Анотація до роботи:

Грабова І.А. Оптичні характеристики плазми газорозрядних джерел випромінювання на бромідах і йодидах інертних газів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.04 – фізична електроніка. – ДВНЗ “Ужгородський національний університет”, Ужгород, 2008.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню оптичних, електричних та просторових характеристик газорозрядної плазми на парах брому та на сумішах інертних газів з молекулами брому і йоду; встановленню процесів утворення ексиплексних молекул, збуджених молекул брому та йоду і атомів брому та йоду; оптимізації сумішей в УФ-ВУФ області спектру для отримання ефективних газорозрядних джерел випромінювання.

Дослідження УФ випромінювання плазми на сумішах Не-I_2, Xе-I₂ показало, що спектр випромінювання включає переважно спектральну лінію атома йоду 206.2 нм, смуги 253 нм XeI(B-X) та 342 нм I₂(D’-A’). На основі суміші He-Хе-I₂ розроблено ексиплексно-галогенну лампу з потужністю випромінювання до 40 Вт при ККД 15%. Оптимізовано робочу суміш на основі інертних газів He, Ne, Ar, Kr і Xe з парами йоду в УФ-ВУФ області спектру.

На основі плазми парів брому (Br₂ і суміш He-Br₂) вперше оптимізовано випромінювання на основі спектральних ліній атома брому 163.3 і 157.6 нм (при низькому тиску Р(Br₂) 80 Па) та на континуумі на основі смуг Br₂ і Br₂⁺ ( =165-300 нм). Зміна парціального тиску парів Br₂ виявила можливість регулювання шириною смуги випромінювання в діапазоні 165-300 нм. Для плазми тліючого розряду на сумішах Xe-Br₂ і Kr-Br₂ випромінювання складається з ВУФ спектральних ліній BrI, смуг молекул XeBr* (282, 220 нм), KrBr* 207 нм і 289 нм Br₂ (B-X). Зміна тиску парів брому від 50 до 270 Па дозволяє гасити випромінювання атомів Br і формувати єдиний УФ-континуум на основі смуг XeBr*, KrBr*, Br₂*, Br₂⁺*.

Створено малогабаритну широкосмугову лампу на робочій суміші Kr-Xe-Br₂-I₂ спектр випромінювання якої складався з атомарної лінії йоду 206.2 нм і континуума в спектральній області 210-390 нм, що формувався з смуг 221 нм XeBr(D-X), 253 нм XeI(B-X), 282 нм XeBr(B-X), 289 нм Br₂*, 342 нм I₂* і 386 нм IBr*.

Ключеві слова: тліючий розряд, ексиплексна лампа, інертні гази, бром, йод, спектр випромінювання, контур спектральної лінії.

1. Підтверджено, що для суміші He-I₂ основним механізмом утворення збуджених атомів йоду є дисоціативне збудження молекул I₂ електронами. Запропоновано використати тліючий розряд на сумішах He-I₂ і He-Br₂ для створення потужної галогенної лампи на спектральних лініях атомів йоду і смузі 342 нм I₂(В-Х) та широкосмугової лампи на основі континууму смуг молекул Br₂ ( = 170-300 нм) з середньою потужністю 5-30 Вт при ККД 18 %.

2. Визначено найбільш оптимальні суміші Хе-I₂ і He-Хе-I₂ для одержання максимального УФ випромінювання смуг 253 нм ХеI^*, 342 нм молекули I₂(D^'-A^') і спектральної лінії 206.2 нм атома йоду та запропоновано найбільш імовірні процеси утворення збуджених атомів і молекул в цій плазмі. Оптимізовано робочу суміш Хе-I₂ для створення бактерицидної лампи неперервної дії для області довжин хвиль 206-350 нм, а суміш He-Хе-I₂ – для створення потужної ексиплексно-галогенної лампи з потужністю до 40 Вт.

3. Для малогабаритної УФ-ВУФ лампи на сумішах He, Ne, Xe, Kr з парами йоду найбільш висока інтенсивність випромінювання спектральної лінії 206.2 нм була отримана в сумішах He-I₂, Kr-I₂. Максимальна ефективність випромінювання була для суміші Xe-I₂. Половина потужності УФ випромінювання лампи представлена у вигляді випромінювання спектральної лінії атома йоду (l=206.2 нм) шириною 0.12 нм, а друга половина - у формі випромінювання електронно-коливальних смуг молекул 342 нм I₂(D^'-A^') і 253 нм XeI(B-X).

