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1、第四章第四章 气体放电的基本原理气体放电的基本原理光源原理与设计光源原理与设计气体放电的基本原理气体放电的基本原理诸定昌诸定昌4.1 气体放电的辐射气体放电的辐射光源原理与设计光源原理与设计气体放电的基本原理气体放电的基本原理诸定昌诸定昌自持放电条件自持放电条件(e -1)=1dVAd光源原理与设计光源原理与设计气体放电的基本原理气体放电的基本原理诸定昌诸定昌KA一一. 辐射的形成方辐射的形成方式式1. 激发态粒子回到低能级态激发态粒子回到低能级态(基态基态)时的自发时的自发 (受激受激)辐射辐射线光谱线光谱E=h2. 正负带电粒子的复合辐射正负带电粒子的复合辐射 连续谱连续谱3. 带电粒子的
2、减速产生的轫致辐射带电粒子的减速产生的轫致辐射光源原理与设计光源原理与设计气体放电的基本原理气体放电的基本原理诸定昌诸定昌二二. 线光谱线光谱hnm =En -Em =eVnm =hc/nmnm=1239/VnmVV nmnmE0EmEnE光源原理与设计光源原理与设计气体放电的基本原理气体放电的基本原理诸定昌诸定昌hmnhn01. 不同元素的能级不同，其辐射的波长不同不同元素的能级不同，其辐射的波长不同 选择性强选择性强2. 共振辐射的效率共振辐射的效率(特别是第一共振态特别是第一共振态)最高最高3. 能级之间的跃迁服从选择定则能级之间的跃迁服从选择定则4. 线光谱辐射的功率密度线光谱辐射的功
3、率密度Pnm光源原理与设计光源原理与设计气体放电的基本原理气体放电的基本原理诸定昌诸定昌定义定义 Pnm =nn Anm hnmAnm 从从nm跃迁几率跃迁几率LTE下下 nn由由Boltzmann分布描述分布描述nn =n0 gng0exp(- )EnKTPnm=n0gng0Anm hnmexp(- )KTEnPnm：压力：压力p(n0)，温度，温度 T，能级性质，能级性质(En,Anm)光源原理与设计光源原理与设计气体放电的基本原理气体放电的基本原理诸定昌诸定昌5. 可见辐射的可见辐射的E范围范围E En-EmE1239380780E1.7ev(780nm)3.2ev(380nm)光源原理
4、与设计光源原理与设计气体放电的基本原理气体放电的基本原理诸定昌诸定昌三三. 分子的带状光谱分子的带状光谱EEeEvErEEeEvEr=E hEeEvErh=光源原理与设计光源原理与设计气体放电的基本原理气体放电的基本原理诸定昌诸定昌以以E e为主为主分辨率不高时，为带状光谱分辨率不高时，为带状光谱分辨率高时，有很多条谱线分辨率高时，有很多条谱线大部分光谱在可见区及紫外区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：光效和寿命热辐射光源矛盾：光效和寿命光源原理与设计光源原理与设计气体放电的基本原理气体放电的基本原理诸定昌诸定昌四四. 连续光
5、谱连续光谱e +AA+Ea) h =E =Ei-Em+12meve2Ve=0为连续谱为连续谱EEiEm12meve2光源原理与设计光源原理与设计气体放电的基本原理气体放电的基本原理诸定昌诸定昌1. 复合辐射（复合辐射（f-b跃迁）跃迁）因为慢电子浓度高因为慢电子浓度高(maxwell)而且更容易与而且更容易与正电子复合正电子复合当当v=0时时0 =Ei-Emh为频率下限为频率下限c) 辐辐射总功率射总功率PcrZ ne Te 42-3/2光源原理与设计光源原理与设计气体放电的基本原理气体放电的基本原理诸定昌诸定昌b) 连续谱的特征连续谱的特征EEmEnhh0f-bf-fmeve2 - meve
6、2meve21212122. 轫致辐射轫致辐射(f-f跃迁跃迁)e+A+A+e+Ea) h =12me(Ve -Ve )b) 可证可证 Pcb Z ne Te 2222-1/2光源原理与设计光源原理与设计气体放电的基本原理气体放电的基本原理诸定昌诸定昌3.连续光谱产生的特点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)放电蒸汽元素的放电蒸汽元素的Z越大，连续光谱越强，且越大，连续光谱越强，且 以复合辐射为主以复合辐射为主c)高温下，连续光谱以轫致辐射为主高高温下，连续光谱以轫致辐射为主高光源原理与设计光源原理与设计气体放电的基本原理气体放电的基本原理诸定昌诸定昌五五. 气体放电光源辐射的特点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工作温度不受灯丝材料性质的限制2. 辐射光谱可选择辐射光谱可选择3. 寿命大大高于热辐射光源，光维持性好寿命大大高于热辐射光源，光维持性好4. 基本矛盾基本矛盾 -Ra 光谱放宽光谱放宽光源原理与设计光源原理与设计气体放电的基本原理气体放电的基本原理诸定昌诸定昌
