气体放电灯基本原理

光源原理与设计—气体放电的基本原理
诸定昌
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Fra Baidu bibliotek为主
c)高温下，连续光谱以轫致辐射为主高
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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
ν=
=
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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
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E
四. 连续光谱
1. 复合辐射（f-b跃迁）
1 meve2 2 Ei Em 2
→ e +A→A+△E
1 meve a) h ν=△E =Ei-Em+ 2 Ve=0～∞→为连续谱
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b) 连续谱的特征
因为慢电子浓度高(maxwell)而且更容易与 正电子复合 E
f-b
f-f
1 m v 2 - 1 m v ’2 e e e e 2 2 En
Em
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 η-Ra 光谱放宽
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第四章 气体放电的基本原理
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4.1 气体放电的辐射
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自持放电条件
K
Υ(e αd -1)=1
V
A
d A
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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=hν 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
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定义 Pnm =nn Anm hνnm Anm 从n→m跃迁几率 LTE下 nn由Boltzmann分布描述 gn En nn =n0 g0 exp() KT gn En Pnm=n0 g0 Anm hνnmexp(- KT) Pnm：压力p(n0)，温度 T，能级性质(En,Anm)
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5. 可见辐射的△E范围
△E＝ En-Em λ△E＝1239 λ＝380～780
△E＝1.7ev(780nm)～3.2ev(380nm)
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三. 分子的带状光谱
E＝Ee＋Ev＋Er
△E＝△Ee＋△Ev＋△Er
△E h △Ee＋△Ev＋△Er h
当v=0时
1 mv2 2 e e hγ hγ0
Ei-Em ν0 = h c) 辐射总功率
为频率下限
Pcr∝Z
4
2 -3/2 ne Te
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2. 轫致辐射(f-f跃迁)
→ e+A+→A++e+△E a) h ν=
1 me(Ve 2 -Ve’ 2) 2
b) 可证 Pcb ∝Z 2 ne2 Te -1/2
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二. 线光谱
hνnm =En -Em =e△Vnm =hc/λnm λnm=1239/△Vnm
E
△V→V
λnm→nm
hγmn
En
Em
E0
hγn0
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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