Катодные процессы в дуговом разряде, разработка методов расчета и конструирование электродов газоразрядных источников излучения
Диссертация
Результаты настоящей диссертации нашли применение во ВНИСИ и п/я А-7023 (г. Москва), во ВНИИИС им. А. Н. Лодыгина и М1У им. Н. П. Огарева (г. Саранск), ПЗГРЛ им. Комсомола Украины и СКТБ ИС (г. Полтава), КПИ им. Антанаса Снечкуса (г. Каунас), что подтверждено актами о внедрении, приведенными в приложении. Согласно актам, годовой экономический эффект за счет использования работ по созданию катодов… Читать ещё >
Содержание
- Основные обозначения и сокращения, принятые в работе б
- 1. ВВЕДЕНИЕ
- 2. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
- 2. 1. Развитие современных представлений о катодных процессах
- 2. 2. Модель катодных процессов в дуговых источниках излучения низкого давления
- 2. 3. О некоторых путях совершенствования конструкций катодов ламп низкого давления
- 2. 4. Современные представления о катодных процессах в дугах высокого давления
- 2. 5. Современные приемы конструирования катодов ламп высокого давления с параш металлов
- 2. 6. Основные задачи работы
- 3. ФУНКЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ ПО ЭНЕРГИИ У
- КАТОДА
- 3. 1. Расчет функции распределения электронов без учета неупругих электрон-атомных соударений
- 3. 2. Влияние неупрутих взаимодействий на функцию распределения электронов у катода
- 3. 2. 1. Учет одного типа неупругого соударения
- 3. 2. 2. Учет нескольких типовндупругих взаимодействий
- 3. 2. 3. функция распределения электронов при учете произвольного числа неупрутих процессов в ее релаксации
- 3. 3. Результаты и
- выводы
- 4. РАСЧЕТ СКОРОСТИ ВОЗБУДИМ И ИОНИЗАЦИИ У КАТОДА
- 4. 1. Основы метода расчета
- 4. 1. 1. Расчет скорости и вероятности неупругих' процессов
- 4. 1. 2. О роли ионизации инертного газа и ртути в люминесцентных лампах
- 4. 2. Расчет скорости ионизации
- 4. 2. 1. Влияние верхних возбужденных состояний на скорость ступенчатой ионизации
- 4. 2. 2. Скорость ионизации у цилиндрического выпуклого катода НО
- 4. 2. 3. Скорость ионизации в активной зоне полого катода
- 4. 2. 4. Скорость ионизации вблизи плоского катода
- 4. 3. Выводы
- 4. 1. Основы метода расчета
- 5. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИКАТОДНОЙ ОБЛАСТИ
- 5. 1. Основная система уравнений
- 5. 2. Расчет плазменных характеристик прикатодной области люминесцентных ламп
- 5. 2. 1. Катод с плоской и цилиндрической выпуклой поверхностью
- 5. 2. 2. Согласование характеристик прикатодной области неравновесной ионизации и области низковольтной дуги
- 5. 3. 11. лазменные характеристики активной зоны полого катода
- 5. 4. Характернотики пршштодной области в условиях дугового разряда высокого давления
- 5. 5. Характеристики ленгмюровского слоя
- 5. 6. Выводы
- 6. ЗАМКНУТАЯ МОДЕЛЬ КАТОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
- ТЕОРИЯ, РАСЧЕТ, СРАВНЕНИЕ С ЭКСПЕРИМЕНТОМ
- 6. 1. Катодное пятно в люминесцентных лампах
- 6. 1. 1. Основные допущения
- 5. 1. 2. Исходная система уравнений
- 6. 1. 3. Алгоритм решения системы и его реализация
- 6. 1. 4. Результаты расчета, сравнение с экспериментом
- 6. 2. Расчет режима полого катода
- 6. 2. 1. Исходная система уравнений
- 6. 2. 2. Блок-схема вычислительного процесса 223 S.2.3 Анализ результатов расчета и эксперимента
- 6. 3. Выводы
- 6. 1. Катодное пятно в люминесцентных лампах
- 7. МЕТОДЫ РАСЧЕТА И НАПРАВЛЕНИЯ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ КАТОДНЫХ УЗЛОВ ДУТОВЫХ ИСТОЧНИКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ
- 7. 1. Механизм истощения активного покрытия в дуговых источниках излучения
- 7. 1. 1. Теоретическая модель процессов
- 7. 1. 2. Анализ результатов экспериментальных исследований, направленных на изучение возвратных циклов атомов активатора у катода
- 7. 1. Механизм истощения активного покрытия в дуговых источниках излучения
- 7. 2. О инженерных методах расчета и выборе конструктивных параметров катодов люминесцентных ламп
- 7. 3. Комплексный метод оценки качества катода в люминесцентных лампах
- 7. 4. Новые способы конструктивного решения катодов люминесцентных ламп
- 7. 5. О поиске оптимальных конструкций катодов ламп высокого давления
- 7. 6. Выводы
Список литературы
- Дуков Н.Ф., Козлов Н. П., Цустогаров A.B. и др. При электродные процессы в дуговых разрядах. — Новосибирск: Наука, 1982,-157 с.
