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 诸定昌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 诸定昌 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 αd 自持放电条件 Υ(e -1)=1 V K A d A

光源原理与设计—气体放电的基本原理 诸定昌一. 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

光源原理与设计—气体放电的基本原理 诸定昌二. 线光谱 hνnm =En -Em =e△Vnm =hc/λnm E λnm=1239/△Vnm En hγmn Em △V→V λnm→nm hγn0 E0

光源原理与设计—气体放电的基本原理 诸定昌 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 exp(- ) g0 KT gn En Pnm=n0 Anm hνnmexp(- ) g0 KT Pnm：压力p(n0)，温度 T，能级性质(En,Anm)

光源原理与设计—气体放电的基本原理 诸定昌 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)

光源原理与设计—气体放电的基本原理 诸定昌三. 分子的带状光谱 E＝Ee＋Ev＋Er △E＝△Ee＋△Ev＋△Er △E △Ee＋△Ev＋△Er ν= = h h

光源原理与设计—气体放电的基本原理 诸定昌以△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 E 1 四. 连续光谱 2 meve 2 Ei 1. 复合辐射（f-b跃迁） Em → e +A→A+△E 2 1 meve a) h ν=△E =Ei-Em+ 2 Ve=0～∞→为连续谱

光源原理与设计—气体放电的基本原理 诸定昌 b) 连续谱的特征因为慢电子浓度高(maxwell)而且更容易与正电子复合 E f-f f-b 1 2 1 2 1 2 meve2 - meve’2 meve2 当v=0时 En hγ hγ0 Ei-Em ν0= 为频率下限 Em h 4 2 -3/2 Pcr∝Z ne Te c) 辐射总功率

光源原理与设计—气体放电的基本原理 诸定昌 2. 轫致辐射(f-f跃迁) → e+A+→A++e+△E 1 2 2 me(Ve -Ve’ ) a) h ν= 2 2 2 -1/2 b) 可证 Pcb ∝Z ne Te

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 η-Ra 光谱放宽

第四章 气体放电的基本原理