Излучение и энергия разряда

Основным источником излучения является столб разря­да. Возбужденные электроны при переходе на более низкий уровень испускают квант световой энергии - фотон. Оптическое излучение газового разряда, образованное переходом возбужденных атомов в нормальное и промежуточное энергетические состояния, характеризуется линейчатым спектром такое излучение называется резонансным. Помимо излучения атомов в газовом разряде присутствует излучение молекул, которое является более сложным и образует сплошной или полосатый спектр. В процессе установившегося газового разряда одновре­менно с процессами ионизации и возбуждения происходят процессы рекомбинации, которые также могут сопровож­даться излучением с широким спектром. Эти излучения называются нерезонансными.

Энергия, подводимая к столбу газового разряда, идет на нагрев стенок колбы, содержащей газ, нагрев самого га­за, находящегося в пределах столба, и на излучение столба.

Рис. 7.7. Зависимость баланса энергии в столбе разряда от давления при малых (а) и больших (б) плотностях тока:

1—тепловые потери; 2—резонансное излучение; 3—нерезонансное излучение

1) при давлениях ниже 0,1 Па подводимая к столбу раз­ряда мощность затрачивается в основном на резонансное излучение и нагрев стенок колбы, при этом потери на на­грев колбы снижаются с ростом давления;

2) при давлениях от 1 до 10⁴ Па продолжает умень­шаться доля энергии, расходуемой на нагрев стенок колбы, заметно уменьшается доля резонансного и несколько уменьшается доля нерезонансного излучения, при этом сильно возрастает доля энергии, расходуемой на нагрев газа; в этом интервале давлений газовый разряд малоэф­фективен;

3) область давлений от 10⁴ Па и выше продолжает ос­таваться малоэффективной в отношении излучения, но при больших плотностях тока основная часть энергии расходу­ется на создание нерезонансного излучения. Резонансное излучение играет малозаметную роль, и доля энергии, рас­ходуемой на нагрев газа, резко уменьшается. Указанная область давлений представляется эффективной при боль­ших плотностях тока для источников нерезонансного излу­чения данного газа.

Мощность, расходуемая на аноде и като­де и бесполезная с точки зрения получения излучения, бу­дет тем меньше, чем меньше соответствующие падения на­пряжения. Из этого следует, что применять тлеющий раз­ряд, связанный с высоким падением напряжения на катоде, целесообразно лишь при большой длине разрядной труб­ки. Во всех случаях, когда возможен переход к самостоя­тельному дуговому разряду, надо останавливаться на нем. При больших плотностях тока, использование которых це­лесообразно при больших давлениях, экономичность источ­ника требует применения только дугового разряда.