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氣體放電光源

標籤:物理 光源

氣體放電光源是利用氣體放電發光原理製成的。
氣體放電光源是紫外輻射源迄今的主要形式,其電弧單位長度功率從0.1W/cm到400W/cm,輻射光譜範圍覆蓋紫外區域,效率最高達60%,壽命為100~1000小時。這類紫外輻射源中,電子在1V/cm到100V/cm的電場中加速,然後產生激發和電離,最後通過能級躍遷,輻射出紫外能量。
弧光燈適用的填充氣體範圍從氫氣到氙氣,包括汞-氬氣和鈉-氬氣。汞弧光是非常有效的紫外源,其大部分輸出在紫外波段(特別接近254nm)。氫和氘燈在紫外波段能產生強連續光譜,短波輸出主要受限於窗口的光源透過性能。
外界電場加速放電管中的電子,通過氣體(包括某些金屬蒸氣)放電而導致原子發光的光譜,如日光燈,汞燈,鈉燈,金屬鹵化物燈氣體放電有弧光放電和輝光放電兩種,放電電壓有低氣壓、高氣壓和超高氣壓 3種。弧光放電光源包括:熒光燈、低壓鈉燈等低氣壓氣體放電燈,高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈。此種光源具有分立的線狀譜。
正常狀態下氣體不是導體。當氣體原子受到具有一定能量的電子碰撞時會被激發和電離而發光。當放電電流很小時,放電處於輝光放電階段;放電電流增大到一定程度時,氣體放電呈低電壓大電流放電,這就是弧光放電。
我們可把氣體放電光源分為三類:
1) 低壓放電光源
燈內氣體的總壓強約1%大氣壓左右。
低氣壓放電光源有兩種:輝光放電光源(霓虹燈、氖燈等)和弧光放電光源(低壓鈉燈、熒光燈、紫外線燈合部分感應無極燈等)。
低壓氣體放電燈發光體較大,發光均勻。其工作電流較小,輝光放電燈在幾百毫安以內,弧光放電燈在1安培以內。燈功率因而也較小,一般在200瓦以內。低壓氣體放電燈從啟動方式看有冷陰極和熱陰極兩種。冷陰極燈不需預熱可直接高電壓啟動,如霓虹燈。熱陰極燈需進行預熱,當燈絲達到電子發射溫度時再啟動,如預熱式熒光燈,需配用適宜的啟動器進行預熱啟動。低壓氣體放電燈在燈點燃熄滅后一般可以立即再啟動點燃。
2) 高壓放電光源
燈內氣體的總壓強在1個~10個大氣壓。
光源有高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈和微波硫燈、長弧氙燈等。
高壓氣體放電燈工作電流可以較大,是大電流工作,因而燈功率可以做得較大。它不需預熱啟動,可配用適宜的觸發器直接啟動。但高壓氣體放電燈在燈點燃熄滅后一般不可以立即再啟動點燃,需間隔一段時間待燈冷卻后再啟動。
3) 超高壓放電光源
燈內的氣體總壓強大於10個大氣壓。
光源有超高壓氙燈、超高壓汞燈等。發光體較小,近似高亮度點光源,便於控光。
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