Диссертация (1150867), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Написание статей и тезисов докладовна конференциях осуществлялось совместно с соавторами при определяющемвкладе автора диссертации.10Апробация результатов, публикацииРезультаты диссертации опубликованы в трех статьях, индексируемых в базахWeb of Science и Scopus:1. E. Artamonova, T. Artamonova, A. Beliaeva, M. Khodorkovskii, A. Melnikov, D.Michael, D. Mikhailov, A. Pastor, S. Murashov, L.
Rakcheeva, P. Serdobintsev,N. Timofeev, G. Zissis. Possible ways to increase the efficiency of a low-pressurewater vapour discharge as a light source // Lighting Research and Technology,09/2015,http://lrt.sagepub.com/cgi/reprint/1477153515602741v1.pdf?ijkey=XVIHPAoJk085nLX&keythttp://lrt.sagepub.com/cgi/reprint/1477153515602741v1.pdf?ijkey=XVIHPAoJk085nLX&keytype=finite2.
D. Mikhailov, A. Pastor, P. Serdobintsev, N. Timofeev, M. Khodorkovskii.Discharge Plasma in Argon-Water Vapor Mixture as a Gas Laser Medium //Russian Journal of Physical Chemistry B, 2015, — Vol. 9, — № 4. — P. 593-595.3. N. Timofeev, G. Zissis, and D. Mikhailov. Glow Discharge in the Mixture of aRare Gas and Water Vapour: properties and application to light sources // Journalof Science and Technology in Lighting, 2017, — Vol.
41, — P. 42-51, doi:10.2150/jstl.IEIJ160000602.Результаты диссертации докладывались на14-ом (LS-14, Como, Italy, June 23-28,2014) и 15-ом (LS-15, Kyoto, Japan, May 22-27, 2016) международных симпозиумах“International Symposium on the Science & Technology of Lighting”, на XIII-ойВсероссийскойконференции«Физическаяэлектроника(ФЭ-2014)»(Махачкала,18-20 октября, 2014), «Петергофские чтения по лазерной физике»(Санкт-Петербург, 15-17 апреля 2014 г.), на Международной конференции«Актуальные проблемы современной физики» (Таджикистан, Душанбе, 18 апреля,2018).11Структура и объем диссертацииДиссертация состоит из Введения, четырех глав и Заключения.
Объемдиссертации составляет 100 стр., она содержит 26 рисунков, 79 названийцитируемой литературы.Краткое содержание диссертацииВо Введении диссертации обоснована актуальность темы, описано современноесостояние исследований по созданию экологически безопасных источниковоптического излучения, сформулированы цели диссертационной работы, научнаяновизна, практическая значимость и достоверность результатов, приведеныпубликации и апробация результатов диссертации.В первой главе диссертации проведено описание результатов исследований посозданию экологически безопасных источников оптического излучения на основегазовогоразряда.Преждевсего,рассмотреныразрядныеисточникислегкоионизуемыми добавками (как правило, парами металлов в смеси с инертнымигазами; самый известный пример – ртутные люминесцентные лампы, работающиена смеси паров ртути с аргоном), которые обеспечивают высокий коэффициентпреобразования электрической энергии в излучение плазмы (чаще всего,ультрафиолетовое).
Рассмотрены также разряды на инертных газах и их смесях,разряды с галогенами (эксимерные лампы). Внимание уделено не только тлеющемуразряду, но и разрядам с емкостной и индуктивной связью, барьерному разряду,импульсному высоковольтному разряду. Все эти разряды, за исключениемразрядов на основе инертных газов, экологически небезопасны.Особое место в ряду потенциальных экологически безопасных источниковоптического излучения занимает разряд на основе смеси паров воды с инертнымигазами. Наилучшие результаты, с нашей точки зрения, были получены в случаеразряда в смеси малых давлений паров воды с аргоном. Были исследованыэлектрические, спектральные, оптические и светотехнические характеристики,созданы образцы ламп, исследовано «время жизни» таких ламп, построена модельплазмы в смеси паров воды с инертными газами.
Были достигнуты световые отдачи12порядка 50 Лм/Вт (примерно 50% от светоотдачи ртутных люминесцентных ламп).Проведенные исследования позволили наметить пути дальнейшего улучшенияхарактеристик разряда в смеси паров воды с инертными газами. В заключенииглавы сформулированы такие пути, которые, фактически, и определяют цели изадачи диссертации.Вовторойэффективностиглаведиссертациигенерациирассмотренаультрафиолетовоговозможностьизлученияувеличенияплазмыразряда(излучения молекул гидроксила 306.4 нм) в смеси паров воды с аргоном с помощьюдобавления к данной плазме более легкого инертного газа.
Рассмотрение основанона модификации модели рассматриваемой плазмы, которая учитывает изменениедиффузионных и энергетических характеристик при добавлении к плазме в смесипаров воды с аргоном при оптимальных условиях еще одного более легкогоинертного газа (гелия или неона). Эти газы в силу более высоких потенциаловвозбуждения и ионизации не изменяют ионизационного и энергетического балансав плазме.
