Оптичні характеристики випромінювання та параметри плазми бар’єрного розряду для суміші парів дийодиду, диброміду та дихлориду ртуті з гелієм
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe71.8.652Ключові слова:
наносекундний бар’єрний розряд, випромiнювання ексиплексних молекул, параметри плазми, моногалогениди ртутi, гелiйАнотація
Досліджено спектральні, енергетичні характеристики випромінювання та параметри плазми імпульсно-періодичного наносекундного бар’єрного розряду атмосферного тиску на суміші парів трьох дигалогенідів ртуті (HgI2/HgBr2/HgCl2) і гелію. Виявлено одночасне випромінювання спектральних смуг фіолетово-синього (λмакс. = 444 нм), синьо-зеленого (λмакс. = 502 нм) і зеленого (λмакс. = 557 нм) діапазонів спектра. Обговорено механізм утворення ексиплексних молекул моногалогенідів ртуті (HgI*, HgBr* і HgCl*). Встановлено константи швидкості збудження ексиплексних молекул моногалогенідів ртуті. Визначено оптимальні значення приведеної напруженості електричного поля, для яких спостерігається максимальна потужність випромінювання у фіолетово-синьому, синьо-зеленому й зеленому діапазоні спектра з максимумами емісії на довжинах хвиль: 444 нм, 502 нм і 557 нм. На основі проведених досліджень може бути створена нова ексилампа, що випромінює одночасно три спектральні смуги у видимому діапазоні, яка може бути використана: у наукових дослідженнях, медицині, для технологічного оновлення та розвитку парникового господарства, в біотехнології, для більш ефективного керування фотосинтезом, ростом і розвитком рослин і водоростей, а також для покращення технології опріснення морської води і енергоефективності методів сушіння в промисловості.
Посилання
1. G.Z. Zissis, S.K. Kitsinelis. State of art on the science and technology of electrical light sources: From the past to the future. J. Phys. D 42, 173001 (2009).
https://doi.org/10.1088/0022-3727/42/17/173001
2. U.K. Kogelschatz. Dielectric barrier discharges: their history, discharge physics and industrial applications. Plasma Chem. Plasma Process. 23, 1 (2003).
https://doi.org/10.1023/A:1022470901385
3. A.M. Boichenko, M.I. Lomaev, A.N. Panchenko et al. Ultraviolet and Vacuum Ultraviolet Excilamps: Physics, Engineering, and Applications (STT, 2011).
4. A.N. Malinin. Excitation of mercury monohalides in the plasma of pulse-periodic discharge in mixtures of mercury dihalides and rare gases. Laser Phys. 7, 1032 (1997).
5. A.N. Malinin. The main characteristics of the plasma of pulse glow discharge in mixtures of mercury dihalides and rare gases. Laser Phys. 8, 395 (1998).
6. A.A. Malinina, A.N. Malinin. Optical characteristics and parameters of gas-discharge plasma in a mixture of mercury dibromide vapor with neon. Plasma Phys. Rep. 39, 1035 (2013).
https://doi.org/10.1134/S1063780X13120052
7. A. Malinina. Diagnostics of optical characteristics and parameters of gas-discharge plasma based on mercury diiodide and helium mixture. Open J. Appl. Sci. 5, 826 (2015).
https://doi.org/10.4236/ojapps.2015.512079
8. A.A. Malinina, A.N. Malinin. Optical characteristics of a gas discharge plasma based on a mixture of mercury diiodide vapor, nitrogen, and helium. J. Appl. Spectrosc. 83, 592 (2016).
https://doi.org/10.1007/s10812-016-0333-y
9. A.O. Malinina, O.K. Shuaibov, O.M. Malinin. Mechanism of growth of the intensity of radiation emitted in the blue-violet spectral interval by gas-discharge plasma generated in the mixtures of mercury diiodide vapor, xenon, and neon. Ukr. Fiz. Zh. 62, 590 (2017) (in Ukrainian).
https://doi.org/10.15407/ujpe62.07.0594
10. A.A. Malinina, R.V. Hrytsak. Optical characteristics and parameters of gas-discharge plasma on mixtures of mercury dichloride vapor and neon. Probl. At. Sci. Technol. 4, 124 (2019).
https://doi.org/10.46813/2019-122-124
11. A.O. Malinina, O.K. Shuaibov, O.M. Malinin. Mechanism enhancing the emission power of gas-discharge lamps based on mixtures of neon, nitrogen, and mercury dichloride vapor in the blue-green spectral interval. Ukr. Fiz. Zh. 64, 803 (2019) (in Ukrainian).
https://doi.org/10.15407/ujpe64.9.803
12. A.O. Malinina, O.K. Shuaib. Radiation characteristics and parameters of gas-discharge plasma in a mixture of mercury dichloride vapor and nitrogen. Zh. Fiz. Dosl. 24, 1401 (2020) (in Ukrainian).
https://doi.org/10.30970/jps.24.1401
13. A.N. Malinin, K.B. Molnar, A.O. Malinina. Parameters of gas-discharge plasma of barrier discharge on mixtures of vapours of diiodide, dibromide and mercury dichloride with helium. Sci. Herald Uzhhorod Univ. Ser. Phys. 50, 1 (2021).
