气体放电的基本原理.ppt
气体放电的基本原理第1页,共25页,星期日,2025年,2月5日
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第2页,共25页,星期日,2025年,2月5日
自持放电条件Υ(e-1)=1αdVAd光源原理与设计—气体放电的基本原理诸定昌KA第3页,共25页,星期日,2025年,2月5日
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=hν2.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第4页,共25页,星期日,2025年,2月5日
第5页,共25页,星期日,2025年,2月5日
第6页,共25页,星期日,2025年,2月5日
第7页,共25页,星期日,2025年,2月5日
第8页,共25页,星期日,2025年,2月5日
第9页,共25页,星期日,2025年,2月5日
二.线光谱hνnm=En-Em=e△Vnm=hc/λnmλnm=1239/△Vnm△V→Vλnm→nmE0EmEnE光源原理与设计—气体放电的基本原理诸定昌hγmnhγn0第10页,共25页,星期日,2025年,2月5日
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第11页,共25页,星期日,2025年,2月5日
定义Pnm=nnAnmhνnmAnm从n→m跃迁几率LTE下nn由Boltzmann分布描述nn=n0gng0exp(-)EnKTPnm=n0gng0Anmhνnmexp(-)KTEnPnm: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第12页,共25页,星期日,2025年,2月5日
5.可见辐射的△E范围△E=En-Emλ△E=1239λ=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第13页,共25页,星期日,2025年,2月5日
三.分子的带状光谱E=Ee+Ev+Er△E=△Ee+△Ev+△Erν=△Eh△Ee+△Ev+△Erh=光源原理与设计—气体放电的基本原理诸定昌第14页,共25页,星期日,2025年,2月5日
以△Ee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第15页,共25页,星期日,2025年,2月5日
四.连续光谱→e+A→A+△Ea)hν=△E=Ei-Em+12meve2Ve=0~∞→为连续谱EEiEm12meve2光源原理与设计—气体放电的基本原理诸定昌1.复合辐射(f-b跃迁)第16页,共25页,星期日,2025年,2月5日
因为慢电子浓度高(maxwell)而且更容易与正电子复合当v=0时ν0=Ei-Emh为频率下限c)辐射总功率Pcr∝ZneTe42-3/2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EEmEnhγhγ0f-bf-fmeve2-meve’2meve2121212第17页,共25页,星期日,2025年,2月5日
2.轫致辐射(f-f跃迁)e+A+→A++e+△E→a)hν=12me(Ve-Ve’)b)可证Pcb∝ZneTe2222-1/2光源原理与设计—气体放电的基本原理诸定昌第18页,共25页,星期日,2025年,2月5日
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第19页,共25页,星期日,2025年,2月5日
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光谱放宽光源原理与设计—气体放电的基本原理诸定昌第20页,共25页,星期日,2025年,2月5日
第21页,共25页,星期日,2025年,2月5日
第22页,共25页,星期日,2025年,2月5日
第23页,共25页,星期日,2025年,2月5日
第24页,共25页,星期日,2025年,2月5日
第25页,共25页,星期日,2025年,2月5日