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1.基本原理

      利用高壓惰性氣體的放電現(xiàn)象,也可以制成氣體放電光源,其中氙燈是最為常見的光源,惰性氣體的共振輻射波長很短,共振輻射的效率也不高,在低氣壓的條件下不可能得到高的光效。但在高氣壓下,原子被激發(fā)到更高的能級,并有大量的電子產(chǎn)生,能在可見光區(qū)發(fā)射出疊加著少量線光譜的連續(xù)光譜。在這些惰性氣體中,氙氣放電的輻射光譜最接近日光,且光譜能量分布在燈內(nèi)充人氙氣壓強很大的范圍內(nèi)變化很小,所以氙燈也是一種理想的照明光源。

 

圖3.3.20典型短弧氙燈的光譜能量分布

(1)氙燈的優(yōu)點

       氙燈的光譜能量分布的特點是連續(xù)光譜很強、線光譜較弱,如圖3.3.20所示。在可見光部分,它與6200K的黑體輻射接近,由于其在可見光區(qū)和黑體的光譜匹配良好,因此氙燈有優(yōu)異的顯色性能,一般顯色指數(shù)超過94。在光譜的紫外區(qū),氙燈的輻射也是連續(xù)的,強度超過氫弧燈,因此也是很好的連續(xù)紫外輻射源。氙燈的強譜線集中在800~1000nm的近紅外區(qū),在800nm附近的強譜線光與釹激活的釔鋁石榴石的吸收光譜正好吻合,所以氙燈可用作這種激光器的光泵。另外,氙燈還有如下的-些特殊優(yōu)點:

①氙燈的工作狀態(tài)受工作條件的影響比較小,光電參數(shù)的一致性較好;

②氙燈的啟動較快,在點燃的瞬間就可有80%的光輸出;

③氙燈的光譜能量分布與日光比較接近,而且光譜相當(dāng)穩(wěn)定

(2)氙燈的缺點

     與其他高氣壓放電燈相比,氙燈的光效會低一些。這主要由以下兩方面的原因引起:①在紅外區(qū)域和紫外區(qū)域都有很強的輻射;

②氙氣放電的電場強度較低,只有相同條件下汞蒸氣放電的1/3~1/5,這是因為惰性氣體與電子碰撞的截面較小。

氙氣放電的場強應(yīng)比汞蒸氣小3~5倍。因此,如果要維持單位弧長的輸入功率相同氙燈的工作電流就要大得多,相應(yīng)地,電極損耗就要增加很多。

2.長弧氙燈

      長弧氙燈有自然冷卻和水冷卻兩種,后者比前者多了個水冷套。圖3.3.21所示是水冷長弧氙燈結(jié)構(gòu)示意,燈管用石英玻璃制成,內(nèi)充適量的氙氣,電極可采用釷鎢、鋇鎢等耐離子轟擊的材料。電弧受石英管壁的限制,屬于管壁穩(wěn)定型。在電流較小時,因為隨放電電流的增加,氙氣中有越來越多的中性原子被電離,管壓降低,此時放電具有負特性。在放電電流增大到一定數(shù)值后,伏-安特性曲線變?yōu)樯仙?這是因為氙氣放電時的電離度很大,在電流密度足夠大時電離達到飽和,放電具有幾乎不變的電阻。因此,大功率氙燈通常工作在電離飽和狀態(tài)。

長弧氙燈的有效壽命為1000h左右。影響壽命的主要原因是:

① 電極濺射,造成燈管發(fā)黑、光效下降;

②石英管長期在高溫下工作時的失透:

③大電流工作時鉬箔氧化。

圖3.3.21 水冷長弧氙燈的結(jié)構(gòu)示意圖

      長弧氙燈的光譜與日光接近,俗稱小太陽,適合于作為碼頭、廣場、車站、體育場等處的大面積照明。另外,長弧氙燈還可作為布匹顏色檢驗,織物、藥物、塑料、橡膠等的老化試驗人工氣候室植物培養(yǎng)以及光化學(xué)反應(yīng)等用的光源。水冷長弧氙燈體積較小、亮度高,很大一部分紅外線被水吸收,適合室內(nèi)使用,可用于人工老化機、復(fù)印機和照相制版等。

