Какой вид спектра в газоразрядной трубке

3.3 Газоразрядные источники света

Они используются в репродукционном, копировальном, монтажном оборудовании, устройствах для просмотра оригиналов и оттисков, а также в сушильных устройствах печатных машин.

Действие газоразрядных ламп основано на свечении ионизированного газа при прохождении электрического тока через него.

Газоразрядные источники образуют линейчатый спектр, определяемый составом инертных газов или паров металлов, в которых происходит электрический разряд. В результате этого процесса атомы или молекулы газа возбуждаются электронным ударом и затем, испуская свет, переходят в исходное состояние.

У источников с линейчатым спектром излучение происходит в пределах узкого участка спектра. Поток излучения источника с таким линейчатым спектром cкладывается из монохроматических потоков отдельных линий:

где Ф_Σ— общий поток излучения источника с линейчатым спектром;— монохроматические потоки излучения отдельньгх линий.

Цвет излучения и характер спектра зависят от состава газа или пара, наполняющего источник света, и условий разряда (тока, давления газа и т.д.). Подбирая соответствующие газ (пар) и условия разряда, получают излучение в любой части спектра.

Газоразрядные лампы могут быть непрерывного или импульсного горения. В газоразрядных лампах непрерывного горения используют преимущественно тлеющий и дуговой разряды.

Для тлеющего разряда характерны малое давление газа или паров металла, заполняющих разрядный промежуток, и малая плотность тока на электродах лампы. Лампы тлеющего разряда имеют, как правило, форму длинных трубок (например, ртутные лампы низкого давления). Вследствие малых плотностей тока интенсивность излучения таких источников сравнительно невелика.

Дуговой разряд происходит при больших плотностях тока. Этот вид разряда наиболее широко используется в газоразрядных лампах, поскольку с его помощью удается создать источники света большой яркости при сравнительно низких рабочих напряжениях.

Импульсные газоразрядные лампы используют для создания как редких, но мощных импульсов, так и частых, но менее мощных. Длительность вспышки импульсных ламп составляет короткий промежуток времени (от мкс до мс). В связи с этим, несмотря на большую силу света в импульсе (до десятков миллионов кандел), суммарная мощность импульсов достаточно мала.

Наиболее распространены ксеноновые, металогалогенные и люминесцентные лампы.

Ксеноновые лампы

Колбы ксеноновых ламп наполнены инертным газом ксеноном под давлением до 20 атм. (10 5 -10 6 паскалей), в котором и происходит газовый дуговой разряд, сопровождающийся очень интенсивным световым излучением, которое по своему составу близко к дневному. Поэтому эти лампы пригодны при экспонировании фотоматериала для цветоделения и цветовоспроизведения. Энергетический спектр ксенонового источника находится в диапазоне от 300 нм до инфракрасной области и имеет максимумы при 470, 625 и около 700 нм. Спектральная характеристика светового излучения ксенонового источника представлена на рис. 3.1 (кривая 2) и имеет вид непрерывного фона, на котором есть нерезко выраженный линейчатый спектр.

Ксеноновые источники могут эксплуатироваться в импульсном и квазинепрерывном режимах. Одноразовый импульс имеет продолжительность 0,01-0,1 секунды, а режим непрерывного горения осуществляется с скоростью около 100 импульсов в минуту. При этом выделяется большое количество тепла и обязательно нужно искусственное охлаждение.

Ксеноновые лампы характеризуются высокой интенсивностью, постоянством цветовой температуры, достигают максимальной интенсивности излучения практически сразу после включения, но их спектр излучения содержит ограниченное количество УФ лучей.

Мощность ксеноновых ламп от 200 до нескольких тысяч ватт. По форме лампы могут быть прямолинейными, в виде спирали или прямоугольной рамки.

2.2 Газоразрядные лампы

2.2.1 Лампы с излучающим газовым разрядом.Газоразрядными называют лампы, у которых оптическое излучение возникает в результате электрического разряда в газах, парах или их смесях при пропускании через них электрического тока.они имеют по сравнению с лампами накаливания боле высокую световую отдачу и больший срок службы. Особенно они эффективны для освещения. Так, в передовых странах мира они создают более половины светового потока.световая отдача современных люминесцентных ламп достигает более 100 лм/Вт.

Ртутные лампы высокого давления имеют высокую светоотдачу (45-60 лм/Вт) и большой срок службы (10-15 тысяч часов). Они в основном используются для наружного освещения.

