Kisülésfizika-Plazmák Tóth Zoltán, PhD
[email protected]
Kisülés: elektromos áram által keltett plazma elektromos vezetés gázokban plazma: - részben, vagy teljesen ionizált gáz, ionokat és elektronokat tartalmaz (a semleges atomok mellett) - az anyag 4. halmazállapota - természetes plazmák: - nap és csillagok - villámok - mesterséges plazmák: - kisülőlámpák (kompakt fénycső, nátriumlámpa) - plazma TV - tokamak es fúziós erőmővek - plazma megmunkálások - hegesztés, vágás, tisztítás
A legfontosabb plazma
LASCO C2 image, taken 8 January 2002, shows a widely spreading coronal mass ejection (CME) as it blasts more than a billion tons of matter out into space at millions of http://www.plasma-universe.com/Image:Sun-corona.jpg kilometers per hour
"Courtesy of SOHO/Lasco C2 consortium. SOHO is a project of international cooperation between ESA and NASA."
Alapvető folyamatok a plazmában - elektron emisszió a katódból
- elektronok gyorsulnak az anód felé
+ +
+
-
-
-
+
-
+ -
+
-
-
+
-
+ +
-
Katód
Anód
- ütköznek a gáz atomjaival + - ionizálás - gerjesztés - rekombináció - legerjesztődés - sugárzásos: (látható) foton kibocsájtás
Elektronok, ionok gyorsulnak és ütköznek az elektromos térben
„Plazma” tartományok
Glimm és ívkisülések: a plazmák igen kis része www.glow-discharge.com/Images/Pic_AH_Discharg http://www.plasma-universe.com/Image:Plasma-types.jpg
„Plazma” tartományok
- nebula: csillagköd, plazmából és gázból álló csillagközi felhő - A Hubble űrtávcső felvétele a Sas-köd egyik részletéről, a Teremtés Oszlopairól http://hu.wikipedia.org/wiki/Messier_16 Hubble: Courtesy of NASA and ESA are the source of the material
„Plazma” tartományok
Glimm és ívkisülések: a plazmák igen kis része www.glow-discharge.com/Images/Pic_AH_Discharg http://www.plasma-universe.com/Image:Plasma-types.jpg
Plazma alkalmazások
A legszórakoztatóbb plazma: plazma TV
1981
- Gyakorlatilag sok pici fluoreszcens lámpa - Elv: 1936, Tihanyi Kálmán - monokróm szgép monitor: 1964 (-1970-es évek vége, a CRT olcsóbb) laptopok 1990-es évek elejéig narancsszínű kép http://en.wikipedia.org/wiki/Plasma_display - szines kijelző: 1992, 1998: Nagano
Plazmatartományok: extrém mesterséges plazma: TOKAMAK Energia termelés:
- maghasadás - nem igényel kezdeti energiát - spontán reakció létrejöhet - a reakciótermék részt vesz a további reakcióban lánreakció - fúzió - D+(D,T)He+(n,p) (3-14 MeV) - nagy kezdeti energiát kell befektetni ( a hidrogénbombát egy atombomba robbantja össze) - de nincs láncreakció
www.glow-discharge.com/Images/Pic_AH_Discharg
Plazmatartományok: extrém mesterséges plazma: TOKAMAK
- TOKAMAK: Toroidkamra mágneses tekercseléssel (orosz) - cél: fúzió, fúziós energiatermelés, a plazmát távol tartani a faltól - KFKI RMKI: volt, de asszem most nem folyik semmilyen kísérlet rajta - Joint European Torus (JET) at Culham in England - 1997: 16 MW csúcsteljesítmény 10 MW 0.5 s-on keresztül - 2005: új EU TOKAMAK Franciaországban, 5*109http://www.jet.efda.org/wp-content/uploads/magconfinement-s3 EUR http://www.plasma.inpe.br/LAP_Portal/LAP_Site/Text/Tokamaks. - energiatermelés: 2030-2040 --- talán http://www.euronuclear.org/info/encyclopedia/t/tokamak.htm
Plazmatartományok: extrém mesterséges plazma: ICF Internal confinement fusion Mikrorobbantásos fúzió (Tehetetlenségi összetartásos fúzió)
