气体放电的基本原理

气体放电的基本原理第一页，共二十五页，2022年，8月28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二页，共二十五页，2022年，8月28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第三页，共二十五页，2022年，8月28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四页，共二十五页，2022年，8月28日第五页，共二十五页，2022年，8月28日第六页，共二十五页，2022年，8月28日第七页，共二十五页，2022年，8月28日第八页，共二十五页，2022年，8月28日第九页，共二十五页，2022年，8月28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第十页，共二十五页，2022年，8月28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十一页，共二十五页，2022年，8月28日定义Pnm=nnAnmhνnmAnm从n→m跃迁几率LTE下nn由Boltzmann分布描述nn=n0

gng0exp(-)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十二页，共二十五页，2022年，8月28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十三页，共二十五页，2022年，8月28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十四页，共二十五页，2022年，8月28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十五页，共二十五页，2022年，8月28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）第十六页，共二十五页，2022年，8月28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第十七页，共二十五页，2022年，8月28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十八页，共二十五页，2022年，8月28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十九页，共二十五页，2022年，8月28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二十页，共二十五页，2022年，8月28日第二十一页，共二