Подбирая соответствующее наполнение и условия разряда удается создавать высокоэффективные источники практически в любой области спектра, в том числе в ультрафиолетовой и инфракрасной. При этом можно получать излучение как в отдельных спектральных полосах, так и излучение с непрерывным спектром.

Натриевые лампы высокого давления и металлогалогенные лампы превышают по своим параметрам дуговые ртутные лампы.

Яркость газоразрядных ламп превосходит яркость ламп накаливания в десятки и сотни раз.

К первому недостатку газоразрядных ламп следует отнести сложность их включения, так как для их поджига требуется напряжение большее, чем для устойчивого горения. Для устойчивого горения необходим балласт, ограничивающий ток разряда до определенного предела. Второй недостаток – это зависимость характеристик газоразрядных ламп от температуры, от которой зависит давление паров рабочего вещества лампы. Это приводит к тому, что номинальный режим устанавливается лишь спустя некоторое время после включения. Повторное зажигание ламп с разрядом в парах металлов при высоком и сверхвысоком давлении без специальных приемов возможно только по истечении некоторого времени после выключения.

Принцип действия газоразрядных ламп основан на электрическом разряде между электродами, запаянными в прозрачную колбу. Иногда вводят дополнительные электроды для зажигания. Внутреннее пространство колбы после обезвоживания и обезгаживания заполняют инертным газом или инертным газом с небольшим количеством металла с высокой упругостью паров (ртутью, натрием). Также вводят галогениды некоторых металлов.

Для создания газоразрядных лам применяют тлеющий и дуговой разряд в газе. Вид разряда определяется параметрами элементов внешней цепи (питающее напряжение) и балластного сопротивления, типом катода, давлением газа и пара, наполняющих лампу. Тлеющий разряд горит при низком давлении газа порядка десятков миллиметров ртутного столба (несколько тысяч паскалей). Плотность тока составляет 10 -5 -10 -2 А/см 2 . Дуговой разряд отличается от тлеющего высокой плотностью тока на катоде (10 2 -10 4 ) А/см 2 и малым катодным падением потенциала (5-15) В. Давление газа составляет 10 -1 -10 8 Па. Разрядный ток в дуговом разряде может быть от долей ампера до сотен ампер. Во всех лампах используется свечение положительного столба.

Классификация газоразрядных ламп возможна по физическим конструктивным признакам, эксплуатационным свойствам и области применения.

1 По составу газовили паровгазоразрядные лампы делятся на лампы с разрядом в газах, лампы с разрядом в парах металлов и на лампы с разрядом в парах металлов и их соединений.

2 По рабочему давлениюразличают: лампы низкого давления (10 -1 -10 4 Па), лампы высокого давления (3·10 4 -10 6 Па) и лампы сверхвысокого давления (больше 10 6 Па).

3 По виду газового разрядаразличают: лампы тлеющего разряда, лампы дугового разряда и лампы импульсного разряда.

4 По области свечениясуществуют лампы свечения тлеющего разряда и лампы свечения положительного столба.

5 В зависимости от источника излучения газоразрядные лампы делят на:

газо- или паросветные, в которых излучение вызвано возбуждением атомов, молекул или рекомбинацией ионов;

фотолюминесцентные(люминесцентные), излучение в которых создают люминофоры, возбуждаемые излучением разряда;

электродосветные, в которых излучение создается раскаленными в разряде до высокой температуры электродами.

6 по форме колбыразличают трубчатые, капиллярные (в трубках малого диаметра менее 4 мм), шаровые, у которых колба шарообразная и расстояние между электродами меньше внутреннего диаметра колбы.

9 По способу охлаждениярассматривают лампы с естественным охлаждением и принудительным охлаждением.

Во многих газоразрядных лампах разрядную колбу (горелку) помещают внутрь другой колбы, которая выполняет ряд функций:

1) защищает горелку от повреждения;

2) уменьшает влияние окружающей среды на тепловой режим горелки;

3) предохраняет нагретые выводы и монтаж от окисления;

4) служит для нанесения различных покрытий.

Зажигание разряда в газоразрядных лампах возможно лишь при напряжении выше определенного значения, когда становится возможным лавинное образование зарядов в газовом межэлектродном промежутке. Это приводит к резкому возрастанию тока в течение 10 -5 -10 -7 с и появлению свечения. Этот процесс называется процессом зажигания собственного разряда. Напряжение зажигания зависит от рода газа, его давления, расстояния между электродами, материала и свойств катода.

