Способ получения радикалорекомбинационной люминесценции и люминесцентный источник света в верхней атмосфере
Изобретение относится к светотехнике. Техническим результатом изобретения является оптическое излучение в верхней атмосфере, полученное без применения специальных источников энергии. Результат достигается помещением люминофора в верхнюю атмосферу. Оптическое излучение возникает в процессе рекомбинации на поверхности люминофора свободных атомов и радикалов, входящих в состав верхней атмосферы. 2 с.п. ф-лы, 3 табл., 1 ил.
Изобретение относится, преимущественно, к области светотехники и может быть использовано для освещения элементов космических аппаратов, а также для световой сигнализации.
Для получения радикалорекомбинационной люминесценции необходимо иметь люминофор и свободные атомы или радикалы, рекомбинация которых на поверхности люминофора получения радикалорекомбинационной люминесценции для получения свободных атомов и радикалов применяются различные методы разложения молекул газа, описанные в [1, 2]. Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения радикалорекомбинационной люминесценции в результате взаимодействия люминофора и атомов водорода, полученных методом диссоциации молекул водорода на нити накала лампы [1] . Существенными недостатками известных способов являются: необходимость применения устройств разлагающих молекул газа на свободные атомы и радикалы, большие энергетические затраты и незначительное количество получаемых свободных атомов и радикалов (до 15% [3]), вследствие чего эффективность источников света, использующих радикалорекомбинационную люминесценцию, низка. Техническим результатом изобретения является оптическое излучение в верхней атмосфере, полученное без применения специальных источников энергии. В изобретении предлагается для получения эффекта радикалорекомбинационной люминесценции использовать свободные атомы и радикалы, находящиеся в верхней атмосфере. Состав верхней атмосферы представлен в таблице 1 [4]. Эффект радикалорекомбинационной люминесценции возникает при взаимодействии люминофора с основными компонентами верхней атмосферы; O, N, NO. При движении в атмосфере тел, размеры которых меньше длины свободного пролета частиц, составляющих атмосферу, температура, плотность, давление, химический состав набегающего потока изменяться не будет и при расчетах интенсивности радикалорекомбинационной люминесценции можно использовать данные табл. 1. Интенсивность радикалорекомбинационной люминесценции равна [2]: I= BN, (1) где B - квантовый выход люминофора; N - число молекул, образующихся на поверхности люминофора в результате рекомбинации за 1 сек; I - интенсивность радикалорекомбинационной люминесценции в квант/сек. Величину N находят используя выражение N = ngSVcos, (2) где n - концентрация атомов; V - скорость взаимодействующих атомов относительно люминофора; S - площадь поверхности люминофора; g - коэффициент рекомбинации атомов;- - угол между нормалью к поверхности люминофора и его вектором скорости. Скорость атомов взаимодействующих с люминофором находится как сумма тепловой скорости атома и скорости люминофора:
V = Vt + Vл, (3)
где Vt - проекция тепловой скорости атомов на ось, коллинеарную вектору скорости люминофора;
Vл- скорость люминофора. Вследствие изотропности теплового движения атомов, равновероятно наличие атомов с отрицательными и положительными значениями Vt. Поэтому выражение (2) удобнее представить в следующем виде
где Vср+ - среднее значение положительных величин Vt;
Vср- - среднее значение отрицательных величин Vt. Преобразуя (4), получим
Функция распределения по проекциям скоростей равна [5]:
где k - постоянная Больцмана;
T - температура;
m - масса атома или радикала. Тогда
а выражение (5) приобретает вид:
Из выражения (9) видно, что радикалорекомбинационная люминесценция возникает при любом, в том числе и нулевом, значении скорости люминофора. Однако, для увеличения интенсивности люминесценции, скорость люминофора необходимо увеличивать. В отличие от известного источника света [1] предлагаемое устройство не имеет источника энергии и состоит из поверхности, на которую нанесен слой люминофора. Поверхность движется в верхней атмосфере таким образом, что атомы и свободные радикалы набегающего потока верхней атмосферы взаимодействуют с люминофором (табл. 1 - 3). Принцип работы устройства поясняется чертежом. Интенсивность излучения предлагаемого источника света рассчитаем на примере плоской поверхности площадью 1 м2, покрытой Al2O3, движущейся на высоте 200 км со скоростью 7 км/с. Вектор скорости поверхности совпадает с ее нормалью. Будем считать, что люминесценция возникает только при рекомбинации на поверхности люминофора атомов азота. Для этих условий интенсивность радикалорекомбинационной люминесценции составит 1012 квант/с, а поток излучения, созданный источником света, будет равен 310-9 Вт. Литература. 1. Патент США, кл. 2, 920, 222, 1960. 2. Ф. Ф.Волькенштейн, А.Н.Горбань, В.А.Соколов Радикалорекомбинационная люминесценция полупроводников. - М.: Наука, 1976, - 278 с. 3. Д.П.Попов, канд. дисс., ТГУ, Томск, 1972. 4. Дж.Мартин, Вход в атмосферу. - М.: Мир, 1969, - с.320
5. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. Справочник по физике. М., Физматгиз, 1963, - 848 с.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
Похожие патенты:
Световой прибор для облучения растений // 2126190
Газоразрядный прибор излучения // 2123217
Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к газоразрядным приборам, и может быть использовано в качестве индикаторов электрических сигналов или напряжений, освещения служебных, бытовых и производственных помещений, а также для вывода знаковых и цветовых сигналов в устройствах и табло промышленной, производственной и рекламной информации
Газоразрядный прибор излучения // 2123217
Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к газоразрядным приборам, и может быть использовано в качестве индикаторов электрических сигналов или напряжений, освещения служебных, бытовых и производственных помещений, а также для вывода знаковых и цветовых сигналов в устройствах и табло промышленной, производственной и рекламной информации
Газоразрядная лампа // 2120152
Изобретение относится к области физики газоразрядной плазмы и может быть использовано преимущественно при создании источников света с заданным спектральным составом излучения и широким полем облучения
Бактерицидный аппарат // 2119209
Изобретение относится к устройствам для стерилизации воздушных или водных сред путем воздействия на них ультрафиолетового излучения
Химический источник света // 2091663
Изобретение относится к химическим источникам света (ХИС), основанные на свечении хемилюминесцентного раствора, и может быть использовано в качестве средств аварийного освещения под водой, на объектах с нормальным и повышенным давлением, а также для обозначения предметов под водой
Светильник // 2016352
Изобретение относится к светотехнике, в частности к люминесцентным светильникам
Люминесцентный светильник // 2016351
Изобретение относится к светотехнике, в частности к люминесценным источникам света
Осветительное устройство // 2015446
Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано в помещениях, не требующих высокой освещенности
Химическое осветительное устройство // 1838718
Сигнальное устройство // 1787235
Химический источник света // 1751590
Изобретение относится к светотехнике, в частности к средствам подводного освещения с помощью химических источников света
Люминесцентный источник света // 1686251
Изобретение относится к светотехнике, в частности к источникам света с большим содержанием ультрафиолетовой компоненты , предназначенным для настройки и испытания высокочувствительных фотометрических устройств в астрономии
Безэлектродная люминесцентная лампа // 1032269
Электролюминесцентный источник света // 2175468
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании электролюминесцентных источников света различных модификаций, например, в устройствах отображения информации, осветительных устройствах