- Рохлин Г. Н. Газоразрядные источники света. М.:Энергия, 1966, — 560 с.
- Ртутные лампы высокого давления. Под ред. Весельницкого И. М., Рохлина Г. Н.- М.: Энергия, 1971,-328 с.
- Стаханов И.П., Степанов A.C., Пащенко В. П., 1Уськов Ю.К. Плазменное термоэмиссионное преобразование энергии.-М.:Атомиз-дат, 1968, 392 с.
- Физические основы термоэмиссионного преобразования энергии. Под ред. Стаханова И. П.:Атомиздат, 1973,-374 с.
- Термо эмиссионные преобразователи и низкотемпературная плазма. Под ред. Мойжеса Б. Я., Пикуса Г. Е. ,-М. :Наука, 1973, — 480 с.
- Kuhl В. Uber das Verhalten von Oxyd Katoden in der Niederdruckentladung. Technische Wissenschaftliche abhaundlungen der Osram Gesselschaft, 1958, Bd.7., No 84, s.114−121.
- Решенов С.П. 0 расчете режима катодного пятна на электродах люминесцентных ламп.- «Светотехника», 1965, № 12, с.25−29.
- Бакшт Ф.Г., Игитханов Ю. Л. 0(3 энергетической релаксации электронного катодного пучка в слабоионизованной плазме.-ЖТФ, 1967, т.37, вып. 7, c. I298-I3I3.
- Стаханов И.П., Черковец В. Е. функция распределения электронов и заселенность возбужденных состояний атомов в прикатодной области низковольтной дуги.-ЖТФ, 1971, т. 41, вып.7, с. 1400−1409.
- Кесаев И.П. Катодные процессы электрической дуги.-М.: Наука, 1968,-244 с.
- Грановский В.И. Электрический ток в газе. Установившийся ток.-М.?Наука, 1971,-544 с.
- Раховский В.И. Физические основы коммутации электрического тока в вакууме.- М.:Наука, 1970,-536 с.
- Зимин A.M., Козлов Н. П., Хвесюк В. И. Теоретические исследования термоэмиссионных катодов.- В сб.:Приэлектродные процессыи эрозия электродов плазмотронов. Новосибирск: Ин-т теплофизики, 1977, с.7−40.
- Lee Т.Н., Greenwood A., Breingan W.D. A self consistent model for the cathode region of a high pressure arc.- Til Intern.Conf. on Ehenom. in ionized, Gases, Beograd, 1965, p. 670 680.
- Guille A.E. Arc electrode phenomena. — Proc. IEE, 1971, vol. 118, lio 9, p. 1131 — 1154.
- Любимов Г. А., Раховский В. И. катодное пятно вакуумной дути.-УФН, 1978, т.125, & 4, с.665−707.
- Эккер Г. Современное развитие теории приэлектродных областей электрической дуги.- ТВТ, 1973, т. II, $ 4, с.865−870.
- Наштоков К.К. Элекщго- эрозионные явления. М.:Энергия, 1978,456 с.
