Abstract
Pulsed quartz-jacketed high-pressure xenon lamps, operating in the periodic pulse repetition modes, despite the appearing UV radiation sources of other types, remain a critical component of the processing equipment used in photochemistry, photo-medicine, nanoelectronics, biology, etc. Their main advantages, namely high power and radiation energy are slightly devalued by a relatively low efficiency of the shortwave radiation. Available literature data concerning the influence of various factors on the energy level of short-wave radiation in xenon need to be systematised and generalised because they have been obtained under conditions of uncontrolled quartz-jacketed transmission. The transmission of quartz can degrade after a while and, in addition, undergo great changes during the pulse. Besides, as a rule, in the literature, there is no detailed description of a complete kit of experimental setting. As a result, to analyse the factors affecting the efficiency of studying in the UV range is difficult, and there arises a relevant problem to optimise this type of discharge parameters to increase the efficiency in the range of 220-400 nm. A mathematical model of the radiation source, realistically describing the processes in the xenon plasma and in the stabilising envelope, can be a reliable ground for such a study. The paper shows an impact of the discharge channel diameter and length, the filling pressure of xenon, the pulse duration, the parameters of discharge circuit, and the current of pilot arc on the radiation yield. Based on the simulation-found relationship of internal plasma parameters (temperature distributions, fields of particle concentration and radiation, dynamics of electrical resistance of discharge channel, and plasma emission spectra) with radiation characteristics of discharge, are determined conditions to ensure the greatest radiation yield in the UV region. The experimental data prove the computational results. A material obtained gives practice-critical guidelines for development and correct selection of the short-wave radiation source.
Highlights
Экспериментально и теоретически исследованы факторы, определяющие эффективность излучения в ультрафиолетовом диапазоне импульсных ксеноновых ламп высокого давления с кварцевой оболочкой
Имеется много данных о зависимости выхода излучения в различных областях спектра рассматриваемых ламп от электрической мощности, вкладываемой в разряд, параметров разрядного контура, геометрии и давления плазмообразующего газа [1, 5, 9,10,11]
Pulsed quartz-jacketed high-pressure xenon lamps, operating in the periodic pulse repetition modes, despite the appearing UV radiation sources of other types, remain a critical component of the processing equipment used in photochemistry, photo-medicine, nanoelectronics, biology, etc
Summary
Рассматривается аксиально- симметричный нестационарный разряд в ксеноне, стабилизированный цилиндрической кварцевой оболочкой. Система дифференциальных уравнений выражает законы сохранения энергии, импульса и массы и записывается в виде [9,10,11]. R – радиус разрядного канала (внутренний радиус разрядной трубки); с– скорость света; E, F напряженность электрического поля и плотность интегрального по спектру радиального потока излучения в точке с текущей радиальной координатой r; F – плотность спектрального потока излучения; U p , U равновесная объемная плотность энергии излучения и объемная плотность энергии излучения, устанавливающаяся в плазме; p0 , T 0 – начальные давление наполнения и температура плазмообразующей среды; nT – радиальное распределение тяжелых частиц в разряде, L,V – межэлектродное расстояние и скорость движения плазмы. A k dU dr где Tn r ,U0 , I0 ,Tw, начальное распределение температурного поля, начальные напряжение на конденсаторе и электрический ток, температура и коэффициент отражения излучения на границе плазменного столба, соответственно. При решении электротехнических уравнений внешней цепи применяются неявные схемы типа схем трапеций или Гира, т.к. данная система уравнений на переднем фронте импульса тока из-за большого омического сопротивления плазменного столба оказывается жесткой
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a callDisclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.
