|
Untitled Document
Een tl-buis als sfeerlicht
Gasontladingen/Brigit Span
Foto/Bram Saeys
Een fluorescentielamp die in lichtintensiteit en kleur kan
veranderen. Dat is in het kort het onderwerp waar natuurkundig
ingenieur Leon Bakker vier jaar aan heeft gewerkt bij de groep
Elementaire Processen in Gasontladingen (EPG) van professor Gerrit
Kroesen. "De kleur van licht heeft een behoorlijke invloed
op de gemoedstoestand van mensen", weet de promovendus. Doel
van zijn onderzoek is het bestuderen van de gasontlading in een
fluorescentielamp met twee knoppen: een voor intensiteit en een
voor de kleurtemperatuur, de tint wit. "De kleur van een
tl-buis of spaarlamp moet van hard wit naar oranje-geel veranderd
kunnen worden en de sfeer van kaarslicht evenaren."
De nuance in wit van verlichting heeft een psychologisch effect
op mensen. Een standaard fluorescentielamp (een tl- of spaarlamp)
heeft een koude uitstraling. Een gloeilamp daarentegen geeft een
warme indruk. Als je een gloeilamp aan hebt, kun je bij wijze
van spreken de verwarming wat lager zetten, omdat mensen het gloeilamplicht
als warm ervaren. Toch hebben beide tinten wit hun eigen voordeel.
Daarom is een lamp die tijdens gebruik van kleur kan veranderen
interessant. Leon Bakker heeft zo'n lamp wetenschappelijk onderzocht
tijdens zijn promotie. Hij heeft onderzoek gedaan naar de mogelijkheid
om fluorescentielicht van kleur te veranderen. Een onderwerp waar
hij in 1997 op afstudeerde. "Na mijn afstuderen werd gevraagd
of ik verder wilde werken aan het onderwerp. Het leuke aan dit
onderwerp is dat je iedereen kunt uitleggen wat het uiteindelijke
doel is. Bovendien kreeg ik veel vrijheid om zelf richting te
geven aan het onderzoek", zegt Bakker, zittend in een laboratorium
in N-laag. Deze ruimte, waar een Thomson-opstelling staat waarmee
de snelheid van elektronen gemeten kan worden, is het laatste
jaar eigenlijk verworden tot het kantoor van Bakker.
Sterke punt
De promotie van Bakker borduurde voort op een Japanse fluorescentielamp
die van kleur kan veranderen. "Het principe van de lamp werkte
wel, maar het kostte veel vermogen om de kleur van de lamp te
veranderen. Dan is een tl-buis niet meer interessant, want het
sterke punt van tl-buizen is juist de efficiëntie."
Bakker onderzocht de lamp en de werking ervan. "In een fluorescentielamp
wordt een plasma gecreëerd, dat is een gas met geladen deeltjes
(ionen en elektronen). De elektronen worden versneld in een elektrisch
veld en die botsen dan onder andere met de kwikatomen in de buis.
Door deze botsingen worden de kwikatomen aangeslagen, waarna ze
vervallen onder uitzending van UV- straling. Door het poeder dat
op de binnenwand van de lamp zit, wordt die UV-straling omgezet
tot zichtbaar licht. Naast kwik zit er ook een edelgas zoals neon
in de lamp. Dit edelgas wordt niet aangeslagen omdat de elektronen
daar te weinig energie voor hebben." Dit geldt voor een normale
fluorescentielamp. Wat Bakker wilde, was het uitgezonden licht
kunnen laten veranderen van kleur. "Een manier om de kleur
te veranderen is het aanslaan van de neonatomen, maar daar heb
je heel veel energie voor nodig. In mijn onderzoek is het plasma
zo beïnvloed dat de neonatomen ook aangeslagen worden. Het
aantal elektronen met hoge snelheid is verhoogd. Door selectief
neon aan te slaan, kun je het karakteristieke rode licht van neon
toevoegen aan het spectrum van de lamp."
Om de snelheid van elektronen te kunnen meten, bouwde Bakker Thomsonverstrooiingsopstelling
in een laboratorium in N-laag. Met behulp van deze opstelling
wordt een laserstraal door het plasma geschoten, en wordt het
licht, dat door de vrije elektronen van richting wordt veranderd,
gemeten. Dit licht is het zogenoemde Thomsonverstrooiingssignaal.