Nagyon nagy anyagsűrűség és hőmérséklet Közelíti a Nap magjában lévő körülményeket
www.glow-discharge.com/Images/Pic_AH_Discharg
Plazmatartományok: Inertial confinement fusion (ICF)
The stages of inertial confinement fusion: 1) Laser beams or laser-produced X-rays rapidly heat the surface of the fusion target, forming a surrounding plasma envelope. 2) Fuel is compressed by the rocket-like blowoff of the hot surface material. 3) During the final part of the capsule implosion, the fuel core reaches 20 times the density of lead and ignites at 100,000,000 ˚C. 4) Thermonuclear burn spreads rapidly through the compressed fuel, yielding many times the input energy. The blue arrows represent radiation; orange is blowoff; purple is inwardly transported thermal energy. http://en.wikipedia.org/wiki/File:Fusion_microcapsule.jpg http://en.wikipedia.org/wiki/File:Inertial_confinement_fusion.svg
ICF Targetkamra: 192 lézernyaláb
Plazma hasznosítások: bevonatok készítése
http://www.pilkington.com/resources/sputteredcoatings1.jpg
Plazma hasznosítások: felületek tisztítása (glimmkisülés, porlódás)
http://www.jet.efda.org/focus-on/pumping-systems/discharge-cleaning/, Image: EFDA-JET http://www.tedpella.com/easiglow_html/91000.htm
Plazma hasznosítások: szén nanocsövek készítése
kennano.com/overview/overview.htm
Plazma hasznosítások: analitika - Az analizálandó anyagot ívbe visszük és optikai úton detektáljuk az emittált vonalait - ICP: Inductively Coupled Plasma - 10-12 koncentráció extrém esetekben
http://en.wikipedia.org/wiki/File:ICP-MS.jpg
Plazma hasznosítások: fertőtlenítés - Hg kisülés: UV-> baktérium ölő, fertőtlenítő
germicid lámpa
•UV-A (315-400 nm): jótékony hatású az emberi szervezetre, mert elősegíti a csontképződést és a barnulást. Ugyanakkor a többi UV-sugárzáshoz hasonlóan károsítja a kollagénrostokat, hozzájárulva így a bőr öregedéséhez. Képes károsítani a DNS-t, így a bőrrák kialakulásában is szerepet játszhat. •UV-B (280-315 nm): normális esetben elnyeli a Föld ózonrétege. Közvetlenül károsítja a DNS-t (a DNS molekulát gerjeszti, melynek hatására a molekula kémiai kötései átrendeződnek), így bőrrákot okozhat. Az erős napsugárzás a szemet is károsíthatja. •UV-C (200-280 nm): teljesen elnyeli a földi légkör, csak az űrbe kilépő embereknek kell az UV-C-re védelmet biztosítani. - UV fényforrások: pénzvizsgáló lámpa, gyermek titkosíró toll
Mindenképpen óvatosan kísérletezzünk ! http://hu.wikipedia.org/wiki/Ultraibolya_sug%C3%A1rz%C3%A1s
PE as
Franciao: LED sz
Plazmatartományok és hasznosítások: a kisülőlámpák
www.glow-discharge.com/Images/Pic_AH_Discharg
Vezetés gázban
-
+
F Radioaktív forrás Röntgencső Ionizáló sugárzás Kozmikus háttérsugárzás
Áram folyik, a gáz vezetővé vált
Vezetés gázban U
OA: F forrás u.a. töltéshordozópárt kelt I E növelése adott mozgékonyság mellett a töltéshordozók sebességét növeli: I~q*v~q*u*E, Ohm-jelleg
I
-
+
B
I tel
C
A F
O
Ionizáló sugárzás hatására a gáz vezetővé válik
U
Vezetés gázokban U
AB: a linearitás csökken BC: az ionizált térfogatban keltett I összes töltéshordozó eléri az elektródokat, nincs rekombináció: telítés
I
-
+
B
I tel
C
A F
O
Jelentőség: részecskeszámlálás: proporcionális számlálók ionizációs kamra
U
Elektróda folyamatok
