И. Москаленко.- М.: Энергия, 1969.

47. Грановский В Л. Электрический ток в газе / В.Л. Грановский.- Том 1. Общие вопросы электродинамики газов., М-Л.: ГИТТЛ, 1952. 432 с.

48. Смирнов Б.М. Моделирование газоразрядной плазмы / Б.М. Смирнов // Успехи физических наук. 2009.-Т. 179, №6. -С591 - 604.

49. Федченко И.К. Измерение температуры электрической дуги / И.К. Фед-ченко, С.А. Соколовский.- Киев. 1966, 126 с.

50. Колесников В.Н. Дуговой разряд в инертных газах / В.Н. Колесников // Труды ФИАН СССР. 1964. Т.ЗО.С. 66.

51. Диагностика плазмы/ Под ред. Р. Хаддлстоуна, С. Леонарда.—М.: Мир, 1967.-515 с.

52. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы математико-статистической теории обработки наблюдений / Ю.В. Линник.- М.: ГИФ-МЛ, 1962.-352 с.

53. Хоровиц П. Искусство схемотехники / П.Хоровиц, У Хилл.- М.: Мир, 1998- 704 с.

54. Уиттекер Э.Т. Курс современного анализа / Э.Т.Уиттекер, Дж.Н.Ватсон Ч. 1. Основные операции анализа. М.: ГИФ-МЛ, 1963. 343 е.

55. Вихман Э. Квантовая физика / Вихман Э. Изд.2-е стереотип. М.: Изд-во Наука, 1977,416с.

56. Микаева С.А. Температурная зависимость коэффициентов нестабильности компактных люминесцентных ламп / С.А. Микаева // Светотехника, 2003, №2, С31-32.

57. Федченко И.К. Измерение температуры электрической дуги / И.К. Фед-ченко, С.А.Соколовский.- Киев. Техника, 1966, -156с.

58. Попов А.П. Исследование зависимости интенсивности ультрафиолетового излучения ртутной лампы от напряжения сети / А.П. Попов, В.И. Горбунков Омск: СибАДИ, Деп. в ВИНИТИ 18.08.2004г. 6 с, №1409-В 2004.

59. Попов А.П. Об одном способе регулирования интенсивности ультрафиолетового излучения / А.П. Попов, В.И. Горбунков. Омск: СибАДИ, Деп в ВИНИТИ 14.10.2004, 6с.№ 1619-В 2004.

60. Горбунков В.И.Стабилизация интенсивности спектральных характеристик газоразрядных ламп / В.И.Горбунков // Вестник СибАДИ.- 2006. Вып.4. -С. 54-57.

61. Горбунков В.И. Исследования интенсивности спектральных характеристик газоразрядных ламп / В.И. Горбунков //Омский научный вестник. 2006. №6 (41), сентябрь, С 56-59.

62. Горбунков В.И. Регулирование импульса энергии при электронном дозировании излучения ртутных ламп / В.И. Горбунков, А.П. Попов //Омский научный вестник. 2006. -№10 (48), декабрь. С 100 - 103.

63. Горбунков В.И. Оценка величины кванта ультрафиолетового излучения при цифровом дозировании / В.И.Горбунков, А.Ю. Власов // Вестник СибАДИ. -2007,-Вып. 5.-С. 171 174.

64. Пат. 2285357 Российская федерация, МПК Н05 41/39. Устройство для стабилизации УФ-излучения газоразрядных ламп / Попов А.П., Горбунков В.И.-опубл.10.10.2006, Бюл. 28, 4с.

65. Пат. 2304007 Российская федерация, МПК A61N, Н05В 41/00 Устройство дозирования УФ-излучения газоразрядных ламп / Попов А.П., Горбунков В.И.- опубл.10.08.2007, Бюл. № 22.

66. Пат. 2336105 С2 Российская федерация, МПК A61N 5/0. Устройство для ультрафиолетового облучения крови животных (аутотрансфузии фотомодифицированной крови) / Горбунков В.И., Герунова JI.K., Полунин B.C. опубл. 20.10.2008, Бюл.№ 29.

67. Герунова Л.К. Проблемы и перспективы технического оснащения процедуры аутотрансфузии фотомодифицированной крови животных / Герунова Л.К., Горбунков В.И.//Достижения науки и техники АПК.- 2009. №4.- С 54 56.

68. Горбунков В.И. Оценка поглощенной дозы излучения газоразрядной лампы / В.И.Горбунков// Оптика и спектроскопия. 2007. -Т. 103, № 5. - С 876 — 880.

69. Gorbunkov V.I. Mercury Molecule in the Arc Discharge Plasma / Gorbunkov V.I. // XVIth Symposium on High Molecular Spectroscopy: Abstracts of Reports. -Tomsk, 2009. -P. 92.

70. Горбунков В.И Роль светонепроницаемой полости в установлении равновесного излучения газоразрядной лампы / В.И. Горбунков// Вестник СибАДИ. -2010.-Вып. 2 (46).- С 171-176.