14. C. D'Avino, S. Gutiérrez, M.J. Feldhaus, M. Tomás-Gamasa, J.L. Mascareñas. Intracellular synthesis of indoles enabled by visible-light photocatalysis. J. Am. Chem. Soc. 146, 2895 (2024).
https://doi.org/10.1021/jacs.3c13647
15. Guangxin Lv, Yaodong Tu, J.H. Zhang, Gang Chen. Photomolecular effect: visible light interaction with air-water interface. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 121, e2320844121 (2024).
https://doi.org/10.1073/pnas.2320844121
16. Ming Zhang, Wei Liu, Cai-Jun Zheng, Kai Wang, Yi-Zhong Shi, Xing Li, Hui Lin, Si-Lu Tao, Xiao-Hong Zhang. Tricomponent exciplex emitter realizing over 20% external quantum efficiency in organic light-emitting diode with multiple reverse intersystem crossing channels. Adv. Sci. 6, 1801938 (2019).
https://doi.org/10.1002/advs.201801938
17. A.I. Efimov, L.P. Belorukova, I.V. Vasil'kova, V.P. Chechev. Properties of Inorganic Compounds (Khimiya, 1983).
18. R.W. Pearse, A.G. Gaydon. The Identification of Molecular Spectra (Chapman and Hall, 1963).
19. R.H. Huddlestone, S.L. Leonard. Plasma Diagnostic Techniques (Academic Press, 1965).
20. G.J.M. Hagelaar, L.C. Pitchford. Solving the Boltzmann equation to obtain electron transport coefficients and rate coefficients for fluid models. Plasma Sources Sci. Technol. 14, 722 (2005).
https://doi.org/10.1088/0963-0252/14/4/011
21. BOLSIG+. Electron Boltzmann equation solver. http://www.bolsig.laplace.univ-tlse.fr.
22. W.L. Nighan, R.T. Brown. Kinetic processes in the HgBr/HgBr2 dissociation laser. J. Appl. Phys. 53, 7201 (1982).
https://doi.org/10.1063/1.331616
23. V. Kushawaha, M. Mahmood. Electron impact dissociation of HgX2 (X = Cl, Br, I). J. Appl. Phys. 62, 2173 (1987).
https://doi.org/10.1063/1.339518
24. A.N. Malinin. Excitation of the B²Σ⁺1/2 state of mercury monohalides by electron impact. Laser Phys. 7, 1168 (1997).
25. M.I. Lomaev, V.S. Skakun, E.A. Sosnin, V.F. Tarasenko, D.V. Shitts, M.V. Erofeev. Excilamps: efficient sources of spontaneous UV and VUV radiation. Phys.-Usp. 46, 193 (2003).
https://doi.org/10.1070/PU2003v046n02ABEH001308
26. E.W. McDaniel, W.L. Nighan. Gas Lasers (Academic Press, 1982).
27. C.K. Rhodes. Excimer Lasers (Springer, 1979).
https://doi.org/10.1007/978-3-662-11716-3
28. M. Jakob. Ultraviolet absorption cross sections of HgI2, HgBr2, and tin(II) halide vapors. J. Chem. Phys. 64, 4976 (1977).
https://doi.org/10.1063/1.434681
29. A.N. Malinin, A.K. Shuaibov, V.S. Shevera. Dissociative excitation of the B²Σ⁺1/2 states of mercury monohalides by electron impact. Sov. J. Quantum Electron. 10, 1495 (1983).
30. W.L. Nighan, R.T. Brown. Kinetic processes in the HgBr(B→X)/HgBr2 dissociation laser. J. Appl. Phys. 53, 7201 (1982).
https://doi.org/10.1063/1.331616
31. A. Malinina. Optical Characteristics of Gas-Discharge Plasma in Mixtures of Mercury Dibromide Vapor with Gases (Cambridge Scholars Publishing, 2020).
https://doi.org/10.46813/2019-122-124
32. R.W. Waynant, J.G. Iden. HgX(B) radiative lifetime by fast photolysis of HgX2 (X = Br, I). Appl. Phys. Lett. 33, 708 (1978).
https://doi.org/10.1063/1.90509
33. V.V. Datsyuk, I.A. Izmailov, V.V. Naumov, A.V. Kochelap. Direct electron-impact mechanism of excitation of mercury monobromide in a double-pulse dielectric-barrier-discharge HgBr lamp. Plasma Sources Sci. Technol. 25, 015018 (2016).
https://doi.org/10.1088/0963-0252/25/4/045020
34. C. Roxlo, A. Mandl. Quenching kinetics for the HgBr*(B²Σ⁺1/2) and HgI*(B²Σ⁺1/2, C²Π1/2) states. J. Chem. Phys. 72, 541 (1980).
https://doi.org/10.1063/1.438940
35. A.A. Malinina, A.N. Malinin. Efficiency of quenching of the B²Σ⁺1/2 state of mercury monoiodide and monobromide by mercury dihalides in gas-discharge plasma in multicomponent mixtures of an exciplex radiation source. Opt. Spectrosc. 105, 32 (2008).
https://doi.org/10.1134/S0030400X08070060
36. R.W. Wadt. The electronic structure of HgCl and HgBr. Appl. Phys. Lett. 34, 658 (1979).
https://doi.org/10.1063/1.90627
37. V.V. Datsyuk, I.A. Izmailov, V.V. Naumov, V.A. Kochelap. Vibrational relaxation of excimers. Phys.-Usp. 41, 379 (1998).
https://doi.org/10.1070/PU1998v041n04ABEH000384
38. Y.P. Raizer. Gas Discharge Physics (Springer, 1991).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