Az elektronok forrása: a katód Másodlagos emisszió (g-emiszzió) mechanizmus: nagyenergiájú részecske (elektron, vagy ion) ütközik a felületbe
+ -
Je g Ji
g: annak a valószínűsége, hogy egy becsapódó ion elektront vált ki 10-4 - 10-1
Az elektronok forrása: a katód Másodlagos emisszió (g-emiszzió) mechanizmus: nagyenergiájú részecske (elektron, vagy ion) ütközik a felületbe
+ -
Je g Ji
Termikus emisszió (T-emisszió) mechanizmus: a forró elektronok kilépnek a felületről
-
Je A T 2 e
e kT
A kilépési munka
Kilépési munka: a minimálisan befektetendő energia, hogy az elektron a fémből kilépjen http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/e/e0/Work.function.defined.gif
Az elektronok forrása: a katód Másodlagos emisszió (g-emiszzió) mechanizmus: nagyenergiájú részecske (elektron, vagy ion) ütközik a felületbe
+ -
Je g Ji
Termikus emisszió (T-emisszió) mechanizmus: a forró elektronok kilépneka felületről
-
Je A T 2 e
e kT
pl W: f=4.5 eV Az áramsűrűség igen erősen függ a kilépési munkától, a katód felületének állapotától
Az elektronok forrása: a katód Másodlagos emisszió (g-emiszzió) mechanizmus: nagyenergiájú részecske (elektron, vagy ion) ütközik a felületbe
+ -
Je g Ji
Téremisszió (F-emisszió) mechanizmus: ha nagy a felületi térerésség, az elektronok alagúteffektussal kiléphetnek a fémből a vákuumba b E0 a e 0
J AE e
Termikus emisszió (T-emisszió) mechanizmus: a forró elektronok kilépneka felületről
-
Je A T 2 e
e kT
Téremisszió - nagy térerősség kell: ~107 V/cm - csúcshatás
Jelentőség: pl. téremissziós mikroszkóp upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/dc/F...
Az elektronok forrása: a katód Másodlagos emisszió (g-emiszzió) mechanizmus: nagyenergiájú részecske (elektron, vagy ion) ütközik a felületbe
+ -
Je g Ji
Téremisszió (F-emisszió) mechanizmus: ha nagy a felületi térerésség, az elektrono alagúteffektussal kiléphetnek a fémből a vákuumba b E0 a e 0
J AE e
Termikus emisszió (T-emisszió) mechanizmus: a forró elektronok kilépneka felületről
-
Je A T 2 e
e kT
Termikus-téremisszió (T-F emission) mechanizmus: a termikus emissziót a téremisszió növeli
-
J e f T , E0
Holló Sándor (GE) ábrája
Vezetés vákuumban: a vákuumdióda
és
Ia
a tértöltésnek nincs hatása: telítés
tértöltési szakasz: a kilépett kisenergiájú elektronok elektronfelhőt képeznek a katód előtt, ez visszatartja kisebb energiájú frissen kilépett elektronokat, I~U3/2 Az izzó katódból kilépő néhány nagyenergiájú elektron az ellentétes anódfesz ellenére is eléri az anódot
trióda
Ua
Jelentőség: - katonai alkalmazások: érzéketlen ez EM zavarokra és atomrobbanásra (kontra félvezető eszközök - HI-FI széles dinamika esetén (kontra félvezető eszközök) http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/75/Diode_vacuum_tube.png/200px-Diode_vacuum_tube.png
Önálló vezetés ritka gázban: a ködfénykisülés
Feszültség
Feszültség gradiens
Töltéssűrűség
- Aston-féle sötéttér - sötét, közvetlenül a katód előtt - erős elektromos mező gyorsítja az elektronokat el a katódtól - az elektronok energiája nem elég a gár gerjesztéséhez, emiatt sötét - enyhe elektrontöbblet http://en.wikipedia.org/wiki/File:Glow-discharge-tubes.gif www.holoscience.com/news/img/Gas_discharge.jpg
Feszültség
Feszültség gradiens
Töltéssűrűség