Значительное влияние на напряжение зажигания самостоятельного разряда оказывает введение небольшого, а иногда и ничтожного, количества специальных добавок.

Снижение напряжения зажигания также достигается:

1. введением вспомогательного электрода, подбором газа и его давления;
2. активировкой катодов, снижающей работу выхода электронов;
3. предварительным накалом катодов, обеспечивающем термоэмиссию электронов;
4. созданием начальной ионизации в газе за счет высокочастотного разряда или радиоактивных препаратов;
5. применением проводящих полос на поверхности лампы, изменяющих распределение электрического поля.

1.3.2 Газоразрядные источники

Газоразрядные источники света, приборы, в которых электрическая энергия преобразуется в оптическое излучение при прохождении электрического тока через газы и др. вещества (например, ртуть), находящиеся в парообразном состоянии.

В источниках этого типа используются излучения газов, возникающие под действием проходящего через них тока. Большое число газов и паров металлов, в которых можно получить достаточно мощный разряд, обусловило возможность создания большого числа разновидностей. Газоразрядных ламп. Газоразрядный источник света представляет собой стеклянную, керамическую или металлическую (с прозрачным выходным окном) оболочку цилиндрической, сферической или иной формы, содержащую газ, иногда некоторое количество металла или др. вещества (галоидной соли) с достаточно высокой упругостью пара. В оболочку герметично вмонтированы (впаяны) электроды, между которыми происходит разряд. Существуют газоразрядные источники света с электродами, работающими в открытой атмосфере или протоке газа, например угольная дуга.

Газоразрядный источник света применяют для общего освещения, облучения, сигнализации и др. целей. В Газоразрядные источники света для общего освещения важны высокая световая отдача, приемлемый цвет, простота и надёжность в эксплуатации. Наиболее массовыми газоразрядными источниками света для общего освещения являются люминесцентные лампы Газоразрядные источники образуют линейчатый спектр, определяемый составом инертных газов или паров металлов, в которых происходит электрический разряд. В результате этого процесса атомы или молекулы газа возбуждаются электронным ударом и затем, испуская свет, переходят в исходное состояние. Примером такого источника может служить ртутная лампа высокого давления (Рис.6). Представленное на рисунке расположение спектральных линий свойственно только ртути.

Рис.6. Спектральное распределение энергии ртутной лампы высокого давления.

У источников с линейчатым спектром излучение происходит в пределах узкого участка спектра. Поток излучения источника с таким линейчатым спектром складывается из монохроматических потоков отдельных линий:

где — общий поток излучения источника с линейчатым спектром; , , , …. -монохроматические потоки излучения отдельных линий.

Цвет излучения и характер спектра зависят от состава газа или пара, наполняющего источник света, и условий разряда. Подбирая соответствующие газ и условия разряда, получают излучение в любой части спектра.

Газоразрядные лампы могут быть непрерывного или импульсного горения. В газоразрядных лампах непрерывного горения используют преимущественно тлеющий и дуговой разряды.

Для тлеющего разряда характерны малое давление газа или паров металла, заполняющих разрядный промежуток, и малая плотность тока на электродах лампы. Лампы тлеющего разряда имеют, как правило, форму длинных трубок. Вследствие малых плотностей тока интенсивность излучения таких источников сравнительно невелика.

Дуговой разряд происходит при больших плотностях тока. Этот вид разряда наиболее широко используется в газоразрядных лампах, поскольку с его помощью удается создать источники света большой яркости при сравнительно низких рабочих напряжениях.

Импульсные газоразрядные лампы используют для создания как редких, но мощных импульсов, так и частых, но менее мощных. Длительность вспышки импульсных ламп составляет короткий промежуток времени. В связи с этим, несмотря на большую силу света в импульсе суммарная мощность импульсов достаточно мала.

Лабораторная работа Наблюдение сплошного и линейчатых спектров испускания Цель работы: наблюдать сплошной спектр

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для публикации ответа на этот вопрос.

решение вопроса

Связанных вопросов не найдено

Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.

поделиться знаниями или
запомнить страничку

• Все категории
• экономические 43,679
• гуманитарные 33,657
• юридические 17,917
• школьный раздел 612,652
• разное 16,911

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

• Обратная связь
• Правила сайта