Kolozsi Zoltán Fizikus MSc 2. évf. (Alkalmazott fizika)

Az előadások a következő témára: "Kolozsi Zoltán Fizikus MSc 2. évf. (Alkalmazott fizika)"— Előadás másolata:

1 Tudományos Diák Konferencia Kerámia fémhalogén lámpák fénytartásának vizsgálata
Kolozsi Zoltán Fizikus MSc 2. évf. (Alkalmazott fizika) Konzulensek: dr. Tóth Zoltán (GE Hungary Kft.) Vargáné dr. Josepovits Katalin

2 Tartalomjegyzék Motiváció Kerámia fémhalogén lámpa
Az égőtest falának feketedését okozó folyamatok Halogén körfolyamat Mérési módszerek Eredmények Konklúzió Következő lépések

3 Motiváció GE Hungary Kft. Kerámia fémhalogén lámpa fénytartása

4 Kerámia fémhalogén lámpa
Nagynyomású kisülőlámpa Fényhasznosítás ( lm/W) Színvisszaadási index (65-90 Ra)

5 Az égőtest falának feketedését okozó folyamatok
Volfrám kiválása az elektródáról Párolgás, porlódás Transzport a fal felé Lerakódás a falra

6 Halogén körfolyamat Halogén izzólámpa Regeneráló körfolyamat

7 Halogén körfolyamat a kerámia fémhalogén lámpákban
Oxigén koncentráció növelése WO3, higany-halogenid adalékok Kerámia falnál: WO2I2 Elektródánál: WI, WI2 T. Russel, M. Rahmane, P.J. Meschter, G.W. Utterback, US Patent Application, 2009/ A1

8 Secunder Ion Mass Spectroscopy (SIMS)
Szekunder ionok a legfelső atomi rétegekből Szigetelő minta → Primer ionnyaláb semlegesítése (FAB)

9 X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)
Röntgen: eV Fotoelektronok Kinetikus energia mérése Koncentráció Kötésállapot Felületérzékeny Felület tisztítása, mélységanalízis argon ionos porlasztással

10 Vizsgált minták Volfrám kimutathatóságának vizsgálata (SIMS, SEM, AFM)
2000 óráig égetett lámpa (BSc szakdolgozat) 100 óráig égetett lámpa HgBr2 halogén körfolyamatot elősegítő hatásának vizsgálata (XPS) 6000 óráig égetett lámpa

11 Volfrám kimutathatóság vizsgálata rövid ideig égetett lámpán (SIMS)
100 óráig égetett lámpa (égőtest széle)

12 2000 és 100 óráig égetett lámpa összehasonlítása (SIMS, SEM, AFM)
183W intenzitások (alumínium intenzitásra normálva): 100 óra (közép) 2000 óra (közép) 100 óra (szél) 2000 óra (szél) Intenzitás [cps] 3,25·10-5 4,5·10-4 1,36·10-4 5,8·10-4

13 HgBr2 halogén körfolyamatot elősegítő hatásának vizsgálata

14 Volfrám koncentrációja a kerámia felületén (XPS)
6000 óra 100 óra Égőtest közepe Égőtest széle Kezdeti HgBr2-os [at%] - 0,2 HgBr2 nélküli [at%] 0,3 1,4 0,1 5 perc porlasztás 0,6 2,3 0,4 30 perc porlasztás 0,7 1,6 2,5

15 Spektrumot javító adalékok koncentriciói a kerámia felületén 5 perc porlasztás után (XPS)
6000 órát égetett lámpa 100 órát égetett lámpa HgBr2 nélkül HgBr2-os Közép Szél Ce [at%] 0,9 1,0 1,5 2,3 - Na [at%] 6,3 2,6 0,6 0,2 Sr [at%] 0,3 I [at%] 2,4 0,7 0,1

16 Volfrám kötésállapot vizsgálata (XPS)
100 óráig égetett, HgBr2 nélküli lámpa égőtestének széle Kezdeti Fémes [%] 57,2 Oxidos [%] 42,8 5 perc porl. 68,8 31,2 30 perc porl. 51,6 48,4

17 Konklúzió A SIMS és az XPS egyedülállóan hatékony módszer a volfrám lerakódás kimutatására Különösen fontos a tesztelési idők lerövidítésére Igazoltam, hogy a HgBr2 hatékony vegyület a halogén körfolyamat kerámia falat tisztító hatásának növelésére Csökkenti a volfrám lerakódást Megállapítottam, hogy a volfrám a felületen többféle kötésállapotban van jelen Adalékok is kimutathatóak, így lehetőség van a körfolyamat pontosabb megismerésére

18 Következő lépések A HgBr2 vegyület hatásának további tanulmányozása
Több HgBr2 Más halogén körfolyamatot serkentő vegyület hatásának vizsgálata WO3 Kerámia égőtest különböző felületkezelésének a hatása a volfrám lerakódására

19 Köszönöm a figyelmet! Z. Tóth, T. Russel, Z. Kolozsi, V. K. Josepovits, „Surface analitycal investigation of the Tungsten build-up in Ceramic Metal Halide lamps”, Proc. of 12th Int. Symp. of the Sci. and Techn. of Light Sources” Eindhoven, 2010, 131. Z. Tóth, T. Russel, Z. Kolozsi, V. K. Josepovits, „Development of Ceramic Metal Halide Lamps with Ultra Lumen Maintenance and Reliability”, 3rd Conf. of the Visegrad Countries on Lighting, Brno, 2010