- Katód glimm, katódfény - az elektronok energiája elég a semleges gázatomok gerjesztéshez: fénylik - mérete függ a gáz fajtájától, nyomásától, hőmérsékletétől - néha elfedi az Aston-féle sötétteret, gyakorlatilag a katódig ér,
Feszültség
Feszültség gradiens
Töltéssűrűség
katódesés
- sötét katódtér - mérete a nyomástól és az alkalmazott feszültségtől függ, k.b. 0,5 mm - jelentős pozitív ion többlet - az elektronok az anód, az ionok a katód felé gyorsulnak - katódporlódás, elektronemisszió - katódesés: a két elektród közti feszültség jelentős része a katód előtti kis térrészben esik
Feszültség
Feszültség gradiens
Töltéssűrűség
katódesés
- sötét katódtér - katódesés: feszültség jelentős része a katód előtti kis térrészben esik. - az elektronok gyorsabban mozognak az anód felé: pozitív tértöltés - jelentősége: itt nyerik el az ionok katód felé haladva az energiájukat, amivel másodlagos elektronokat tudnak kiváltani a katódból, illetve az elektronok az ionizáláshoz szükséges energiát
Feszültség
Feszültség gradiens
Töltéssűrűség
katódesés
- sötét katódtér: katódesés - stacionárius állapot: a katódba becsapódó ionok pont annyi elektront váltanak ki, amennyi az ionizációk során éppen az ennyi elektron kiváltásához szükséges pozitív iont hoz létre. - lényeg: a megfelelő számű (másodlagos) elektron biztosítása
Feszültség
Feszültség gradiens
Töltéssűrűség
- negatív ködfény - a legfényesebb rész - csak az elektronok szállítják az áramot (nagyobb a mozgékonyságuk az ionoknál) - a katódesés altal felgyorsított elektronok ionizálják a gázt és újabb (lassú) elektronokat keltenek. Ezek gerjesztik a fényt. - a térrész végére az eletronok elvesztik energiájukat, mexűnik a gerjesztés és a fény.
Feszültség
Feszültség gradiens
Töltéssűrűség
- Faraday-féle sötéttér - a negatív ködfény végére az eletronok elvesztik energiájukat, mexűnik a gerjesztés és a fény. - a Faraday térrészben az elektronok újra felgyorsulnak
Feszültség
Feszültség gradiens
Töltéssűrűség
- pozitív oszlop, plazma - a tulajdonképpeni fénylő térrész - majnem az anódig ér - kis térerősség, 1 V/cm, a kisülés fenntartásához szükséges ionozáció fenntartásához elég. - kisülőcső nyújtásával (állandó nyomás mellett) a katódi rész változatlan (biztosítja a kellő számú elektront), a pozitív oszlop nyúlik - töltéssemleges - jelentősége: világítás
Feszültség
- anódfény, sötét anódtér - anódesés a feszültségben - a térerősség nagyobb, mint a pozitív oszlopban - kismértékű negatív tértöltés az anódhoz érkező elektronok miatt
Feszültség gradiens
Töltéssűrűség
http://www.holoscience.com/news/img/Gas_discharge.jpg
A feszültség-áram karakterisztika
http://www.plasma-universe.com/Image:Glow_D.jpg http://www.plasma-universe.com/Electric_glow_discharge#_note-1
A sötét kisülések
- A-B: a kozmikus háttérsugárzás okozta ionizáció - B-C: telítés - mint korábban - nem önfenntartó kisülés forrás: kozmikus háttérsugárzás, ionizáló sugárforrás, láng
A sötét kisülések
- C-E: - Townsend-tartomány - az áram exponenciális növekedése - a kezdeti elektronok még az anód elérése előtt akkora energiára tesznek szert, hogy képesek ionizálni a gázt: egy elektron egynél több elektront kelt: lavinaeffektus, önnfentartó kisülés E: letörés
egy elektron képes újabb elektronokat kelteni: egységnyi úton a (1/cm) számút
A Townsend lavina
-
Ar+ Ar
e-
ee-
Ar
Ar+
e-
+
e-
eAr
...