4. Встановлено, що для плазма низької густини на парах брому в ВУФ області спектру (при тиску парів брому менших 80 Па) основним є випромінювання спектральних ліній атома брому 163.3 і 157.6 нм, а збільшення тиску брому приводить до утворення континууму, який формується на основі смуг молекули Br₂ і молекули іону Br₂⁺ з межами 165-300 нм. Випромінювання плазми на суміші гелій-бром містить спектральну лінію 163.3 нм атома брому при Р(Br₂) < 100 Па і континуум в діапазоні 165-300 нм на основі смуг молекули брому при Р(Br₂) = 200-400 Па.

5. Встановлено характеристики плазми на сумішах Хe-Br₂ і Kr-Br₂ , зокрема оптимальні умови і найбільш імовірні процеси утворення молекул ХeBr(B,D), Br₂(B), KrBr(B) та збуджених атомів брому, а також умови одержання модульованого УФ випромінювання тліючого розряду з частотою на рівні 10-50 кГц. В суміші Xe-Br₂ суттєву роль відіграє процес передачі енергії між метастабільними атомами Xe(m) і атомами Xe в основному стані, які вступають в “гарпунну реакцію” з утворенням молекули XeBr^*.

6. В УФ випромінюванні плазми тліючого розряду на суміші криптону з парами брому домінували смуги 207 нм KrBr(B-X) і 289 нм Br₂ при оптимальному парціальному тиску парів брому 50-150 Па, а криптону - 200-800 Па. В спектральному діапазоні 150-300 нм випромінювання плазми формується на основі спектральних ліній атома брому 163.3 нм і 157.6 нм, а також смуг молекул брому та броміду криптону.

7. На основі сумішей Хе(Kr)-Br₂-I₂ запропоновано розробити ефективну бактерицидну лампу, спектр випромінювання якої за формою добре узгоджується з спектром поглинання молекул ДНК. На основі суміші Kr-Хе-Br₂-I₂ (Р = 0.5-2.0 кПа) розроблено макет малогабаритної широкосмугової УФ лампи та з’ясовано оптимальні умови її роботи на основі спектральних ліній атома йоду і континууму в спектральній області 210-390 нм.

Публікації автора:

1. Шуаибов А.К. Электроразрядная бактерицидная лампа на смеси ксенона с парами иода / А.К. Шуаибов, Л.Л. Шимон, И.А. Грабовая // Письма в ЖТФ. - 2003. - Т. 29, Вып. 20. - С. 77-80.

2. Шуаибов А.К. Образование молекул XeI(B) и I₂(B) в стационарной электроразрядной плазме на смеси ксенона с парами иода / А.К. Шуаибов, Л.Л. Шимон, И.А. Грабовая // Физика плазмы.-2004. -Т. 30, № 8. - С. 763-766.

3. Шуаібов О.К. Емісійні характеристики електророзрядної плазми малої щільности на сумішах інертних газів з парами йоду / О.К. Шуаібов, Л.Л. Шимон, І.А. Грабова // Журнал фізичних досліджень. – 2004. - Т. 8, № 4. - С. 338-345.

4. Шуаибов А.К. Широкополосный эксимерно-галогенный излучатель на основе бромида и йодида ксенона / А.К. Шуаибов, Л.Л. Шимон, И.А. Грабовая // Теплофизика высоких температур. - 2004. - Т. 42, № 4. - С. 640-642.

5. Шуаибов А.К. Электроразрядный ультрафиолетовый эксимерно-галогенный излучатель на смеси гелия и ксенона с парами иода / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Журнал технической физики.- 2004.- Т. 74, Вып. 4. – С. 66-69.

6. Шуаибов А.К. Электроразрядная ультрафиолетовая лампа с непрерывным режимом излучения / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Приборы и техника эксперимента. - 2005. - №1. - С. 119-121.

7. Шуаибов А.К. Мощная ультрафиолетовая лампа на парах иода с накачкой тлеющим разрядом / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая, Л.Л. Шимон // Письма в ЖТФ. - 2005. - Т.31, Вып.3. - С. 31-35.

8. Шуаибов А.К. Элекроразрядная ультрафиолетовая лампа на смеси ксенон/йод / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Журнал прикладной спектроскопии. - 2005. - Т. 72, № 2. - С. 247-250.

