气体放电的基本原理

1、气体放电的基本原理第1页，共25页，2022年，5月20日，7点48分，星期四4.1 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，2022年，5月20日，7点48分，星期四自持放电条件(e -1)=1dVAd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，2022年，5月20日，7点48分，星期四一. 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=h2. 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，2022年，5月20日，7点48分，星期四第5页

2、，共25页，2022年，5月20日，7点48分，星期四第6页，共25页，2022年，5月20日，7点48分，星期四第7页，共25页，2022年，5月20日，7点48分，星期四第8页，共25页，2022年，5月20日，7点48分，星期四第9页，共25页，2022年，5月20日，7点48分，星期四二. 线光谱hnm =En -Em =eVnm =hc/nmnm=1239/VnmVV nmnmE0EmEnE光源原理与设计气体放电的基本原理诸定昌hmnhn0第10页，共25页，2022年，5月20日，7点48分，星期四1. 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

3、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，2022年，5月20日，7点48分，星期四定义 Pnm =nn Anm hnmAnm 从nm跃迁几率LTE下 nn由Boltzmann分布描述nn =n0 gng0exp(- )EnKTPnm=n0gng0Anm hnmexp(- )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，2022年，5月20日，7点48分，星期四5. 可见辐射的E范围E En-EmE1239380780E1.7

4、ev(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，2022年，5月20日，7点48分，星期四三. 分子的带状光谱EEeEvErEEeEvEr=E hEeEvErh=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，2022年，5月20日，7点48分，星期四以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第15页，共25页，2022年，5月20日，7点48分，星期四四. 连续光谱e +AA+Ea) h =E

5、 =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，2022年，5月20日，7点48分，星期四因为慢电子浓度高(maxwell)而且更容易与正电子复合当v=0时0 =Ei-Emh为频率下限c) 辐射总功率PcrZ ne Te 42-3/2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EEmEnhh0f-bf-fmeve2 - meve2meve2121212第17页，共25页，2022年，5月20日，7点48分，星期四2. 轫致辐射(f-f跃迁)e+A+A+e+Ea) h =12m

6、e(Ve -Ve )b) 可证 Pcb Z ne Te 2222-1/2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，2022年，5月20日，7点48分，星期四3.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，2022年，5月20日，7点48分，星期四五. 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第20页，共25页，2022年，5月20日，7点48分，星期四第21页，共25页，2022年，5月20日，7点48分，星期四第22页，共25页，2022年，5月20日，7点4