e-
Ar+
d
<1: kialszik a kisülés
Önfenntartás: g*(ead-1 )=1 másodlagos emisszió
>1: lavina
A Townsend lavina - egy elektron képes újabb elektronokat kelteni: egységnyi úton a (1/cm) számút - n elektron dx úton
dn=a*n*dx számú új elektront kelt. - Ezt kiintegrálva: no számú elektron d katód-anód távolság esetén az anódra
nA=no*ead
számú elektron érkezik. Egy elektron ead-1 számú elektron-ion párt keltett - a~ az ütközések száma~ nyomás (p), a~ térerősség (E)
a/p~ exp(-p/E)
- a pozitív ionok szerepe: g emisszió a katódból - egy elektron ead-1 számú elekront keltett, ezek a katódhoz érkezve g*(ead-1 ) számú újabb elektront váltanak ki <1: kialszik a kisülés
Önfenntartás: g*(ead-1 )=1
>1: lavina
A Paschen törvény Condition for self sustainment:
ead 1 1 / g With
a Ap e
For Xe:
B 263
Bp E
B U min e ln 1 1 / g A 1 e ln 1 1 / g at pd A Holló Sándor, GE
V Pa m
130
125
It has a minimum:
1 Pa m
g 0. 1
and E U / d
120
Umin = 88 V
115
U [V]
B pd U A pd ln ln 1 1 / g
A 19.5
110 105 100 95 90 85
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
1
pd [Pa m]
A letöréshez szökséges feszültség a p*d szorzat függvénye
A sötét kisülések
- D-E: koronakisülés - éles csúcsok, drótok, kis görbületi sugarú vezetők mentén - csúcshatás miatt: a csúcs/él meletti nagy térerősség hatására ütközési ionizáció jön létre - ha az egyik elektróda csúcs: csúcskisülés - sercegő hangja van
http://bs.cyty.com/menschen/e-etzold/archiv/img/bigtes4.jpg
A sötét kisülések
- D-E: nyalábkisülés - a koronakisülés után a feszültség növelésekor - az elektródokról szerteágazó nyalábok indulnak ki - levegő: tűhegy és fémlap között ~2-3000V - zivatar előtt, villámhárítón vagy árbócon, Szt. Elmo tü - távvezeték: káros veszteség
http://www.electrotherapymuseum.com/2007/TSC/DSC00739.JPG
A letörés
- E: letörés - 1-2 nagyságrendet ugrik az áram - az áramot a tápegység belső ellenállása szabályozza - nagy belső ellenállás: nincs elég áram, korona-nyalábkisülések az elektródokon - kis belső ellenállás: átütés, normális glimmkisülés
A glimmkisülés
- önfenntartó kisülés - a plazma világít (elegendően nagy elektronsűrűség van a gerjesztéshez) - F-G: normális glimm: - a feszültség több nagyságrenden keresztül független az áramtól - katód elektronáramsűrűsége független az áramtól - az áram csak a katód egy részét borítja be. Ahogy nő az áram, a katód egyre nagyobb részét fedi le a kisülés
A glimmkisülés
- G-H: abnormális glimm - G: a plazma befedi a teljes katódot - G-H: áramot növelni csak a katód áramsűrűségének a növelésével lehet, nő a feszültség - visszafelé haladva kisebb áramok felé a glimm fenntartható a kisebb áramok tartományában is
Az ívkisülés
I K
- H: a glimm-ív átmenet - H: a katód annyira felmelexik, hogy beindul a termikus elektronemisszió - H-I-K: a feszültség csökken a növekvő árammal az egészen nagy áramokig - a kisülőlámpák gyakorlatilag ebben a tartományban üzemelnek: 50-150V égésfeszültség, 0.5-10 A