9. Шуаибов А.К. Электроразрядный источник стационарного УФ-ВУФ излучения атомов йода и йодсодержащих молекул / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Оптический журнал. - 2005. - Т. 72, № 7. - С. 52-56.

10. Шуаибов А.К. Широкополосная ультрафиолетовая лампа с накачкой тлеющим разрядом / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Журнал прикладной спектроскопии. - 2005. - Т. 72, № 6. - С. 840-842.

11. Шуаибов А.К. Электроразрядная лампа на парах брома и йода с непрерывным ультрафиолетовым спектром излучения / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Письма в ЖТФ. - 2005. - Т. 31, Вып. 20. - С. 82-87.

12. Шуаибов А.К. Излучательные характеристики тлеющего разряда на смесях тяжелых инертных газов с парами йода / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Оптика и спектроскопия. - 2005. - Т. 98, № 4. - С. 558-561.

13. Шуаибов А.К. Ультрафиолетовая лампа на смеси криптона и ксенона с молекулами брома и иода / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая, Л.Л. Шимон // Приборы и техника эксперимента. - 2006. - № 1. - С. 114-117.

14. Шуаибов А.К. Широкополосная коротковолновая лампа с накачкой тлеющим разрядом / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Приборы и техника эксперимента. - 2006. - № 3. - С. 125-128.

15. Шуаибов А.К. Эмиссионные характеристики плазмы мощного тлеющего разряда на смесях инертных газов с парами брома и йода / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Оптика и спектроскопия. - 2006. - Т. 100, № 2. - С. 223-227.

16. Шуаибов А.К. Оптические характеристики электроразрядной плазмы низкой плотности на парах брома в ВУФ-УФ диапазоне спектра / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Оптика и спектроскопия. - 2006. - Т. 101, № 3. - С. 408-411.

17. Шуаибов А.К. Коротковолновая эксимерно-галогенная лампа низкого давления на смеси криптона с молекулами брома / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Письма в ЖТФ. - 2006. - Т.32, Вып.23. - С. 80-85.

18. Новые высокоэффективные электроразрядные лампы видимого и ультрафиолетового диапазона спектра / [А.Н. Малинин, А.К. Шуаибов, Л.Л. Шимон, И.А. Грабовая, А.В. Поляк]. // Прикладная физика. - 2006. - № 1. - С. 27-29.

19. Шуаибов А.К. Газоразрядная коротковолновая лампа на молекулах бромида ксенона и атомах брома / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Письма в ЖТФ. - 2007. - Т. 33, Вып. 10. - С. 89-94.

20. Шуаибов А.К. Характеристики коротковолнового излучения продольного тлеющего разряда на парах брома в кварцевой трубке / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая // Журнал прикладной спектроскопии. – 2007. –Т. 74, № 6. – С.816-819.

21. Шуаибов А.К. ВУФ-УФ газоразрядная лампа низкого давления на смеси аргона с парами брома / А.К. Шуаибов, И.А. Грабовая, П.Н. Волович // Приборы и техника эксперимента. - 2007. - № 6. - С. 104-106.

22. Пат. 62723 Україна, МПК H01S 3/097. Бактерицидна лампа / Шуаібов О.К., Шимон Л.Л., Грабова І.А.; заявник і патентовласник Ужгородський національний університет. - № 200354208; заяв. 12.05.03; опубл. 10.04.07, Бюл. № 4.

23. Дек. пат. 69754 А Україна, МПК H01S 3/097. Лінійно-смугова ексимерно-галогенна лампа / Шуаібов О.К., Шимон Л.Л., Грабова І.А.; заявник і патентовласник Ужгородський національний університет. - № 2003119869; заяв. 04.11.03; опубл. 15.09.04, Бюл. № 9.

24. Пат. 76008 Україна., МПК H01J 61/12, H01J 7/00, H01J 17/00. Ультрафіолетова лампа неперервної дії / Шуаібов О.К., Шимон Л.Л., Грабова І.А.; заявник і патентовласник Ужгородський національний університет. - № 20040705495; заяв. 07.07.04; опубл. 15.06.06, Бюл. № 6.

25. Пат. 77029 Україна, МПК H01S 3/097, H01J 61/12. Електророзрядна корот-кохвильова лампа на парах йоду / Шуаібов О.К., Шимон Л.Л., Грабова І.А.; заявник і патентовласник Ужгородський національний університет. - № 20040604330; заяв. 04.06.04; опубл. 16.10.06, Бюл. № 10.

