Энергия, подводимая к столбу газового разряда, идет на нагрев стенок колбы, содержащей газ, нагрев самого газа, находящегося в пределах столба, и на излучение столба. Это распределение было исследовано Б. Н. Клярфельдом и представлено в виде диаграмм, приведенных, а показано распределение энергии в столбе разряда при малых плотностях тока (около 10 А/м2), а при больших плотностях тока (около 104 А/м2).
Зависимость баланса энергии в столбе разряда от давления при малых (а) и больших (б) плотностях тока: тепловые потери; резонансное излучение; нерезонансное излучение для различных давлений газа. По оси ординат отложена доля энергии, приходящейся на каждый вид ее потребителя. Из рисунка следует, что интервал давлений от Ю-2 до 106 Па можно разделить на три характерные области:
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.
Где вероятность возбуждения атома до данного энергетического уровня; концентрация невозбужденных атомов; квант излучения с данного энергетического уровня; ширина излучаемой спектральной линии. Подробный анализ показывает, что поток излучения, испускаемый положительным столбом единичной длины, определяется концентрацией невозбужденных атомов, числом электронов в столбе единичной длины, распределением электронов по скоростям и эффективным сечением возбужденных атомов. Еврейская девочка Анна Франк, которая прошла все круги ада нацистской Германии, она написала дневник о все страдания. Для всех этих величин найдены зависимости, позволяющие рассчитать поток излучения резонансной линии разряда низкого давления.
Приведены зависимости потоков излучения резонансной линии ртути от давления ее паров. С ростом давления, т. е. с переходом к изотермической плазме, снижается доля резонансного излучения и увеличивается доля нерезонансного. Поток излучения нерезонансной линии, соответствующей переходу электрона с уровня т на уровень я, от единичного объема газа можно выразить соотношением частота, соответствующая переходу концентрация атомов, возбужденных до уровня вероятность перехода из состояния т в состояние ширина излучаемой спектральной линии.
Исследование этого соотношения и ряд эмпирических зависимостей дают возможность рассчитать спектры излучения изотермической плазмы газов и паров металлов и тем самым предвидеть возможные изменения спектра из-за тех или иных изменений состава газа и его давления.
Статья изменена 23 января 2010г.
