氣體放電燈基本原理ppt課件

1、第四章第四章 氣體放電的根本原理氣體放電的根本原理光源原理與設(shè)計(jì)光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的根本原理氣體放電的根本原理諸定昌諸定昌4.1 氣體放電的輻射氣體放電的輻射光源原理與設(shè)計(jì)光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的根本原理氣體放電的根本原理諸定昌諸定昌自持放電條件自持放電條件(e -1)=1dVAd光源原理與設(shè)計(jì)光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的根本原理氣體放電的根本原理諸定昌諸定昌KA一一. 輻射的構(gòu)成方輻射的構(gòu)成方式式1. 激發(fā)態(tài)粒子回到低能級(jí)態(tài)激發(fā)態(tài)粒子回到低能級(jí)態(tài)(基態(tài)基態(tài))時(shí)的自發(fā)時(shí)的自發(fā) (受激受激)輻射輻射線光譜線光譜E=h2. 正負(fù)帶電粒子的復(fù)合輻射正負(fù)帶電粒子的復(fù)合輻射 延續(xù)譜延續(xù)譜3. 帶電粒子的

2、減速產(chǎn)生的軔致輻射帶電粒子的減速產(chǎn)生的軔致輻射光源原理與設(shè)計(jì)光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的根本原理氣體放電的根本原理諸定昌諸定昌二二. 線光譜線光譜hnm =En -Em =eVnm =hc/nmnm=1239/VnmVV nmnmE0EmEnE光源原理與設(shè)計(jì)光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的根本原理氣體放電的根本原理諸定昌諸定昌hmnhn01. 不同元素的能級(jí)不同，其輻射的波長(zhǎng)不同不同元素的能級(jí)不同，其輻射的波長(zhǎng)不同 選擇性強(qiáng)選擇性強(qiáng)2. 共振輻射的效率共振輻射的效率(特別是第一共振態(tài)特別是第一共振態(tài))最高最高3. 能級(jí)之間的躍遷服從選擇定那么能級(jí)之間的躍遷服從選擇定那么4. 線光譜輻射的功率密度線光譜輻射

3、的功率密度Pnm光源原理與設(shè)計(jì)光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的根本原理氣體放電的根本原理諸定昌諸定昌定義定義 Pnm =nn Anm hnmAnm 從從nm躍遷幾率躍遷幾率LTE下下 nn由由Boltzmann分布描畫分布描畫nn =n0 gng0exp(- )EnKTPnm=n0gng0Anm hnmexp(- )KTEnPnm：壓力：壓力p(n0)，溫度，溫度 T，能級(jí)性質(zhì)，能級(jí)性質(zhì)(En,Anm)光源原理與設(shè)計(jì)光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的根本原理氣體放電的根本原理諸定昌諸定昌5. 可見(jiàn)輻射的可見(jiàn)輻射的E范圍范圍E En-EmE1239380780E1.7ev(780nm)3.2ev(380nm)光源

4、原理與設(shè)計(jì)光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的根本原理氣體放電的根本原理諸定昌諸定昌三三. 分子的帶狀光譜分子的帶狀光譜EEeEvErEEeEvEr=E hEeEvErh=光源原理與設(shè)計(jì)光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的根本原理氣體放電的根本原理諸定昌諸定昌以以E e為主為主分辨率不高時(shí)，為帶狀光譜分辨率不高時(shí)，為帶狀光譜分辨率高時(shí)，有很多條譜線分辨率高時(shí)，有很多條譜線大部分光譜在可見(jiàn)區(qū)及紫外區(qū)大部分光譜在可見(jiàn)區(qū)及紫外區(qū)Ra氣體放電燈矛盾：光效和顯色性氣體放電燈矛盾：光效和顯色性熱輻射光源矛盾：光效和壽命熱輻射光源矛盾：光效和壽命光源原理與設(shè)計(jì)光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的根本原理氣體放電的根本原理諸定昌諸定昌四四. 延

5、續(xù)光譜延續(xù)光譜e +AA+Ea) h =E =Ei-Em+12meve2Ve=0為延續(xù)譜為延續(xù)譜EEiEm12meve2光源原理與設(shè)計(jì)光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的根本原理氣體放電的根本原理諸定昌諸定昌1. 復(fù)合輻射復(fù)合輻射f-b躍遷躍遷由于慢電子濃度高由于慢電子濃度高(maxwell)而且更容易與而且更容易與正電子復(fù)合正電子復(fù)合當(dāng)當(dāng)v=0時(shí)時(shí)0 =Ei-Emh為頻率下限為頻率下限c) 輻射總功率輻射總功率PcrZ ne Te 42-3/2光源原理與設(shè)計(jì)光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的根本原理氣體放電的根本原理諸定昌諸定昌b) 延續(xù)譜的特征延續(xù)譜的特征EEmEnhh0f-bf-fmeve2 - meve2m

6、eve21212122. 軔致輻射軔致輻射(f-f躍遷躍遷)e+A+A+e+Ea) h =12me(Ve -Ve )b) 可證可證 Pcb Z ne Te 2222-1/2光源原理與設(shè)計(jì)光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的根本原理氣體放電的根本原理諸定昌諸定昌3.延續(xù)光譜產(chǎn)生的特點(diǎn)延續(xù)光譜產(chǎn)生的特點(diǎn)a)高氣壓大電流密度放電下，有強(qiáng)的延續(xù)光譜高氣壓大電流密度放電下，有強(qiáng)的延續(xù)光譜b)放電蒸汽元素的放電蒸汽元素的Z越大，延續(xù)光譜越強(qiáng)，且越大，延續(xù)光譜越強(qiáng)，且 以復(fù)合輻射為主以復(fù)合輻射為主c)高溫下，延續(xù)光譜以軔致輻射為主高高溫下，延續(xù)光譜以軔致輻射為主高光源原理與設(shè)計(jì)光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的根本原理氣體放電的根本原理諸定昌諸定昌五五. 氣體放電光源輻射的特點(diǎn)氣體放電光源輻射的特點(diǎn)1. 任務(wù)溫度不受燈絲資料性質(zhì)的限制任務(wù)溫度不受燈絲資料性質(zhì)的限制2. 輻射光譜可選擇輻射光譜可選擇