Показано, что при определенных условиях действительно возможноувеличение эффективности генерации излучения молекул гидроксила 306.4 нм,причем увеличение может достигать 2 раз в случае добавления неона и 2.5 раза вслучае добавления гелия.В третьей главе исследована возможность повышения эффективностигенерации излучения гидроксила за счет каталитического разрушения молекулводы при внесении в разрядный объем катализатора TiO2. Идея использованиядиоксида титана состоит в том, что в присутствии ультрафиолетового излученияон ускоряет разложение молекул воды на молекулу гидроксила и атомарныйводород. Слой диоксида титана наносился на внутреннюю поверхность разряднойтрубки, молекулы воды при контакте со стенками сталкивались с молекулами TiO2и разлагались на гидроксил и водород. В главе построена модель плазмы,учитывающая данный процесс, показана возможность роста эффективностигенерации УФ излучения молекул ОН (при определенных условиях – до двух раз),описаны результаты экспериментального исследования такого разряда.
Результатыэксперимента показывают, что действительно катализатор TiO2заметно влияет на13характеристики плазмы, и прежде всего на скорость появления молекул гидроксилапри увеличении температуры стенок трубки.В четвертой главе диссертации рассмотрен импульсно-периодический разряд всмеси паров воды с аргоном. Описаны возможность роста световой отдачи разрядас добавками молекулярного газа, экспериментальная установка для исследованияимпульсно-периодического разряда, зондовая методика исследования плазменныххарактеристик,результаты зондовых, спектральных и светотехническиххарактеристик.
К сожалению, в диапазоне исследованных условий нам не удалосьдостичь заметного роста эффективности генерации ультрафиолетового излучениямолекул гидроксила. По нашему мнению, причиной этого является возникновениеотрицательных ионов в послесвечении импульсно-периодического разряда.В заключение главы описана возможность получения инверсной заселенностивозбужденных состояний молекулы гидроксила, рождаемых в результате реакцийтушения возбужденных атомов аргона молекулами воды.В Заключении приведены основные выводы диссертационной работы.14Глава 1ПЛАЗМА ТЛЕЮЩИХ РАЗРЯДОВ С ЛЕГКОИОНИЗУЕМЫМИ ДОБАВКАМИКАК ИСТОЧНИК ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ1.1.
Источники оптического излучения на основе тлеющего разряда спарами металлов и молекулярными добавкамиСовременные источники оптического излучения низкого давления, какправило, работают на смесях газов, один из которых является малой поконцентрации легкоионизуемой добавкой, а второй– «буферным» газом (буферныхгазов может быть несколько). Параметры разряда выбирают таким образом, чтобылегкоионизуемая добавка, несмотря на малую концентрацию, определялаионизационный баланс плазмы и энергетические потери электронов, а атомыбуферного газа определяли процессы диффузии и дрейфа частиц в объеме разряда.Атомы буферного газа не должны возбуждаться и ионизоваться.
В этом случае доляэнергии электронов, идущая на потери энергии при упругих столкновениях сатомами буферного газа, мала, и это обеспечивает высокую эффективностьпреобразованияэлектрическойэнергиивэнергиювозбужденияатомовлегкоионизуемой добавки. Данное требование можно удовлетворить при разнице вдавлениях легкоионизуемой добавки и буферного газа в два-три порядка величины.Подобных разрядов, используемых в качестве источников оптического излучения,достаточно много. Прежде всего, это ртутные люминесцентные лампы и источникиизлучения, работающие на смесях паров металлов с инертными газами [1-3].
Доляэлектрическойэнергии,котораяпреобразуетсявизлучениеатомовлегкоионизуемой добавки, может достигать (65-80)%. Так, например, замена ртутикадмием в разряде в смеси с неоном (давление неона 200 Ра, добавка Cd 5%,разрядный ток 100-300 мА, радиус разрядной трубки 30 мм) дала эффективностьУФ-излучения двух резонансных линий кадмия 223 нм и 326 нм ~ 80% [12].Однако, при этом кадмий является не менее токсичным (скорее – болеетоксичным), чем ртуть, его резонансное излучения требует создания специальных15люминофоров, а диапазон рабочих температур для получения необходимогодавления паров кадмия лежит в диапазоне (550-600)К.
Элемент той же группы цинктребует еще более высоких температур, около 1500К, поэтому разряд с парамицинка исследовался только при высоких давлениях [13].Использование бария и молибдена может быть весьма перспективным,поскольку эти металлы излучают непосредственно в видимой области спектра. Вработах [14, 15] для разряда в смеси барий-аргон была достигнута световая отдача97 Лм/Вт. Условия эксперимента были следующие: полное давление смесисоставляло 660 Ра, давление бария – несколько Ра, для чего его нагревали дотемператур (900-1100) К, разрядный ток – (100-800) мА, диаметр разрядной трубки– 14 мм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
