3.2 Методика измерения мощности излучения эксилампы
Рис.30. Спектральная чувствительность H9535-222
Исходя из зависимости чувствительности данного фотоприемника от длины волны, корректирующий коэффициент на длине волны 308 нм составляет κ = 0.38. Таким образом, плотность мощности Pуд :
Pуд =Pф / κ (7)
, где Pф – показания фотоприемника.
Зная излучающую площадь поверхности эксилампы, можно найти мощности ультрафиолетового излучения.
Puv=Pуд * Slamp (8)
3.3 Порядок выполнения и результаты эксперимента
Традиционно для возбуждения активных сред эксиламп барьерного разряда используется либо напряжение гармонической формы, либо импульсное напряжение близкое по форме к прямоугольному, что существенно эффективней с точки зрения КПД в сравнении с гармонической формой[8]. В конструкции ламп барьерного разряда, где требуется питание излучателя через длинную коаксиальную линию, возбуждение субмикросекундными фронтами импульсов неприемлемо, т.к. в данном случае линия является существенной реактивной нагрузкой для импульсных источников, что значительно снижает КПД устройства «источник питания и излучатель» в целом. В связи с этим идея заключалось на использовании напряжения гармонической формы. Однако с использованием непрерывного гармонического напряжения плазма разряда перевозбуждается из-за влияния остаточной концентрации электронов, вследствие чего КПД устройства так же снижается.
Из выше сказанного следует, что напряжение на выходе источника питания эксилампы должна удовлетворять следующим требованиям:
форма напряжения должна быть гармоническая;
пауза между импульсами должна быть много больше длительности импульсов;
длительность импульсов не должна превышать 1-2 мкс.
Для реализации этих пунктов была разработана схема источника питания излучателя с гармонической формой импульса, в которой гармонические импульсы подавались пачкой (с большой паузой между пачками).
Схема такого источника представлена на рис.14.
Для начала эксперимента были подготовлены два источника питания – резонансный источник питания гармонического напряжения (номер 1) и источник питания квазипрямоугольных импульсов (номер 2). В дальнейшем они оба были исследованы на эффективность преобразования электрической энергии в световую. Источник питания квазипрямоугольных импульсов ультрафиолетового излучения эксилампы был изготовлен коллегой по лаборатории. Исследование проходило в два этапа.
Подключение источников питания осуществлялось через коаксиальную линию длиной 3м.
Рис.31. Зависимость тока, и напряжения с течением времени. Источник питания (1).
На рис.31 изображена зависимость тока, и напряжения с течением времени. Как видно из графика, после кривых тока и напряжения идет пауза, которая необходима для устранения перенасыщения.
Рис.32. Эксилампа барьерного разряда с молекулой XeCl, возбужденная источником питания 1.
Для определения мощности потребления источником питания Pэлиспользовалось простая методика перемножения среднеквадратичных значений тока и напряжения. Напряжение измерялось вольтметром на входе источника питания, среднеквадратичное значение тока фиксировались токовыми клещами.
(9)
Источниками питания формировались однополярные импульсы длительностью порядка 2 мкс. Их амплитуда составляла около 5 кВ. Исследования проводились в диапозоне частот генератора от 20 кГц до 80 кГц. Частота регулировалась переменным резистором на источниках питания.
Для обоих источников питания была построена зависимость эффективности устройства (источник питания и лампа) для различных частот повторения квазипрямоугольных импульсов либо пачек импульсов гармонической формы. Сравнительные результаты представлены на рис.33.
Рис.33. Эффективность преобразования электрической энергии в световую при питании эксилампы через коаксиальную линию от резонансного источника питания (■) и прямоугольными импульсами (●)
Из рис.33. видно, что эффективность преобразования электрической энергии в световую при питании эксилампы барьерного разряда от резонансного источника гармонического напряжения питания значительно выше, чем у источника питания с квазипрямоугольными импульсами. Эффективность отличается почти в два раза.