Параметры первых образцов серных ламп

Тип лампы	Pэс, кВт	Pсвч, кВт	Ф, клм	η, лм/Вт	Rа	Tц, К
Образец в ОУ MASM (1994)	5,9	3,1	445	75	86	6300
Усовершенствованный образец (1995/96)	5,1	3,1	480	94	86	6000
Solar 1000TM (1996)	1,4	1,0	135	96	79	6000
Light-driver 1000TM (1997-1998)	1,4	1,0	140	100	79	6000

В настоящее время ведутся интенсивные исследования по дальнейшему усовершенствованию серных ламп в нашей стране и за рубежом.

4.17. Источники ультрафиолетового излучения на эксимерных соединениях (эксилампы)

В эксилампах используются рабочие среды, составленные из смеси инертных газов с галогенами. Невозбужденный инертный газ состоит из отдельных атомов. При формировании плазмы газового разряда в плазменном шнуре образуются молекулы из атомов инертного газа и галогенов. Излучение формируется на энергии релаксации электронных состояний в образовавшихся молекулах эксимерных (состоящих только из атомов инертного газа) и эксиплексных (состоящих из атомов инертного газа и галогена) соединений. Эксимерные и эксиплексные молекулы – неустойчивые состояния, существующие лишь в плазме газового разряда. Они имеют малое время жизни и при переходе в основное состояние вновь распадаются на отдельные атомы.

Впервые энергетические переходы в эксимерных структурах были использованы для создания мощных источников монохроматического излучения в области ближнего ультрафиолета – в эксимерных лазерах. Для обеспечения высокого уровня монохроматичности в состав активной среды эксимерных лазеров входят атомы только одного какого-либо инертного газа. Излучение формируется на основе вынужденных переходов.

В отличие от эксимерных лазеров в активную среду эксиламп, помимо инертных газов, входят также молекулы галогенной группы. Излучение происходит одновременно на нескольких переходах и носит спонтанный характер.

Оптические переходы в эксилампах происходят из нижних возбужденных состояний (B, C, D – рис. 4.61) в основное (разлетные – A и слабосвязанные – X состояния). Наиболее интенсивные линии излучения соответствуют переходу B – X.

Э ксиплексные молекулы образуются в результате взаимодействия возбужденных атомов инертного газа с молекулами галогенов, состоящих из одинаковых атомов Y₂ либо находящихся в химически связанном состоянии с другими атомами TY. Атом инертного газа в возбужденном состоянии похож на атом щелочного металла, следующего за инертным. Этот атом легко ионизуется. В силу высокого сродства к электрону галогена такой электрон легко отрывается и при столкновении атомов охотно перепрыгивает на новую орбиту, объединяющую атомы, осуществляя тем самым так называемые «гарпунные реакции»:

R^* + TY{Y₂} → (RY)^* + T{Y}.

Возможен также процесс ион-ионной рекомбинации положительно заряженных атомов либо молекул инертного газа (R⁺ , R₂⁺) с отрицательным ионом галогена Y:

R⁺{R₂⁺} + Y^- + M → (RY)^* + M + {R}.

В этих формулах TY, Y₂ – галогеносодержащие молекулы, Y – атом галогена, М – третья частица, уносящая избыток энергии. В качестве частицы M могут выступать атомы рабочего или «буферного» инертного газа.

Линии излучения указанных выше групп для наиболее распространенных эксиплексных молекул представлены в табл. 4.19.

Образование эксимерных соединений происходит в тех случаях, когда, по крайней мере, один из атомов инертного газа переходит в возбужденное состояние, даже при условии, когда оба атома одинаковы. Если при столкновении хотя бы один из атомов находится в возбужденном электронном состоянии, нарушается симметрия электронных оболочек. Тогда при столкновении возникает возможность перескока одного электрона на орбиту, окружающую оба атома, что приводит к возникновению химической связи и формированию димера. Так как время жизни электронного возбуждения заметно больше времени пролета электрона, число возбужденных димеров быстро увеличивается. После гибели электронного возбуждения атомы возвращаются в основное состояние, а димер разрушается.

Таблица 4.19