26. Пат. 77762 Україна, МПК H01S 3/097, H01J 7/00, H01J 61/12. Електророзрядна ультрафіолетова лампа / Шуаібов О.К., Шимон Л.Л., Грабова І.А.; заявник і патентовласник Ужгородський національний університет. - № 20040907658; заяв. 20.09.04; опубл. 15.01.07, Бюл. № 1.

27. Пат. 21894 Україна, МПК H01S 3/097. Газорозрядна ексиплексно-галогенна ультрафіолетова лампа / Шуаібов О.К., Грабова І.А.; заявник і патентовласник Ужгородський національний університет. - № u 200610635; заяв. 09.10.06; опубл. 10.04.07, Бюл. № 4.

28. Пат. 24525 Україна, МПК H01S 3/097. Короткохвильова газорозрядна галогенна лампа низького тиску / Шуаібов О.К., Шимон Л.Л., Грабова І.А.; заявник і патентовласник Ужгородський національний університет. - № u 200612160; заяв. 20.11.06; опубл. 10.07.07, Бюл. № 10.

29. Пат. 25761 Україна, МПК H01S 3/097. Ультрафіолетова лампа на суміші парів брому з інертними газами / Шуаібов О.К., Грабова І.А.; заявник і патентовласник Ужгородський національний університет. - № u 200702274; заяв. 02.03.07; опубл. 27.08.07, Бюл. № 13.

30. Hrabova I.A. Ultra-violet elektro-discharge lamp of reguler action for He/Xe/I₂ mixture / I.A. Hrabova, A.A. Heneral // Proc. of the fourth intern. Young scent. conf. on Appl. Phys., June 21-23, 2004, Kyiv, Ukraine; Taras Shevchenko National University of Kyiv, Faculty of Radiophysics, - Kyiv, 2004.- P. 215-216

31. Hrabova I.A. Emissions characteristics of plasma of bromine and helium-bromine mixture in VUV / I.A. Hrabova // Proc. of the fifth intern. Young scent. conf. on Appl. Phys., June 20-22, 2005. Kyiv, Ukraine; Taras Shevchenko National University of Kyiv, Faculty of Radiophysics. – Kyiv, 2005. - P. 187-188.

32. Грабова І.А. Характеристики електророзрядної лампи на суміші інертних газів з парами йоду і брому / І.А. Грабова // Конф. молодих учених і аспірантів. ІЕФ НАН України, 18-20 травня 2005 р. : Програма і тези доповідей. - Ужгород, 2005. - С. 109.

33. Hrabova I.A. UV-VUV broadband excimer-halogen lamp on Ar-Kr-Xe-Br₂ mixture / I.A. Hrabova, A.K. Shuaibov, L.L. Shimon // CEPAS-2005. Proc. of the Third Conference on the Elementary Processes in Atomic Systems. University of Miskolc, Hungary. 31 Aug. - 2 Sept. 2005 - Miskolc, Hungary, 2005. - P. 110.

34. Hrabova I.A. Electro-discharge excimer-halogens lamps on the basis of vapors of bromine and iodine with the guided spectral characteristics / I.A. Hrabova, L.L. Shimon, A.K. Shuaibov // Proc. of the VII International conference “Atomic and Molecular Pulsed Lasers”. 12-16 Sept. 2005 - Tomsk, Russia. - 2005. - P. 81.

35. Грабова І.А. Емісійні характеристики і фізичні процеси в бромовмісній плазмі малої щільності / І.А.Грабова, О.К. Шуаібов, Л.Л. Шимон // Міжнародний симпозіум “Резонансні явища в атомних системах (до 85-річчя від дня народження професора І.П. Запісочного)”. ІЕФ НАН України, 17-18 травня 2007 р.: Програма і тези доповідей. – Ужгород, 2007. - С. 40.

36. Hrabova I.A. Characteristics of the gas-discharge lamp of low pressure on the mixtures of krypton and argon with bromine vapour / I.A. Hrabova, A.K. Shuaibov, L.L. Shimon // Proc. of the VIII International conference. “Atomic and Molecular Pulsed Lasers”. 10-14 Sept. 2007 - Tomsk, Russia, 2007. - P. 86.