ELEARNING.SK | PR SPRÁVY | GSGROUP | NAJDES.SK | BRIGÁDY, PRÁCA | GLOBALOFFICE.SK | REGISTRAČNÉ VIRTUÁlNE SÍDLO FIRMY | MINCE | CMS | ESHOP | TESTIVA
Prihlásenie:
>Staňte sa redaktorom eQuark.sk

eQuark.sk

Anketa

Ak by ste o tom mohli rozhodnúť práve vy, zaradili by ste Pluto opäť medzi planéty?

Quark

Naozaj je v plazmovej lampe plazma?

14.1.2009 15:24:41 | * q
| Počet zobrazení: 4283x

Odpovedá Peter Kluvánek

 

Plazmové lampy sú efektným svetelným zdrojom. Zvyčajne sú to sklené gule naplnené zmesou inertných plynov pri nižšom tlaku, napájané vysokofrekvenčným (10 – 35 kHz) zdrojom vysokého napätia (2 – 5 kV). Princíp plazmovej lampy (PL) objavil už Nicola Tesla v roku 1894, no tak, ako ju poznáme, ju prvýkrát vyrobil Bill Parker z Massachusettského technologického inštitútu (MIT) v roku 1970. Jej postupné zdokonaľovanie mu trvalo 20 rokov.
Plazma je plyn obsahujúci nabité častice: elektróny a ióny. Známa je aj ako štvrté skupenstvo hmoty a vo vesmíre sa hojne vyskytuje vo hviezdach. Tam vzniká vďaka vysokým teplotám. Pri nich je energia pohybu častíc v plyne taká vysoká, že sa ionizujú vzájomnými zrážkami, čiže vyrazia z elektrónového obalu atómov aspoň jeden elektrón.
V PL vytvárame plazmu silným elektrickým poľom. Menšia guľôčka v strede PL je elektróda. Z nej sa pri dostatočnom napätí uvoľňujú elektróny do okolitého plynu. Elektrické pole elektróny ďalej urýchľuje. Pri zrážkach odovzdávajú časť svojej kinetickej energie atómom plynu. Ak je odovzdaná energia dostatočná, dochádza k excitácii (vybudeniu) atómov, prípadne k ich ionizácii. Elektróny uvoľnené pri ionizácii ďalej ionizujú okolité atómy. Prebiehajú aj opačné procesy zachytenia elektrónov na iónoch a atómoch. Po istom čase sa v plazme ustáli rovnováha v priemernom počte zachytených a uvoľnených elektrónov. Elektrické pole pôsobí aj na ióny. Tie však majú hmotnosti tisíckykrát vyššie ako elektróny a urýchľujú sa na oveľa nižšie rýchlosti. K ionizácii a excitácii tak dochádza najmä vďaka elektrónovo-atómovým zrážkam. Plazma je chemicky veľmi aktívna. Preto sa ako náplň do PL používa zmes inertných plynov – neón, hélium, xenón, kryptón,... Inak by častice plazmy veľmi rýchlo zreagovali s materiálom PL.
Charakteristické svetelné vlákna medzi vnútornou elektródou a vonkajším skleným plášťom PL vznikajú pri deexcitácii atómov. Elektrón z plazmy pri excitácii odovzdá časť svojej energie elektrónu v atóme. Spôsobí tým jeho prechod na hladinu s vyššou energiou, ktorá je nestabilná. Elektrón sa potom v krátkom čase vráti na pôvodnú hladinu (deexcitácia) a rozdiel energií vyžiari vo forme fotónu. Pri vhodnom rozdiele energií hladín je vyžiarený fotón viditeľného svetla. Hodnoty energií hladín sú kvantované, takže vyžiarené fotóny majú len určitú energiu, a teda len určitú farbu (vlnovú dĺžku) charakteristickú pre daný typ atómu. Ak by sme chceli zmeniť farbu svetla, museli by sme plazmovú lampu naplniť iným plynom (alebo zvýšiť napätie – došlo by k obsadeniu väčšieho množstva excitovaných hladín).