- Hantzsche E. Theory of cathode spot phenomena Physica, 1981, Bd. BG 104, Hf. 1 2, s. 3−16.
- Langsdone E.A. Sintered electrode tube combines best features of hot and cold cathode lighting. Electrical Times, 1971, No.159, p. 55−56.
- Патент 424 374 (СССР). Способ изготовления спекающихся электродов для газоразрядных ламп. Хорст Эбхард Б. И. В 10, 1974.
- Патент 3 798 492 (США). Emissive electode. Menely, Richard A., 1974.
- Mihaschi Yasko, Ito Hiroschi, Jida Takenobu, Iitoyo Kunio. Study of sintered Electrodes for Mercury Vapour Lamps.-Nippon Fungsten Review, 1976, No.9, p. 14−22.
- Bouwknegt A. and A.G.Van der Kool. An electode design for low pressure gas discharge lamps.-Proc.1-st Int. Conf. Gas Dischage, 1971, p. 217.
- Атаев A.E. Ворончев T.A., Каганов И. Л., Овчукова С. А., Урла-пова М.П. Исследование эффекта полого катода для применения в лампах типа ДРЛ.-Светотехника, 1978, В 12, с.20−21.
- Dickson D.I., Engel A. Resolving the electrode fall space of electric arcs.-Proc.Roy.Soc., 1967, vol.300A, No.1467,p.316−325.
- Авт.свид. 680 083 (СССР) .Ртутная газоразрядная лампа высокого давления (МЭИ). Авт.изобр.Атаев А. Е., Ворончев Т. А., Мельников Б. М., Овчукова С. А., Урлапова М. А.,-Опубл. в Б.И. № 30, 1979.
- Москалев Б.И. Разряд с полым катодом.-М.:Энергия, 1969,-184 с.
- Delcroix Y.-L., Trindade A.R. Hollow cathode Arcs.-Advances in Electronics and Electron Physics, 1974, vol.35, p.87−100.- 341 *
- Дюжев Г. А., Школьник С. М., Митрофанов Н. И. и др. Физические исследования дугового полого катода.- М.:ФТИ, 1978, 58 с.
- Ferreira С.М., Delcroix J.L. Theorie de la decharge d’arc a cathode craise.-Le Journal de Physigue, vol.36, Ho.12, p.1233−124−8.
- Ferreira C.M., Delcroix J.L. Theory of the hollow cathode arc.-Journal of Applied Physics, 1978, vol.49, p.2380−2395.
- Balcsht F.G., Rybafcov A.B. Arc theory for a hollow cathode discharge in a fully ionized dense plasma.-Proc. 13-th ICPIC, 1. Berlin, 1977, p.319−320.
- Бакшт Ф.Г., Рыбаков А. Б. Теория полого катода с полностью ионизованной плотной плазмой в дуговом разряде. ЖТФ, 1978, т.48, & 10, с.234−243.
- Розовский Е.И. Исследование прикатодных процессов в дуговых источниках света и разработка методики расчета конструктивных параметров катодов ксеноновых ламп сверхвысокого давления. Диссертация канд.техн.наук.- М.: ВНИСИ, 1983, 318 с.
- Slepian J. Theory of current transference at the cathode of an arc.- Phys. Rev., 1926, vol.27,No.p.407−4-12.
- Weizel w., Rompe., Schon M. Zur Theory der Eathodeschen Entladungsteile eines Lichtbogens.-Z.Phys., 190, Bd.115, Hf.3−4, s.179−201.
- Мойжес Б.Я., Немчинский В. А. К теории дуги высокого давления на тугоплавком катоде.- ЖТФ, 1972, т.42, № 5, с.1001−1009.
- Мойжес Б.Я., Немчинский В. А. К теории дуги высокого давления на тугоплавком катоде. П.- ЖТФ, 1973, т. 43, & II, с.2309−2317.- 342
- Мойжес Б.Я., Немчинский В. А., К теории цилиндрического катода в дуге высокого давления.- ЖТФ, 1975, т.45, № 6, с.1212−1220.
- Решенов С.П. О роли неравновесной ионизации в прикатодной области дуги высокого давления.-ЖТФ, 1974, т.44, № 8, с.1719−1723.
