4.1气体放电灯基本原理

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第四章 气体放电的基本原理,光源原理与设计,气体放电的基本原理,1,4.1 气体放电的辐射,光源原理与设计,气体放电的基本原理,诸定昌,2,自持放电条件,(e -1)=1,d,V,A,d,光源原理与设计,气体放电的基本原理,诸定昌,K,A,3,一. 辐射的形成方式,1. 激发态粒子回到低能级态(基态)时的自发,(受激)辐射线光谱E=h,2. 正负带电粒子的复合辐射 连续谱,3. 带电粒子的减速产生的轫致辐射,光源原理与设计,气体放电的基本原理,诸定昌,4,二. 线光谱,h,nm,=E,n,-E,m,=eV,nm,=hc/,nm,nm,=1239/V,nm,VV ,nm,nm,E,0,E,m,E,n,E,光源原理与设计,气体放电的基本原理,诸定昌,h,mn,h,n0,5,1. 不同元素的能级不同，其辐射的波长不同,选择性强,2. 共振辐射的效率(特别是第一共振态)最高,3. 能级之间的跃迁服从选择定则,4. 线光谱辐射的功率密度Pnm,光源原理与设计,气体放电的基本原理,诸定昌,6,定义 P,nm,=,n,n,A,nm,h,nm,An,m,从nm跃迁几率,LTE下,n,n,由Boltzmann分布描述,n,n,=,n,0,g,n,g,0,exp(- ),E,n,KT,P,nm,=,n,0,g,n,g,0,A,nm,h,nm,exp(- ),KT,E,n,P,nm,：压力p(,n,0,)，温度 T，能级性质(E,n,A,nm,),光源原理与设计,气体放电的基本原理,诸定昌,7,5. 可见辐射的E范围,E E,n,-E,m,E1239,380780,E1.7ev(780nm)3.2ev(380nm),光源原理与设计,气体放电的基本原理,诸定昌,8,三. 分子的带状光谱,EEeEvEr,EEeEvEr,=,E,h,EeEvEr,h,=,光源原理与设计,气体放电的基本原理,诸定昌,9,以E e为主,分辨率不高时，为带状光谱,分辨率高时，有很多条谱线,大部分光谱在可见区及紫外区Ra,气体放电灯矛盾：光效和显色性,热辐射光源矛盾：光效和寿命,光源原理与设计,气体放电的基本原理,诸定昌,10,四. 连续光谱,e +AA+E,a) h,=E =E,i,-E,m,+,1,2,m,e,v,e,2,V,e,=0为连续谱,E,Ei,Em,1,2,m,e,v,e,2,光源原理与设计,气体放电的基本原理,诸定昌,1. 复合辐射（f-b跃迁）,11,因为慢电子浓度高(maxwell)而且更容易与,正电子复合,当v=0时,0,=,E,i,-E,m,h,为频率下限,c) 辐,射总功率,P,cr,Z,n,e,T,e,4,2,-3/2,光源原理与设计,气体放电的基本原理,诸定昌,b) 连续谱的特征,E,Em,En,h,h,0,f-b,f-f,m,e,v,e,2,- m,e,v,e,2,m,e,v,e,2,1,2,1,2,1,2,12,2. 轫致辐射(f-f跃迁),e+A,+,A,+,+e+E,a) h,=,1,2,m,e,(V,e,-V,e, ),b) 可证 P,cb,Z,n,e,T,e,2,2,2,2,-1/2,光源原理与设计,气体放电的基本原理,诸定昌,13,3.连续光谱产生的特点,a)高气压大电流密度放电下，有强的连续光谱,b)放电蒸汽元素的Z越大，连续光谱越强，且,以复合辐射为主,c)高温下，连续光谱以轫致辐射为主高,光源原理与设计,气体放电的基本原理,诸定昌,14,五. 气体放电光源辐射的特点,1. 工作温度不受灯丝材料性质的限制,2. 辐射光谱可选择,3. 寿命大大高于热辐射光源，光维持性好,4. 基本矛盾 -Ra 光谱放宽,光源原理与设计,气体放电的基本原理,诸定昌,15,