Газоразрядные источники света. Основные типы

Лекция №7

Газоразрядные источники света. Основные типы.

Разделение  газоразрядных источников на типы производится по давлению, составу газа, типу разряда, которые определяют спектральные особенности  источника света.

В области малых давлений газа (меньше 10^-3 атм.) спектр излучения линейчатый. Излучение возникает вследствие переходов между дискретными энергетическими уровнями атомов, молекул или ионов. Некоторая часть излучения возникает при пролете электронов близи ионов, атомов или ядра – тормозное излучение с интенсивностью пропорциональной квадрату среднего ускорения электрона. Характеристики отдельных спектральных линий определяются следующими процессами: естественным затуханием (спонтанная ширина), столкновением атомов (ударное уширение, сбой фазы, тушение, частотная модуляция), доплеровским уширением из-за теплового движения, штарковское уширение (снятие ориентационного вырождения уровней). Тепловое движение задается атомной температурой T_a число атомов, находящихся в возбужденном состоянии определяется электронной температурой T_e. Конкретные спектральные линии, излучаемые плазмой низкого давления  определяются составов газа. Наиболее просты в осуществлении источники с тлеющим разрядом (стеклянная трубка с двумя металлическими ненакаливаемыми электродами). Ток разряда I = 1 – 100 ма, U_ca = 0.5 -  2  kV, P = 1 – 10 мм рт.ст. Может применятся ВЧ разряд. Мощность излучения 0.5 Вт с см длины.

Получили распространение лампы ВСБ (высокочастотные спектральные безэлектродные). Они представляют собой стеклянный или кварцевый баллон диаметром 1 – 2 см, заполненный инертным газом (аргон или ксенон) с добавлением небольшого количества, легко испаряемого металла – Na, K, Li, Rb,  Hg, Tl, Zn, Cd и др. Труднолетучие элементы, такие как Ag, Cr, Fe и др. вводят в лампы в виде легколетучих соединений – хлоридов или  иодидов. Длины волн спектральных линий таких ламп определяются спектрами поглощения соответствующей добавки. Их легко узнать из спектральных справочников. Иногда встречаются лампы с чистыми инертными газами He и Ne. 

В таблице указаны наиболее яркие линии газоразрядных источников с тлеющим или ВЧ разрядом. Линии, указанные в таблице возбуждаются и в лампах с полым катодом  (ЛПК) (разряд без положительного столба). Распределение электронов в ЛПК отличается от максвелловского наличием некоторой избыточной доли быстрых электронов. Что помогает эффективно возбуждать линии не только атомов, но и ионов.