История
Направления
Технологии
Уникальные научные установки
Достижения
Публикации
Программы и гранты
Интеграция с вузами
Образовательная деятельность
Структура
СМУиС
Защита диссертаций
Конференции
Премии, награды
Библиотека
Электронный каталог
Закупки
Годовые отчеты
Отчеты по госконтрактам и соглашениям
Документы
Противодействие коррупции
Конкурсы, вакансии
Новости
Персоналии
Телефоны
Реквизиты
Полезные ссылки
Карта сайта
Поиск по сайту





ТЕХНОЛОГИИ И РАЗРАБОТКИ ИНСТИТУТА

УФ И ВУФ ЭКСИЛАМПЫ

Что такое эксилампы?

  1. Определение
  2. Эксимерные и эксиплексные молекулы
  3. Сравнение спектров излучения эксиламп со спектрами традиционных источников излучения
  4. Способы возбуждения эксимерной и эксиплексной люминесценции
  5. Уникальные свойства современных эксиламп

1. Определение

Эксилампы являются источниками спонтанного излучения в УФ- или ВУФ- диапазоне спектра, излучающими за счет распада эксимерных молекул (эксимеров, — от англ. excited dimer (excimer) — возбужденный димер, если речь идет о молекуле, состоящей из одинаковых атомов (например, Xe2*)) или эксиплексных молекул (эксиплексов, — от англ. excited complex (exciplex) — возбужденный комплекс, если речь идет о гетероядерной молекуле (например, XeCl*)).


Пример 1. Общий вид KrCl-эксилампы барьерного разряда
со средней мощностью излучения 50 Вт
(испытания в лаборатиории оптических излучений
института сильноточной электроники СО РАН, 2002 г.)

2. Эксимерные и эксиплексные молекулы

В зависимости от сорта газа и условий, в которых реализуется электрический разряд, эксиплексы/эксимеры образуются по различным механизмам, а характерное радиационное время жизни возбужденных молекул составляет 10-7-10-9 с. Спонтанный распад эксимерных и эксиплексных молекул на отдельные атомы сопровождается высвечиванием характерного для данной молекулы кванта света.


Пример 2. Зависимость радиационного времени жизни от
длины волны для различных эксимеров и эксиплексов
(адаптировано по Оbara M. Recent progress
of excimer radiation - research, development
and application // Proc. of the 7th Intern.
Symposium on the Science and Technology
of Light Sources. Kyoto-Japan, 1995. P.149-159).

3. Сравнение спектров излучения эксиламп со спектрами традиционных источников излучения

У большинства традиционных ультрафиолетовых ламп в диапазоне длин волн короче 300 нм излучается не более 15% энергии, кроме того, за редким исключением излучается неселективно (в широком диапазоне длин волн).


Пример 3. Спектральное распределение интенсивности излучения
традиционных источников излучения: импульсной
ксеноновой лампы Purus Pulsed Xe (1),
ртутной лампы среднего давления Heraeus
Ink Curing Lamp (2) и ртутной лампы среднего давления Hanovia Med. Press. Hg (3)
(по данным работы Haag W.R. Comparison of commercial
lamps for radical oxidation and direct photolysis
in water // Preprint of Lawrence Livermore National Laboratory. 1996. 6 August).

У эксиламп большая часть лучистого потока сосредоточена в УФ- или ВУФ- диапазоне, в сравнительно узкой спектральной зоне полушириной от 2 до 15 нм (в зависимости от рабочей молекулы):


Пример 4. Типичные спектры излучения некоторых эксимерных (вверху)
и эксиплексных (внизу) молекул.



Длины волн основных переходов
эксиплексных молекул
R - атом
инерт-
ного
газа
Y - атом
галогена

Пиковые длины волн молекулы YT*
на различных переходах, нм
D1/2→X1/2

B1/2→X1/2

C1/2→A1/2

D1/2→A1/2

NeF 106108110111
ArF 185193203204
ArCl 175 195
ArBr 165172183
KrF 220248275272
KrCl200222240235
KrBr 207222228
KrI 190195225
XeF 264351460410
XeCl236308345340
XeBr221282300325
XeI 203253265320

Длины волн переходов эксимерных молекул
и гомоядерных молекул галогенов
R2*

Длина волны, нм
Ar2*

126
Kr2*

146
Xe2*

172
F2*

158
Cl2*

258
Br2*

289
I2*

342

4. Способы возбуждения эксимерной и эксиплексной люминесценции

Выбор рабочей смеси и оптимальных условий возбуждения эксиламп позволяют получать наибольшие мощности и эффективности излучения на длинах волн, близких к максимуму полосы рабочей молекулы. Однако, получение мощного и эффективного УФ-излучения континуумов ряда эксимеров ограничивается свойствами применяемых для возбуждения газовых смесей и систем, применяемых для возбуждения.
В идеале:

  • разряд в эксилампе должен быть однородным по объему;
  • система и способ возбуждения должны обеспечивать ввод энергии в газовый разряд при оптимальных смесях, давлениях, концентрациях и температурах электронов;
  • излучатель должен иметь эффективное охлаждение при больших мощностях возбуждения как в непрерывном, так и в импульсно-периодическом режимах;
  • деградация рабочих смесей в разряде должна иметь низкий уровень, чтобы светоизлучающий прибор имел большой срок службы (от десятков до тысяч часов - в зависимости от конкретного приложения).

Удовлетворить этим условиям на практике в полном объеме не удается в силу того, что возбуждение рабочих смесей эксиламп каждым конкретным типом разряда имеет свою специфику.

Наибольшей коммерческой привлекательностью к настоящему времени обладают эксилампы, возбуждаемые барьерным и емкостным разрядами:


Пример 5. Различные способы получения эксимплексной и эксимерной люминесценции.

5. Уникальные свойства современных эксиламп


Лаборатория оптических излучений имеет большой опыт в исследовании, разработке и применении эксиламп. Если вас заинтересовала данная тема, обращайтесь к нашим специалистам.


  1. Применения эксиламп
  2. Конкретные модели и разработки лаборатории оптических излучений
  3. Публикации
  4. Контакты


История | Направления | Технологии | Достижения | Публикации | Программы | Интеграция с вузами | Аспирантура | Партнерство | Структура | СМУиС | Защита диссертаций | Конференции | Премии, награды | Библиотека | Годовые отчеты | Отчеты по госконтрактам | Электронный каталог | Новости | Телефоны | Персоналии | Полезные ссылки | Реквизиты | Поиск по сайту |