Az ívkisülés - A kisülés különböző régiói nagyon hasonlítanak a glimmkisülésnél megimertekhez. Katód Katód Sheath Negatív Glimm
Faraday sötét tér
Pozitív oszlop
- Különbségek a katódi folyamatokban: - nagyobb hőmérséklet - termikus emisszió - lényegesen kisebb katódesés, mert nem kell az ionokat a másodlagos emisszióhoz jelentősen felgyorsítani
Az áram-feszültség karakterisztika összefoglalója
lavina
letörés Glimm-ív átmenet és az ív
e- emisszió: no másodlagos (g katódhőm: alacsony tértöltés: nincs van
Termikus (T) magas
És a gáz nyomása nem számít? És mi is történik az ívben? Kis- és nagynyomású Hg kisülések - Szobahőmérséklet: - a Hg gőznyomása rendkívül kicsi - a szabad úthossz~ 5 cm - A Hg atomok nagy sebességgel, alig pár ütközés után az anódba, vagy a falba ütközne: puszta hőveszteség, nincs sem gerjesztési, sem ionizációs veszteség - Megoldás: puffergáz kell - nemesgáz - nagy gerjesztési energia: a fénykeltésben nincs szerepe
- ütközés az elektronok és az atomok között: rugalmas (többnyire)
- egy elektron energiavesztesége kicsi - ámde rengetegszer ütközik, és ez az energiaveszteség fűti a gázt -> nagyon nem mindegy, hogy mekkora a nyomás - és persze kinek a nyomása: puffergáz kontra Hg - nem változik meg az atom energiaszerkezete - a nem többnyire rész: rugalmatlan ütközések - gerjesztés, ionizáció - nagyobb az elektron energiavesztesége - ámde müködik az ív (önfenntartó) és még sugároz is
- kisnyomású kisülés-->nagynyomású kisülés
- ha a Hg gőznyomása << puffergáz nyomása - az elektronok zömmel csak az utóbbival ütköznek (zömmel rugalmasan). Van azonban adott számú, az elektronok energiájától függő rugalmatlan ütközés (gerjesztés). - nő a Hg gőznyomása-> nő a rugalmas ütközések száma->nő az elektron energiavesztesége -> a) csökken a gerjesztési valószínűség -> csökken a fényhasznosítás b) nő a hőmérséklet az ív tengelyében -> tovább nő a Hg gőznyomása c) csökken az elektronhőmérséklet és nő a gázhőmérséklet A Hg nyomásának növelése előmozdítjaaz elektron és az ionhőmérséklet kiegyenlítődését
- radiális elektron- és ionhőmérsékletek pHg= 1 bar, pAr= 10 bar
pHg= 0.01 mbar, pAr= 1 mbar
12000
12000 10000
10000
8000
8000
T[K]
T[K]
Te
Kis nyomás (CFL, LFL)
6000 4000
6000
Te
4000
2000 0
Nagy nyomás (HID)
0
1
2
3
4
T
2000
T 5
0
0
r [mm]
1
2
3
4
r [mm]
- kisnyomás: alacsony ionhőmérséklet, alacsony falhőmérséklet - nagynyomás: közel azonos ion és elektron hőmérséklet Local Thermal Equilibrium (LTE) ne fogd meg a lámpát, mert ordítani fox elektron és ionszám: Saha-egyenlet ni*ne/no~ T3/2*exp(-eUi/kT) gerjesztett állapotok: Boltzmann-eloszlás ng~no*exp(-eUg/kT) Holló Sándor, GE
Ui: ionizációs potenciál, Ug: gerjesztett állapot energiája
5