"Dat signaal is zeer zwak." Om het signaal toch te kunnen
meten, heeft Bakker samen met een groepstechnicus, de faculteitswerkplaats
Natuurkunde en de Gemeenschappelijke Technische Dienst (GTD) enkele
aanpassingen gemaakt aan de opstelling, zoals het toevoegen van
een natrium-absorptiecel die ongewenst licht wegfiltert en het
Thomsonsignaal doorlaat. Na tweeënhalf jaar bouwen is de
eerste meting gedaan. "Ondertussen zocht ik verder naar andere
opties om de kleur van de lamp te kunnen veranderen. In een normale
fluorescentielamp slaan de elektronen alleen de kwikatomen aan,
omdat daarvoor veel minder energie nodig is dan voor de aanslag
van neon. Als je het kwik er echter uithaalt, krijgen de elektronen
zoveel energie dat ze ook de neonatomen kunnen aanslaan. Voor
het weghalen van kwik kan een oud gasontladingsprincipe gebruikt
worden: radial kataforese. Zo kun je neonstraling toevoegen aan
het uitgezonden licht."
Octrooi
Deze manier van neonstraling toevoegen was zo nieuw dat er octrooi
op is aangevraagd. Dit octrooi is inmiddels overgenomen door Philips.
"Naar wat ik heb begrepen, is het vrij bijzonder dat je tijdens
een promotie een octrooi aanvraagt, maar veel geld heeft het niet
opgebracht. De kosten van het onderzoek zijn in ieder geval veel
hoger dan de opbrengsten.", zegt Bakker. Wat er met 'zijn'
lamp gaat gebeuren, weet hij nog niet. "Hoe lang het duurt
en of deze lamp daadwerkelijk op de markt komt, weet ik niet.
Het is een heel speciale markt. Voor thuiswerkers is deze lamp
bijvoorbeeld ideaal. Het harde tl-licht lijkt op zonlicht, daardoor
blijf je beter wakker. En 's avonds verander je de kleur en zit
je tenminste niet in het ongezellige licht van een normale tl-bak."
Overigens is het zo dat mannen en vrouwen anders reageren op gekleurd
licht. Het toepassen van gekleurd licht heeft een ander effect
op de beide seksen. "Hoe het precies zit, daar heb ik me
niet in verdiept."
De fluorescentielamp van Bakker is nu zover dat ie wetenschappelijk
gezien af is. "Dit concept kan zo naar de ontwikkelafdeling
van Philips, waar de resterende technische problemen opgelost
kunnen worden. Ik heb in ieder geval een zo compleet mogelijk
beeld van de gasontlading in de fluorescentielamp proberen te
krijgen." Het onderzoek van Bakker is bekostigd door de Stichting
Technische Wetenschappen (STW) en Philips leverde de lampen en
armaturen. De laatste is tevens de nieuwe werkgever van Bakker;
op 1 januari begint hij bij Philips Research.
Kleuterschool
De stellingen van Bakker zijn, naast natuurlijk de stellingen
over zijn onderzoek, actueel en breed maatschappelijk gericht.
Naast zijn studie Natuurkunde heeft hij de propedeuse gehaald
voor Psychologie aan de KUB in Tilburg. "Dat geeft een andere
kijk op onderzoek en alles wat ik hier doe, daar heb ik veel van
geleerd." Over deze studie gaat een stelling. Een andere
zinspeelt op zijn functie van penningmeester die hij een jaar
lang tijdens zijn studie heeft bekleed bij het Eindhovens Studenten
Corps. Hij beschouwt dit bestuurswerk als een soort multidisciplinair
project. "Ik wilde mijn stellingen zo persoonlijk mogelijk
maken en ook wat breder dan alleen mijn vakgebied en studie. De
stellingen waren echter een beetje het laatste werk, eigenlijk
geef je er dan te weinig aandacht aan." Ook de invoering
van de Euro en Big Brother ontkomen niet aan Bakkers 'stellingdrift'.
Op de voorkant van zijn proefschrift, dat de naam 'Plasma control
of the emission spectrum of mercury-noble-gas discharges' draagt,
staat een kinderlijke tekening van een kind met drie ballonnen
in de hand. "Dat is een tekening die ik vroeger op de kleuterschool
heb getekend. Ik vond het gewoon een leuke tekening en heb tot
nu toe alleen maar positieve reacties er op gekregen. Een aantal
mensen vond het wel gewaagd om een kindertekening op een proefschrift
te zetten. Maar de inhoud is toch al serieus genoeg?" De
boekenlegger (de uitnodiging voor de receptie) toont overigens
dezelfde tekening, maar dan zijn de ballonnen losgelaten. "Dan
is de verdediging voorbij en is het feest", zo luidt de verklaring
van Bakker./.
|