Procesy ionizácie a excitácie sú náhodné. Prečo teda v PL vidíme stabilné svetelné vlákna pomaly meniace svoju polohu a nie náhodné iskrenie? Dôležitú úlohu tu zohráva tlak plynu. Čím je tlak nižší, tým jednoduchšie „vyrobíme“ plazmu. Elektróny totiž prejdú dlhšiu dráhu medzi zrážkami, čím získajú vyššiu energiu od elektrického poľa. Stačilo by preto menšie napätie. Pri príliš nízkom tlaku by však plazma začala svietiť v celom objeme lampy (nijaké vlákna). Pri príliš vysokom tlaku by bolo treba veľmi veľké napätie a opäť by nevznikli stabilné vlákna. Tlak plynu v PL je preto vyladený asi na 260 – 1 000 Pa (asi 3/1 000 – 1/100 atmosférického tlaku). Pri tomto tlaku sú v PL obrovské množstvá atómov (viac ako 2 500 atómov na hrúbku ľudského vlasu), takže k zrážkam elektrónov s atómami dochádza pomerne často. Nevyhnutné je preto napätie 2 000 – 10 000 V, aby dochádzalo k ionizácii atómov. Na začiatku sú procesy ionizácie a excitácie v plazme náhodné. Vďaka uvoľneným elektrónom však tečie v oblasti, kde prebieha ionizácia, silnejší prúd a je tam nižší elektrický odpor. Navyše dochádza k zahrievaniu a horúci plyn stúpa od elektródy smerom k vonkajšiemu obalu PL, sledujúc zároveň aj elektrické pole. V pôvodne homogénnom plyne tak vznikajú teplejšie ionizovanejšie oblasti s nižším odporom. Do nich je „pumpovaných“ viac elektrónov ako do okolitého plynu, vďaka čomu viac žiaria. To je forma pozitívnej spätnej väzby, ktorá vytvára a udržuje svetelné vlákna.
PLje v podstate kondenzátor. Jedna elektróda je v jej strede, druhá sa nachádza v jej podstavci spolu s ostatnou elektronikou. Aby kondenzátorom mohol tiecť prúd a  medzi jeho elektródami bolo napätie postačujúce na ionizáciu, potrebujeme na jeho elektródy priviesť vysoké napätie s čo najvyššou frekvenciou. Elektróny tak prechádzajú tam a späť medzi elektródou a vonkajším skleným obalom lampy. Frekvencia poľa v PL musí byť o to vyššia, že jej elektródy sú oveľa ďalej než elektródy bežného kondenzátora. V podstate je plazmová lampa anténou vysielajúcou do svojho okolia elektromagnetické pole. Kým pohyb elektrónov je obmedzený sklenou stenou, pole preniká voľne do priestoru.
Intenzita poľa v priestore okolo PL postačuje dokonca na zažatie výbojky. Ľahko sa tiež dá presvedčiť, že vodivé objekty v okolí PL vplývajú na jej pole. Menia jeho tvar, a tým sa mení aj poloha, počet a intenzita jednotlivých svetelných vlákien v lampe. Dotyk ruky môže spôsobiť, že v PL bude len jedno jasné vlákno od elektródy k ruke. Netreba sa báť, elektrický prúd vybudený poľom PL prechádza len tenkou vrstvou pokožky. Nebezpečnejšie môže byť, ak sa do blízkosti PL (alebo priamo do kontaktu s ňou) dostanú kovové predmety. Elektróny v nich kmitajú s frekvenciou poľa, čím sa tieto predmety zahrievajú. Môže tiež dochádzať ku skratom, či iskreniu. Nie je preto vhodné dávať PL blízko elektrospotrebičov. Ak dáte k plazmovej lampe nos, zacítite typický zápach ozónu. Ten vzniká pôsobením jej elektromagnetického poľa. Ozón vo vysokých koncentráciách môže byť pre človeka nebezpečný. Je teda vidieť, že pri používaní PL treba dodržiavať isté pravidlá, aby nedošlo k jej poškodeniu, prípadne k škodám v jej okolí.

Zdieľaj článok
 
Hodnotenie: 2,55
Príspevok na titulke

Vyberte článok na titulku kliknutím na linku

 

www.brigada.sk - brigády, brigáda, práca, zamestnanie www.najdes.sk - katalóg, portál, vyhľadávač www.equark.sk - veda, výskum, technika www.uvery.sk - úvery, pôžičky, hypotéky www.elearning.sk - elearning, LMS, vzdelávanie, kurzy, elektronické vzdelávanie www.globaloffice.sk - registračné sídlo, virtuálna adresa a kancelária www.globalhosting.sk - domény, doména, webhosting, hosting www.globalweb.sk - CMS, WCMS, redakčný systém, publikačný systém www.globalshop.sk - internetový obchod, eshop, e-commerce Global Services Slovakia s.r.o. - www.gsgroup.sk, informačné systémy, portálové riešenia, intranety, web dizajn

Generuje redakčný CMS systém GlobalWeb spoločnosti Global Services Slovakia s.r.o.