Az ív alakja a kisülésben - kis gőznyomás: az ív kitölti a kisülőcső térfogatát - a nyomás emelkedik-> nő a rugalmatlan ütközések száma-> az ív középen felmelexik->nő a hőmérsékletgradiens az ív közepétől a fal felé radiális irányban-> az ív összehúzódik, ívkontrakció a) több töltéshordozópár középen->még több ionizáció b) a növekvő áram mágneses tere is összehúzza az ívet - nagynyomású kisülések: vékony, magas hőmérsékletű ív középen, és ezt körülveszi egy hidegebb köpeny
- Az ív profilja nagynyomású kisülésnél
Abszolút hőmérséklet
áramsűrűség
0
r, égőtest sugara Debreczeni, Kardos, Sinka: Fényforrások, 3.13. ábra Műszaki Kiadó, Budapest 1985
- a fal stabilizáló hatása: - meredek ívnél a fal „visszanyomja“ a fal felé kimozdult ívet - lapos fal melletti profilnál az ív kimozdulhat a fal felé
A kibocsájtott spektrum
ÁBRÁT Legalizálni
The spectrum of the lamp, the D-line spacing Modell: 4000 K core surrounded by 3000 K tube
Dl:
HPS LPS (a: Na atomic lines) b: recomb. continuum c: kötött sáv átm. d: szabad sávok)
HPS:Line spectrum kék és vörös szárny (red and blue wing)
A kibocsájtott spektrum The spectrum of the lamp, the D-line spacing
A kibocsájtott spektrum - a rekombinációs kontínuum - Hg+ + e- -> Hg* + hn, folytonos spektrum - ~ n+* n- Saha egyenlet: ni*ne/no~ T3/2*exp(-eUi/kT) - függetlenek a nyomástól - de exponenciálisan függenek T-től - a molekula sugárzás - atomok ütközése: kvázistacionáris molekulák, komplexek - perturbált energiaszintek, folytonos sugárzás - az intenzitás gyorsan nő a nyomással - nő az ütközések vsége A nyomás növekedtével nő a folytonos sugárzás Egészen nagy nyomásokon a sugárzás teljesen folytonos
ÁBRÁT Legalizálni
de-Groot - van Vliet: The High Pressure Sodium Lamp,Philips Technical Library, KLuwer , 1.12. ábra
Energy Level (Grotrian) diagram for Hg ÁBRÁT Legalizálni Ionizációs energia
inkább a nagynyomású kisülésekben
Gerjesztési Energia 2 metasabil állapot 185 nm: nem szeretjük, a levegő elnyeli
254 nm : A legerősebb vonal kisnyomású kisülésben Rezonancia vonal: alapállapot->gerjestett-> alapállapot, nagy a valószínűsége
Elenbaas, Light Sources, 1972, p. 73
Energy Level (Grotrian) diagram for Hg 10.4 eV, ionizációs energia
2 metasabil állapot
0
185 nm: nem szeretjük, a levegő elnyeli
366 nm: nagynyomású Hg lpa 254 nm : A legerősebb vonal kisnyomású kisülésben Rezonancia vonal: alapállapot->gerjestett-> alapállapot, nagy a valószínűsége
http://community.middlebury.edu/~PHManual/Photos/zeeman/fig1.html
A kis és nagynyomású Hg kisülés paraméterei 400W nagyny.
36W Kisny
ívhossz(mm) W/m
72 5500
1120 30
Hg nyomás (Pa) Puffergáz (Pa)
4*105 2*104
1 200
e- sűrűség (tengely, 1/m3)
1022
1019
gázhőm (K) e- hőm. (K)
6000 6000
320 13000
falhőm (C)
800
40
Debreczeni, Sinka, Kardos: Fényforrások, p38.
Ha szép plazmákat akarunk látni
Kísérlet a Budapest fényforrás hiányával: a csillagos égbolt
Svábhegy
Kolláth Zoltán felvétele
Kísérlet a fényforrás hiányával: a csillagos égbolt
Zselic
Kolláth Zoltán felvételei
- Zselic: Zselici Tájvédelmi Körzet Nemzetközi Csillagoségbolt-park (csillagos égbolt rezervátum) - www.astro-zselic.hu