Preview

Математика и математическое моделирование

Расширенный поиск

Ультрафиолетовое излучение импульсно–периодических разрядов высокого давления в ксеноне

https://doi.org/10.24108/mathm.0617.0000095

Полный текст:

Аннотация

Импульсные ксеноновые лампы высокого давления в кварцевой оболочке, работающие в режимах периодического следования импульсов, несмотря на появление источников УФ- излучения других типов остаются важнейшим компонентом технологического оборудования, применяемого в фотохимии, фотомедицине, наноэлектронике, биологии и т.д. Главные их достоинства -  высокая мощность и энергия излучения - несколько обесценивает относительно низкая эффективность излучения в коротковолновой области. Имеющиеся литературные данные о влиянии различных факторов на уровень энергии коротковолнового излучения разрядов в ксеноне нуждаются в систематизации и обобщении, т.к. они получены в условиях неконтролируемого значения пропускания кварцевой оболочки. Пропускание кварца может деградировать со временем и, кроме того,  сильно меняться в течение импульса. Кроме того,  в литературе отсутствует, как правило, детальное описание полного набора условий проведения эксперимента. В итоге анализ факторов, влияющих на  эффективность изучения в УФ- области затруднен, и возникает актуальная задача оптимизации параметров разрядов указанного типа с целью увеличения КПД в области 220-400 нм. Надежной основой для проведения такой работы может служить расчетно- теоретическое исследование с помощью  математической модели источника излучения, реалистично описывающей процессы в плазме ксенона и стабилизирующей оболочке. В работе  показано влияние на  выход излучения диаметра и длины разрядного канала, давления наполнения ксенона, длительности импульса, параметров разрядного контура, тока дежурной дуги. На основе устанавливаемой при моделировании связи внутренних параметров плазмы (температурных распределений, полей концентрации частиц и радиации, динамики электрического сопротивления канала разряда и спектров излучения плазмы) с радиационными характеристиками разряда определены условия, обеспечивающие наибольший выход излучения в УФ- области. Результаты вычислений  подтверждены экспериментальными данными. Полученныйматериал дает важные для практики ориентиры для разработки и правильного выбора источника излучения коротковолнового диапазона.

Об авторах

М. В. Филиппов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Филиппов Михаил Владимирович

доцент кафедры ИУ-7



С. С. Коробков
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия


В. М. Градов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Градов Владимир Михайлович

Профессор кафедры "Программное обеспечение ЭВМ и информационные технологии"



И. А. Желаев
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Желаев Илья Анатольевич

Научный сотрудник



Список литературы

1. Hancock P., Curry R.D., McDonald K.F., Altgilbers L. Megawatt, pulsed ultraviolet photon sources for microbial inactivation // IEEE Trans. on Plasma Science. 2004. Vol. 32. No. 5. Pp. 2026 -2031. DOI: 10.1109/TPS.2004.835967

2. Moreau M., Lescure G., Agoulon A., Svinareff P., Orange N., Feuilloley M. Application of the pulsed light technology to mycotoxin degradation and inactivation // J. of Applied Toxicology. 2013. Vol. 33. No. 5. Pp. 357-363. DOI: 10.1002/jat.1749

3. Abida J., Rayees B., Masoodi F.A. Pulsed light technology: a novel method for food preservation // Intern. Food Research J. 2014. Vol. 21. No. 3. Pp. 839-848.

4. Мишаков М.А., Камруков А.С. Исследование спектральных характеристик импульсных ксеноновых ламп для комбинированной фотохимической деструкции металоорганических комплексов в жидких радиоактивных отходах // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2017. № 6. С. 29-41¬¬. DOI: 10.7463.0617.0001220

5. Архипов В.П., Камруков А.С., Козлов Н.П., Макарчук А.А. Дистанционное обеззараживание объектов направленным импульсным широкопоплосным УФ-излучением // Прикладная физика. 2016. № 6. С. 102 – 108.

