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1、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,自持放电条件,(e -1)=1,d,V,A,d,光源原理与设计气体放电的基本原理,诸定昌,K,A,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=h,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,hnm =En -Em =eVnm =hc/nm,nm=1239/Vnm,VV nmnm,E0,Em,En,E,光源原理与设计气体放电的基本原理
2、,诸定昌,hmn,hn0,1. 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 hnm,Anm 从nm跃迁几率,LTE下 nn由Boltzmann分布描述,nn =n0,gn,g0,exp(- ),En,KT,Pnm=n0,gn,g0,Anm hnmexp(- ),KT,En,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-E
3、m,E1239,380780,E1.7ev(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,EEeEvEr,EEeEvEr,=,E,h,EeEvEr,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,四. 连续光谱,e +AA+E,a) h =E =Ei-Em+,1,2,meve,2,Ve=0为连续谱,E,Ei,Em,1,2,meve,2,光源原
4、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）,因为慢电子浓度高(maxwell)而且更容易与 正电子复合,当v=0时,0 =,Ei-Em,h,为频率下限,c) 辐射总功率,PcrZ ne Te,4,2,-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,E,Em,En,h,h0,f-b,f-f,meve2 - meve2,meve2,1 2,1 2,1 2,2. 轫致辐射(f-f跃迁),e+A+A+e+E,a) h =,1,2,me(Ve -Ve ),b) 可证 Pcb Z ne Te,2,2,2,2,-1/2,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 -Ra 光谱放宽,光源原理与设计气体放电的基本原理,诸定昌,