- Бакшт Ф.Г. О функции распределения электронов по энергии в приэлектродном слое слабоионизованной плазмы.-ЖТФ, 1969, т.39, & 9, с.1594−1604.
- Недоспасов A.B. Катодная область как источник света. В сб.: Источники света.-М.:ЦБТИ Госкомитета СМ СССР по автоматизации и машиностроению, 1961, с. 8 — 15.
- Решенов С.П. Расчет режимов работы электродов люминесцентных ламп.- Дис. канд.техн.наук. М., 1966, — 186 с.
- Решенов С.П. Расчет скорости ионизации в прикатодной области дугового разряда низкого давления.-Светотехника, 1970, № 12, с. 1 5.
- Решенов С.П. 0 расчете функции распределения электронов по энергии в прикатодной области дугового разряда низкого давления.-Светотехника, 1971, № 6, с. 13 14.
- Фадеева В.М., Терентьев Н. М. Таблицы значений интеграла вероятностей от комплексного ардаента.- М.: Гостехиздат, 1954, -268 с.
- Ыобл. Б. Применение метода Винера-Хопфа для решения уравнений в частных производных.- М.:Изд. иностр.лит., 1962,-279 с.
- Решенов С.П. Расчет характеристик прикатодной области дугового разряда низкого давления для пространственной задачи с цилиндрической симметрией.- ЖТФ, 1972, т.42, Jfc 9, с. 1873−1878.
- Баыпт Ф.Г. Влияние неупругих столкновений на функцию распределения электронов в при электрод ном слое слабоионизованной плазмы.- ЖТФ, 1970, т. 40, № 7, с.1554−1559.
- Сонин Э.Б. Скорость ионизации ионов и распределение атомов по возбужденным уровням в слабоионизованной плазме. ЖТФ, 1967, т. 37, & 10, с. 1840 — 1851.
- Сонин Э.Б. Решение кинетического уравнения для термоэмиссионного преобразователя в разрядном режиме работы. ЖТФ, 1968, т. 38,? 3, с. 434 — 447.
- Reshonov S.P. Electron energy distribution and velocity ofionization in hollow cathode arc discharge.-Proc. 13-th Int. conf. on Phenomena Ionized gases. Berlin, 1977, p.321−322.
- Решенов С.П. К расчету функции распределения электронов в активной зоне полого катода дугового разряда. В сб. Труды МЭИ. Теоретические и прикладные вопросы светотехники, 1980, вып.488, с. 80 — 85.
- Решенов С.П. К расчету функции распределения электронов и скорости ионизации в активной зоне полого катода дугового разряда. ЖГФ, 1981, т. 51, В 7, с. 1393 — 1402.
- Reshonov S.P., Antoshkin N.F. Plasma generation in hollow cathode arc discharge.-Proc. 15-th Int.Conf. on Phenomena Ionized gases, Minsk, 1981, p.757−758.
- Антоппшн Н.Ф., Решенов С. П. К расчету функции распределения электронов в при электродной области .-В об. «Человек и свет», Саранск, 1982, с. 83−84.
- Решенов С.П., Антошкин Н. Ф. Генерация плазмы в полом катоде дугового разряда.-Известия СО АН СССР, серия техн. наук, 1982, $ 8, вып.2, с.54−62.
- Antoshkin N.F., Reshonov S.P., Ribalov S.L. A study of the hollow cathodes for mexcury discharge lamps.-Proc. 3-d Int.Symp. on the Science and Technology of Light Sources. Toulouse, 1983.
- Ватсон Г. Н. Введение в теорию бесселевых функций.- М.:Изд. иностр.лит., 1949, 798 с.
- Митчнер М. Кругер Ч. Частично ионизованные газы.- М.:Мир, 1976,-496 с.
- Биберман JI.M. Нарушение термодинамического равновесия в плазме, вызванное выходом излучения. ЖТФ, 1949, т.19, $ 7, с.584604.
- Биберман JI.M., Воробьев B.C., Якубов И. Т. Кинетика неравновесной низкотемпературной плазмы.- М.:Наука, 1982, — 375 с.
