パルス放電による高効率な環境保全型の新しい光源の開発

利用脉冲放电开发新型高效环保光源

基本信息

批准号：
03F03064
负责人：
神野雅文
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Ehime University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03F03064/
关键词：
窒素希ガス水銀ペニング電離励起移行高効率光源

项目摘要

前年度に、水銀-希ガス混合ガスのパルス放電において、希ガスの種類によって水銀の発光の立ち上がり特性が大きく異なっており、希ガスの準安定原子から水銀へのエネルギー移行が起こっていることが示唆された。今年度に混合ガス栄光ランプの高輝度化・高効率化を念頭に置き、水銀の紫外および近紫外放射強度が強くなる条件の探索とその機構の解明を試みた。さらに、環境に配慮した無水銀光源の実現のために、窒素を紫外放射源として同様のエネルギー移行効果が得られるかを検証した。まず水銀-希ガス混合ガスでは、He,Ne,Ar,Kr,Xeの5通りの希ガスについて、テスラコイルを用いて放電を起こした場合と、交流およびパルスで定常的に放電を起こした場合では、水銀の発光が強くなる希ガスの組み合わせは異なっていた。テスラコイル励起では、準安定準位が水銀の電離電圧に最も近いKrの場合に水銀の発光が最も強くなった。交流やパルス励起では、希ガス自身の発光強度が小さいことからも分かるように、希ガスが励起される度合いが小さいため、エネルギー移行によるペニング電離よりもむしろ希ガスの電子衝突断面積の違いによる効果が現れ、Heの場合に断面積が小さいために電子の平均自由行程が長くなり、水銀の励起が促進され、水銀の発光強度が最も高くなった。波長の異なる個々の水銀の発光を比べると、436nmの発光はNeを使用した場合に強くなり、365nmはArを用いたときに強くなった。パルス励起の場合のアフターグロー発光については、Arを用いたとき強く現れた。水銀の代わりの発光物質として、近紫外域に多数の発光スペクトルを放射する窒素を使用し、水銀の場合と同様に希ガスとの混合ガス放電での発光特性を評価した。窒素の発光特性の励起方法による違いを比べると、水銀の場合と同様に、希ガスが励起される度合いの小さい交流や直流励起では、比較的低いエネルギー準位からの発光である赤色の波長領域の発光(1st positive system)が放射されるのに対し、テスラコイル励起のように希ガスが多く励起される条件では、赤色発光よりも高い準位からの放射である近紫外域の発光(2nd positive system)が強く放射され、希ガスから窒素への励起移行が確認された。このように、高効率光源を開発する際には、発光物質と希ガス(バッファガス)との間のエネルギー準位の関係や、バッファガス混合による電子の平均自由行程の変化を念頭に入れ、最適なガスの組み合わせと条件を見出す必要がる。

去年，我们发现，在汞-稀有气体混合物的脉冲放电中，汞发光的启动特性根据稀有气体的类型而有很大差异，并且能量从稀有气体的亚稳态原子转移到稀有气体。出现汞。今年，为了提高混合气体Eiko灯的亮度和效率，我们尝试探索汞的紫外线和近紫外线辐射强度变强的条件，并阐明其机理。此外，为了实现环保的无汞光源，我们验证了使用氮气作为紫外线辐射源是否可以获得类似的能量转移效果。首先，对于汞-稀有气体混合气体，对于He、Ne、Ar、Kr、Xe这五种稀有气体，存在两种情况：一种是使用特斯拉线圈引起放电的情况，另一种是使用特斯拉线圈进行放电的情况。放电是由交流电和脉冲引起的，导致更强的汞排放的稀有气体的组合是不同的。在特斯拉线圈激励下，汞的发光在氪的情况下最强，其亚稳态能级最接近汞的电离电压。采用交流电或脉冲激发时，稀有气体的激发程度较小，从稀有气体本身的发射强度较低就可以看出，所以这是由于稀有气体的电子碰撞截面的差异造成的而不是由于能量转移而出现潘宁电离效应，并且在He的情况下，较小的横截面积延长了电子的平均自由程，促进了汞的激发，并且汞的发射强度变得最高。比较不同波长汞的发射，当使用Ne时，436 nm处的发射更强，而当使用Ar时，365 nm处的发射更强。当使用Ar时，脉冲激发情况下的余辉发射出现强烈。使用在近紫外区域发射大量发射光谱的氮代替汞作为发光物质，并以与稀有气体相同的方式评价其在与稀有气体的混合气体放电中的发光特性。汞的情况。比较不同激发方法下氮的发射特性的差异，我们发现，与汞的情况一样，当用小程度的交流或直流激发来激发稀有气体时，相对较低能级的发射是相反，在红色波长区域中，在诸如激发大量稀有气体的特斯拉线圈激发的条件下，发射出比红光更高水平的近紫外光（第二正系统）。系统）强烈发射，并确认了从稀有气体到氮气的激发转移。这样，在开发高效光源时，我们要牢记发光材料和稀有气体（缓冲气体）之间的能级关系，以及缓冲气体混合导致的电子平均自由程的变化。有必要找到最佳的气体组合和条件。