Уэймаус д., Газоразрядные источники света (988969), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Это имеет место, когда з34 скорость удаления металла с электрода при температуре электрода Тк значительно превышает скорость удаления металла со стенки при температуре стенки Тс. Таким образом, сначала непосредственно перед электродом имеется высокое давление металла в паре. Пары металла перемещаются в направлении к стенкам, повышая там упругость паров металла по сравнению с той, которая имелась в стационарном состоянии. Скорость осаждения атомов металла на стенки будет препышать скорость испарения его как иодида, и это будет продолжаться до тех пор, пока не прекратится поступление металла с находящегося при высокой температуре электрода.
Если давление иода каким-либо путем поддерживается постоянным, то в стационарном состоянии весь металл, который сначала был на электроде, будет находиться в виде иодида на стенках и парциальное давление паров металла в газе будет р = =Й(Тс) (2пМЙТ,) пз, где й(Та) — скорость испарения иодида при температуре стенки. Полностью аналогичное положение имеет место и в случае рис. 9-2, это заключение основывается на том факте, что при любой возможной температуре стенки ниже температуры электрода, скорость удаления атомов металла со стенки меньше скорости удаления атомов металла с электрода.
Однако положение, соответствуюгцее рис. 9-3, совершенно иное; при указанных значениях температуры стенок и температуры электрода скорость удаления атомов металла со стенки выше, чем с электрода. Поэтому в стационарном состоянии парциальное давление атомов металла в газе опрсделяется скоростью удаления с электрода р,=)с (Т„р;) (2цМ)еТ,) '(', где )т (Ти, р;) — скорость удаления при температуре электрода и значении давления подл р,. При этом на стенках отсутствует как металл, так и иодид металла.
В действительности, так как температура электрода изменяется во всем диапазоне от температуры стенки до максимальной температуры на его конце, то, предполагая, что максимальная температура электрода, как показано, ниже температуры, соответствующей минимальной скорости удаления, можно было бы ожидать постепенную эрозию более холодных частей конструкции и возможного осаждения всего металла на самых горячих частях. Это было бы столь же значительной проблемой, как и расход всего металла с находящихся при высокой температуре частей. К счастью, имеется другое благоприятное явление: в работающей горелкс основной несущей иод разновидностью при низкой температуре является Ня! или Нд1м Так как Нд! и Ня1я несколько более стойки, чем иодиды вольфрама, то в присутствии Нц1я отсутствует или очень ограничена возможность образования иодидов вольфрама.
При низких температурах вследствие присутствия в газовой фазе Ня1с и Нц! вместо 1 иодид вольфрама не образуется. При высоких температурах иодид не стоек. Таким образом, можно использовать электрод, состоящий, в основном, из вольфрама, н обнаружить, что скорость удаления с пего металла в работающей горелке значительна, что обусловлено испарением вольфрама. Путем добавки торпя (мсталла, поведение которого близко к показанному на рис. 9-3) в лампу, можно обеспечить осаждение торна точно на конце электрода, где необходимо «активировапие» вольфрама для получения максима.льиой тсрмоэлектронной эмиссии. Стационарное состояние этого электрода, выполненного из химически инертного вольфрама, конструктивно аналогичного представленному на рис.
6-!1 и эродирующего путем испарсния подобно электроду в ртутной лампе, обеспечивается запасом торна, нспрерывно поддерживаемым на конце электрода. Уменьшение работы выхода, обеспечиваемое торием, повышает термоэлсктронную эмиссию электрода н снижает рабочую температуру, необходимую для поддержания тока дугового разряда. Вследствие химического поведения тория последний, испаряясь, пе может конденсироваться нигде в горелке и должен обязательно в конечном счете вновь осадиться на конце электрода. Действительно, электрод из торированного вольфрама работает в металлоиодидной .пампе в оптимальном пли близком к нему режиме, описанном в гл. 6, и значительно менее критичен к размерам электродного узла.