3.短弧氙燈短弧氙燈是一種高亮度的光源,為了提高燈的亮度,工作時氙氣氣壓必須在高壓(8~40atm)范圍內(nèi),所以短弧氙燈又稱為超高壓氙燈。在短弧氙燈中,氙原子的濃度高,電離度也更大,所以光譜更趨于連續(xù)。短弧氙燈的光譜能量分布與黑體輻射相接近,只要濾去近紅外的抗原子線光譜,就可以作為太陽模擬光源。圖3.3.22所示是3000W風(fēng)冷短弧氙燈的結(jié)構(gòu)示意,其結(jié)構(gòu)與超高壓汞燈相似,但某些工藝上的要求不如超高壓汞燈那么高。例如,電極封接處,超高壓汞燈不允許有空隙,否則會造成使汞凝聚的冷端。而氙燈沒有這個問題,因此石英玻璃與金屬電極之間的封接可以采用過渡玻璃等材料。

圖3.3.22 3000W風(fēng)冷短弧氙燈

為提高電弧的亮度,必須增大放電功率,而增大放電功率有兩個途徑:

①增大電場強度,這可通過提高充氣壓強來實現(xiàn)。短弧氙燈都是工作在超高氣壓的范圍內(nèi),但壓強過高容易爆炸,電弧也較不穩(wěn)定。大功率氙燈的泡殼直徑大,機械強度較差,工作氣壓較低(8~20 atm);小功率氙燈的泡殼小,機械強度高,工作氣壓可以高一些(20~40 atm)②增大放電電流,這對電極和石英的封接工藝要求比較高。由于氙燈電弧亮度分布不均勻,在陰極光斑處的亮度是平均亮度的許多倍,該處的亮度可以超過汞弧,因此它是十分理想的點光源,便于滿足光學(xué)設(shè)計的要求。

      短弧氙燈是高亮度的點光源,而且其光色好、啟動時間短。它的光譜在紫外和可見區(qū)都十分接近于日光,色溫約為6000K,一般顯色指數(shù)為94。短弧氙燈的光輸出穩(wěn)定時間短熱啟動也無需冷卻即可用觸發(fā)器重新啟動,使用和控制都比較方便。因此,短弧氙燈在工業(yè)生產(chǎn)、國防和科學(xué)研究等各方面都有著廣泛應(yīng)用。它可以作為標(biāo)準(zhǔn)白色光源或連續(xù)紫外射源,也可以作為太陽模擬光源,還可用在紅外加熱成保爐中熔煉難熔的金屬和材料,而更大量的則是用于電影放映光源。

產(chǎn)品展示

       SSC-PCX300-K21氙燈光源系統(tǒng)為催化、合成、降解實驗提供紫外光UV、可見光Vis、近紅外光NIR的儀器，主要應(yīng)用于光催化、光解水產(chǎn)氫產(chǎn)氧、CO2還原、光熱催化、VOCs降解、光熱協(xié)同、光化學(xué)催化、光誘導(dǎo)合成、光降解污染物、水污染處理、生物光照，光學(xué)檢測、各類模擬日光、可見光、紫外光、單色光加速實驗等領(lǐng)域。

1. 氙燈光源燈箱采用最新的模塊散熱結(jié)構(gòu)，提高光輸出穩(wěn)定性；

2. 氙燈光源燈箱可以實現(xiàn)與PE300燈泡更好的結(jié)合，實現(xiàn)快速持久恒溫；

3.   PE300燈泡的采用正負中壓觸發(fā)，電壓為原有50%，降低對電子設(shè)備的干擾；

4. 采用的PE300燈泡用戶可自行快速更換；

5. 采用最新的光路結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)燈泡、散熱、隔離、法蘭等多位同軸，一體化；

6. 燈泡采用新的溫控反饋系統(tǒng)，實時燈泡狀態(tài)，確保燈泡的長壽命；

7. 標(biāo)配的轉(zhuǎn)向鏡頭可以匹配M62、M52全系濾光片，可任意多層疊加濾光片；

8. 燈箱可以選配電動升降臺LMP400，實現(xiàn)便捷升降調(diào)節(jié)；

9. 可以選配PB60防護箱體。