2.3. Розрядні лампи

 

            Джерела, що перетворять енергію електричного розряду в газах, парах металу або їхніх сумішах в оптичне випромінювання, називають газорозрядними джерелами.

            Як газ використовують аргон, пари металів (ртуть, натрій).

            Газорозрядні джерела класифікують за тиском, за принципом генерування ОВ, за видом розряду.

            Залежно від тиску суміші аргону із ртуттю в трубці лампи джерела поділяють на:

            - лампи низького тиску (від 0,1 до 104 Па);

            - лампи високого тиску (від 3•104  до 106 Па);

            - лампи надвисокого тиску (> 106 Па).

            Тиск впливає на спектр випромінювання ртуті. При низьких тисках спектр наближається до монохроматичного (80 % випромінювання припадає на довжину хвилі 254 нм). У ламп високого тиску спектр випромінювання лінійчастий, у ламп СВД – наближається до суцільного.

            За принципом генерування оптичного випромінювання джерела ділять на: електролюмінесцентні; фотолюмінесцентні.

            Електролюмінесценція – випромінювання, що випускається атомами, молекулами, іонами речовини в результаті збудження їх електричною енергією.

            Фотолюмінесценція – випромінювання речовини під впливом енергії оптичного випромінювання, що  поглинається ним (при цьому довжина хвилі випромінювання завжди більша довжини оптичного випромінювання, що поглинається ).

            За видом електричного розряду джерела бувають:

            - дугового розряду (густина розрядного струму jp становить десятки, сотні А/см2);

            - тліючого розряду (густина розрядного струму 10-4-10-2А/см2);

            - імпульсного розряду.

            Газорозрядні джерела принципово побудовані, як показано на рис. 2.4.

            Принцип дії електролюмінесцентного джерела оптичного випромінювання такий: під дією напруги, прикладеної до електродів, між ними проходить електричний струм (електрони, іони). У початковий момент запалювання лампи електричний струм проходить тільки в середовищі аргону. Зі збільшенням температури випаровується ртуть, і струм переходить на пари ртуті.

 

            Електрична енергія витрачається на нагрівання, збудження та іонізацію атомів і молекул аргону та ртуті (і нагрівання лампи). Нагрівання випаровує ртуть і збільшує температуру лампи до якогось значення. Збудження аргону та ртуті викликає оптичне випромінювання (електролюмінесценцію).

            Спектр випромінювання залежить від тиску в лампі (низький тиск  = 254 нм, високий –  = 248, 254, 265 - 277, 302 - 546 та ін.).

            Іонізація атомів і молекул збільшує електричний струм у трубці і якщо його не обмежувати, то лампа вийде з ладу через руйнування електродів.

            Принцип дії фотолюмінесценції: під дією напруги, прикладеної до електродів, між ними проходить електричний струм. Електрони і іони, співударяючись із атомами ртуті та аргону, збуджують їх. Аргон і ртуть (головним чином) випускають оптичне випромінювання, що поглинається люмінофором і перетворюється в більш довгохвильове оптичне випромінювання, зокрема видиме.