Парадоксально, но этот электрод работает значительно лучше в металлоиодидной лампе, чем это когда-либо имело место в ртутной лампе! Дополнительным положительным фактором является то обстоятельство, что температура на конце электрода может быть использована для регулирования давления тория в дуге и, следовательно, спектральной интенсивности торна. При более холодных концах элсктродов давление торпя выше и спектр торна болес интенсивен. р-з. измврвиия скорости удАнвиия тония Были проведены некоторые измере , е ения, касавшиеся из металлического торп я скорости Удачении торин в функции температуры в иодидной атмосфере вольфрамовую проволоку было нанесено покрытие из торна. Для этого на пн на проволоку был нанесен порошкооб- мосфе е иода до разны" ый торий и она была нагрета в атмосфере иода д ия.
Эта проволоте п,„ м ературы выше точки плавления тор .. ' р жа чо аргон под ка затем была введена в трубку, содер щу Р давлением около 2,7 ° 10 Па (200 мм р ..) м т. ст. и насыщен- о а, авленве которого зависело от температуиый пар иода, дав. наг етой поверхры стенок. Торий, который испарялся с нагр рнс Ч 5 Конструк цня эксперпмснтать нпя трубки для намерения скорости у да гения терпя и фупкпнн даплснпя вола п тсмпсратуры.
à — дуга; т — вольфрамовые влокгрод ' 4— вальярамовав проволока, вскрыта» охисыа торил; 4 — «варцавыа окна иа боковых отростках проволоки, переносился путем копвекции в дугу ности пров го яс ую между двумя вольфрамовыми электродами, г р ц в атмосфере аргона, давление которого составляло 2,7Х Х10' Па (200 мм рт. ст.). Свет, излучаемый дутой, прочерез одно из окон на спектрограф, и относительходил чен по относиное содержание тория в дуге определялось по к е. Так как тельной интенсивности линяй тория в спектре. юлекулы Т)т! и ТЫь диссоциируют в дуге, то интенсивность спектра торна пропорциональна полной скорое ти удаления тория с проволоки.
Другое окно 'использовалось для пирометрических измерений температур проволоки, которая регулировалась пропусканием тока через проволоку. После прохода через дугу торий и иодиды тория оседали на сравнительно холодные стенки трубки и оставались на них. Несмотря на спо4о простоту, это устройство обеспечивает возможность абсолютного измерения скоростей удаления торна, так как оно может быть калибровано по хзт Рис 9-6, Скорость удаления тория в функции температуры и давления иода, измеренная зксперимептальио при помощн трубки, изображенной из рпс.
9-5, à — ааелееие паРов ееаа, У- ааетрапоаиреааее еа аяаееаая скераете асаареее» терра. Абеелютереааее пе !Л. 9-зн " ~п' е м' й 7И' га 7 Р 7/7 мгск известной скорости испарения. Сначала измеряется интенсивность линий торня в спектре в функции температуры, в основном, при нулевой упругости 4атп-е ба747 " ИОда ПутЕМ ПОддЕр- жания тсмпературы гзстр74 гппал стенок, равной — 70'С. Температурная зависимость этой скорости, обусловленная исключительно испарением, построена относительно 1/Т, и ее наклон соответствует наклону кривой, построенной Дарнеллом, Маккаллумом и Милном !"/!. 9-21 путем экстраполяции значений скорости испарения при низких температурах.
Их данные были использованы для калибровки системы. На рнс, 9-6 показано удаление торна в функции температуры при нескольких различных давлениях иода. Использованный здесь диапазон давлений значительно яижс того максимума, который может пясть место в мсталлогалогснпой лампе, а температуры пимсе температуры конца электрода. Несмотря на это, кривая подтверждает большинство описанных особенностей. При низких температурах и наивысших давлениях иода скорость удаления торна приблизительно постоянна независимо от температуры и ограничена скоростью поступления иода. Скорость поступления свободных атомов иода, соответствующая давлению иода в !20 Па (0,9 мм рт. ст.), была бы 4,5.! 0+99 молекула/(см' с) или 9 10" атом/(си'с).
2ЗЯ 11редполагая, что '1Ы4 представляет собой соединение, полученное при низкой температуре, можно ожидать, что максимальная скорость удаления тория сиота вит около 2,2 !О'Р атом/(см'с). Практически наблюдаемая скорость удаления меньше приведенной выше, так как в этом эксперименте иод может попасть на поверхность проволоки путем диффузии через стационарный окружающий ее слой аргона, так что скорость поступления иода меньше вычисленного на основе потока свободных молекул.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
