Tudomnyos Dik Konferencia Kermia fmhalogn lmpk fnytartsnak vizsglata

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 1 6/16/2021

Tartalomjegyzék • • Motiváció Kerámia fémhalogén lámpa Az égőtest falának feketedését okozó folyamatok Halogén körfolyamat Mérési módszerek Eredmények Konklúzió Következő lépések 2 6/16/2021

Motiváció GE Hungary Kft. Kerámia fémhalogén lámpa fénytartása 3 6/16/2021

Kerámia fémhalogén lámpa • Nagynyomású kisülőlámpa • Fényhasznosítás (80 -120 lm/W) • Színvisszaadási index (65 -90 Ra) 4 6/16/2021

Az égőtest falának feketedését okozó folyamatok Volfrám kiválása az elektródáról Párolgás, porlódás Transzport a fal felé Lerakódás a falra 5 6/16/2021

Halogén körfolyamat Halogén izzólámpa Regeneráló körfolyamat 6 6/16/2021

Halogén körfolyamat a kerámia fémhalogén lámpákban T. Russel, M. Rahmane, P. J. Meschter, G. W. Utterback, US Patent Application, 2009/0146571 A 1 Oxigén koncentráció növelése WO 3, higany-halogenid adalékok Kerámia falnál: WO 2 I 2 Elektródánál: WI, WI 2 7 6/16/2021

Secunder Ion Mass Spectroscopy (SIMS) Szekunder ionok a legfelső atomi rétegekből Szigetelő minta → Primer ionnyaláb semlegesítése (FAB) 8 6/16/2021

X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) Röntgen: 1000 -1500 e. V Fotoelektronok Kinetikus energia mérése Koncentráció Kötésállapot Felületérzékeny Felület tisztítása, mélységanalízis argon ionos porlasztással 9 6/16/2021

Vizsgált minták Volfrám kimutathatóságának vizsgálata (SIMS, SEM, AFM) 2000 óráig égetett lámpa (BSc szakdolgozat) 100 óráig égetett lámpa Hg. Br 2 halogén körfolyamatot elősegítő hatásának vizsgálata (XPS) 10 6000 óráig égetett lámpa 100 óráig égetett lámpa 6/16/2021

Volfrám kimutathatóság vizsgálata rövid ideig égetett lámpán (SIMS) 100 óráig égetett lámpa (égőtest széle) 11 6/16/2021

2000 és 100 óráig égetett lámpa összehasonlítása (SIMS, SEM, AFM) 183 W intenzitások (alumínium intenzitásra normálva): Intenzitás [cps] 12 100 óra (közép) 2000 óra (közép) 100 óra (szél) 2000 óra (szél) 3, 25· 10 -5 4, 5· 10 -4 1, 36· 10 -4 5, 8· 10 -4 6/16/2021

Hg. Br 2 halogén körfolyamatot elősegítő hatásának vizsgálata 13 6/16/2021

Volfrám koncentrációja a kerámia felületén (XPS) 6000 óra 100 óra Égőtest közepe Égőtest széle - 0, 2 - - 0, 3 1, 4 0, 1 0, 2 - 0, 6 - - 1, 4 2, 3 0, 1 0, 4 - 0, 7 - - 1, 6 2, 5 0, 1 0, 4 Kezdeti Hg. Br 2 -os [at%] Hg. Br 2 nélküli [at%] 5 perc porlasztás Hg. Br 2 -os [at%] Hg. Br 2 nélküli [at%] 30 perc porlasztás Hg. Br 2 -os [at%] Hg. Br 2 nélküli [at%] 14 6/16/2021

Spektrumot javító adalékok koncentriciói a kerámia felületén 5 perc porlasztás után (XPS) 6000 órát égetett lámpa Hg. Br 2 nélkül Hg. Br 2 -os 100 órát égetett lámpa Hg. Br 2 nélkül Hg. Br 2 -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 - - 2, 4 0, 7 0, 1 2, 3 - - I [at%] 15 6/16/2021

Volfrám kötésállapot vizsgálata (XPS) 100 óráig égetett, Hg. Br 2 nélküli lámpa égőtestének széle Kezdeti Fémes [%] 57, 2 Oxidos [%] 42, 8 5 perc porl. Fémes [%] 68, 8 Oxidos [%] 31, 2 30 perc porl. 16 Fémes [%] 51, 6 Oxidos [%] 48, 4 6/16/2021

Konklúzió A SIMS és az XPS egyedülállóan hatékony módszer a volfrám lerakódás kimutatására Különösen fontos a tesztelési idők lerövidítésére Igazoltam, hogy a Hg. Br 2 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 17 6/16/2021

Következő lépések A Hg. Br 2 vegyület hatásának további tanulmányozása Más halogén körfolyamatot serkentő vegyület hatásának vizsgálata Több Hg. Br 2 WO 3 Kerámia égőtest különböző felületkezelésének a hatása a volfrám lerakódására 18 6/16/2021

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 12 th 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”, 3 rd Conf. of the Visegrad Countries on Lighting, Brno, 2010 19 6/16/2021