Чисельне моделювання основних параметрів газорозрядної плазми на суміші парів дийодиду ртуті та аргону

Abstract

Чисельним моделюванням визначені функції розподілу та середні енергії еле-ктронів, питомі втрати потужності розряду на електронні процеси, а також константи швидкостей процесів пружного і не пружного розсіяння електронів на компонентах робочої суміші в залежності від величини приведеної напру-женості електричного поля в газорозрядній плазмі на суміші парів дийодиду ртуті та аргону. Встановлено значення приведеної напруженості електричного поля при якому питома потужність розряду досягає максимального значення при збудженні ексиплексної молекули монойодиду ртуті.

Численным моделированием определенны функции распределения и средние энергии электронов, удельные потери мощности разряда на электронные про-цессы, а также константы скоростей процессов упругого и не упругого рассея-ния электронов на компонентах рабочей смеси в зависимости от величины приведенной напряженности электрического поля в газоразрядной плазме на смеси паров дийодида ртути и аргона. Установлено значение приведенной на-пряженности электрического поля при котором удельная мощность разряда достигает максимального значения при возбуждении эксиплексных молекул монойодида ртути.

Introduction: In our previous studies have been found that in barrier discharge plasma based on mercury diiodide vapor with neon mixture mercury monoiodide exciplex molecules are formed. Emission of these molecules is occurring in violet - blue spectral range (λmax. = 444 nm) and have been revealed that only a mixture of mercury diiodide vapor with helium is more efficient (radiation power in spectral band with a peak wavelength 444 nm. Purpose: The aim of research was to determine the plasma parameters in mixtures as mercury diiodide vapor with argon. Methods: Plasma parameters were determined numerically based on the electron energy distribution function (EEDF) in discharge. EEDF was determined by solving the kinetic Boltzmann equation in two-terms approximation using well-known pro-gram "Bolsig +". Based on EEDF: mean electron energies, specific power losses of electrical discharge and rate constants of elastic and inelastic scattering of electrons on mercury diiodide and argon atoms as a function of the reduced electric field were identified. Results: Established: electron energy distribution functions, mean electron energies, specific losses of discharge power on electronic processes and rate constants of pro-cesses: elastic and inelastic scattering of electrons on the components of the mixture depending on the value of the reduced electric field. For mercury diiodide vapor and argon mixture portion of discharge power, that is spent on the process of mercury monoiodide molecules excitation reached a maximum of 99% at the value of the pa-rameter E/N equal to 15 Td for B2Σ+1/2 electronic state. The rate constant of B2Σ+1/2 –state excitation is equal to 1·10-24 – 1,6·10-17 м3/c for the reduced electric field E/N = 15 - 100 Td. Conclusion: The numerical simulation results give the reason to conclude about the possibility to increase the radiation power in the violet-blue spectral range of the multi-wavelength DBD-driven exciplex lamp based on a mixture of the mercury di-iodide vapours and argon by means of the reduction of the parameter E/N to the val-ue of 15 Td.