- Биберман Л.М. К теории диффузии резонансного излучения, ЖТФ, 1947, т.17 & 3, с. 416−426.
- Бакшт Ф.Г., Мойжес Б. Я., Немчинский В. А. Ионизация в плазме совместно с максвеллизацией свободных электронов. Расчет ионизации для цезиевой плазмы Ж, 1968, т. 38, $ 10, с.1731−1751.
- Недоспасов А.В., Ломоносова Л. С., Новик А. Е. Излучение катодной части разряда в люминесцентных лампах.-«Светотехника», 1959,9, с. 7 9.
- Фабрикант В.А. К количественной теории возбуждения атомов в газовом разряде. ЖЭТФ, 1938, т. 8, № 5, с. 549−568.
- Решенов С.П., Розовский Е. И. Расчет характеристик прикатодной области дугового разряда низкого давления, — «Светотехника», 1972, Jfc 4, с. 7 9.
- Toomey C.L. Effects of electode structure on lamp performance. -Illuminating Engineering, 1962, vol.57, No.9, p.588−589.
- Биберман Л.М., Воробьев B.C., Якубов И. Т. Неравновесная низкотемпературная плазма. ТВТ. 4.1 1967, т. 5, J6 2, с. 201, Ч. П-1968, т.6, № 3, с. 369, Ч. Ш — 1969, т.7, № 2, с. 193, Ч.1У -1969, т.7, № 4, с. 353.
- Биберман Л.М., Воробьев B.C., Якубов И. Т. Кинетика ударно-радиационной ионизации и рекомбинации в низкотемпературной плазме.- УФН, 1972, т. 107,? 3, с. 353−388.
- Byron S., Stabler R.C., Bortz P.I. Electon ion recombination.-Phys. Rev., Lett., 1962, vol.8, p.376.
- Александров В.Я., 1Уревич Д.Б., Подмошенский И. В., Исследование механизма возбуждения и ионизации в плазме аргоновой дуги,-«Оптика и спектроскопия», 1967, т.23, № 4, с.521−527.
- Гневышева Э.Г. и др. Определение параметров душащих процессов и сечений ступенчатого возбуждения для атомов неона I.-«Оптика и спектроскопия», 1967, т.22, & 4, с. 539−542.
- Кривченкова B.C., Хахаев В. Д. Сечение ступенчатого возбуждения и параметры тушащего процесса для высоковозбужденных состояний аргона.-«0птика и спектроскопия», 1968, т. 24, с. 141.- 346
- Малкин O.A. Импульсный ток и релаксация в газе. М. :Атомиздат, 1974, — 280 с.
- Пресняков Л.П., Уланцев А. Д., Шелепин Л. И. О влиянии неупругих столкновений на процессы релаксации в низкотемпературной плазме.-«Оптика и спектроскопия». 1968, т.24, № 5, с.677−679.
- Решенов С. П. Расчет скорости неравновесной ионизации у катода с учетом переходов между верхними возбужденными состояниями
- В сб. Труды МЭИ. Теоретические и прикладные вопросы светотехники, 1976, вып. 289, с. 86−90.
- Решенов С.П. Расчет скорости ионизации в прикатодной области дугового разряда низкого давления. В сб. Труды МЭИ. Теоретические и прикладные вопросы светотехники, 1975, вып. 210, с.121−128.
- Reshonov S.P., Lunk A. Untersuchung der Prozesse in der aktiven zone der Hohekatodenbogenenteadung.il. Bilanzgleihungen, Ergebnisse.- «Beitrage aus der Plasmaphysik», 1978, Bd. 18,1. Hf. 6, s. 368−381.
- Решенов С.П. Расчет характеристик активной зоны полого катода в условиях дугового разряда, «Светотехника», 1978, № 8,с.10 II.
- Розовский Е.И., Решенов С. П. Теоретические исследования прикатодной области диффузии в дуговом разряде высокого давления. В сб. Труды МЭИ. Теоретические и прикладные вопросы светотехники, 1979, вып.401, с.56−60.f 99 '89,90,91,92