6. Шуаибов А.К., Миня А.И., Гомоки З.Т., Грицак Р.В. Оптические характеристики электроразрядного источника ультрафиолетового излучения на смеси аргона с парами «тяжелой» воды (D2O) // Оптика и спектроскопия. 2013. Т. 114. № 2. С. 212-215. DOI: 10.7868/S0030403413020268

7. Шуаибов А.К., Гомоки З.Т., Калюжная А.Г., Щедрин А.И. Излучательные характеристики и кинетика процессов в газоразрядных лампах низкого давления на основе смесей гелия и паров йода // Оптика и спектроскопия. 2010. Т. 109. № 5. С. 728-732.

8. Генерал А.А., Кельман В.А., Жменяк Ю.В., Шпеник Ю.О., Кленовский М.С. Эмиссионные характеристики барьерного разряда в смеси Ar–H2O // Оптика и спектроскопия. 2013. Т. 114. № 1. С. 28-32. DOI: 10.7868/S0030403413010108

9. Градов В.М., Щербаков А.А. Расчет излучательных характеристик дуговых криптоновых и ксеноновых разрядов // Оптика и спектроскопия. 1979. Т. 47. № 4. С. 635-642.

10. Градов В.М., Щербаков А.А. Расчет нестационарного дугового ксенонового разряда совместно с ограничивающей его стенкой // Журнал технической физики. 1979. Т. 49. № 6. С. 1216 -1222.

11. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. 3-е изд. М.: Физматлит, 2008. 652 с.

12. Бакшт Ф.Г., Лапшин В.Ф. Перенос энергии излучением в аксиально-симметричной ЛТР-плазме в условиях импульсного разряда высокого давления в цезии // Успехи прикладной физики. 2013. Т. 1. № 2. С.183-188.

13. Калиткин Н.Н. Численные методы: учеб. пособие. 2-е изд. СПб.: БХВ-Петербург, 2011. 586 с.

14. Градов В.М., Мак А.А., Щербаков А.А. Расчет оптических характеристик ксеноновой плазмы с учетом влияния продуктов эрозии оболочки // Оптика и спектроскопия. 1977. Т. 43. № 2. С. 207 -217.

15. Градов В.М., Иванов В.В., Терентьев Ю.И., Щербаков А.А. К теории мощного нестационарного ксенонового разряда с учетом испарения стабилизирующих его стенок // Теплофизика высоких температур. 1981. Т. 19. № 1. С. 28 –35.

16. Жданов В.М. Процессы переноса в многокомпонентной плазме. М.: Физматлит, 2009. 277 с.

17. NIST. Physical Measurement Laboratory. Atomic Spectra Database. Version 5. Режим доступа: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database (дата обращения 25.04.17).

18. Saloman E.B. Energy levels and observed spectral lines of Xenon, Xe I through Xe LIV // J. of Physical and Chemical Reference Data. 2004. Vol. 33. No. 3. Pp. 765-921. DOI: 10.1063/1.1649348

19. Архипов В.П., Желаев И.А., Ивашкин А.Б., Камруков А.С., Семенов К.А. Мультиспектральные фотоэлектрические преобразователи для измерения излучательных характеристик импульсных источников широкополосного оптического излучения // Прикладная физика. 2017. № 3. С. 107 – 114.

20. Импульсные источники света / И.С. Маршак, А.С. Дойников, В.П. Жильцов и др.; под общ. ред. И.С. Маршака. 2-е изд. М.: Энергия, 1978. 472 с.


Для цитирования:


Филиппов М.В., Коробков С.С., Градов В.М., Желаев И.А. Ультрафиолетовое излучение импульсно–периодических разрядов высокого давления в ксеноне. Математика и математическое моделирование. 2017;(6):54-69. https://doi.org/10.24108/mathm.0617.0000095

For citation:


Filippov M.V., Korobkov S.S., Gradov V.M., Zhelayev I.A. Ultraviolet Radiation of Repetitively Pulsed High-pressure Discharges in Xenon. Mathematics and Mathematical Modeling. 2017;(6):54-69. (In Russ.) https://doi.org/10.24108/mathm.0617.0000095

Просмотров: 236


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2412-5911 (Online)