低压汞灯中弧光放电基本特性

 
 
 
 
波长2N毫微米的紫外线是由汞原子辐射出来的，在低气压汞灯牛，在电场作用T的电子与汞原于发生非弹性碰撞，结果电子把能量交给汞原子，汞原于最外层的68能S上的电子得到能量后，被激发到高能级，如图2—4就是汞原于受激后的能级固。
在室温状态时，通常取汞原子最外层的68电子的能量为零，亦即取基态或常汞，如图中4所示。原子受激后的能量均大于零；汞员外层的电子受激后，最容易被激发到的效率，可达60％。这是玻壳设计和充汞量计算的基础。
 


 
在低气压汞蒸气放电中，被同一电场加速的电子，由于在频繁的碰撞中损失的能量不同，所以电子所具有的能量是备不相同的，它们的能量遵守麦克斯威分布律，即具有能量很大的电子数和具有能量很小的电子数，它们所占的比例都是很小的。在灯玻壳温度为40℃、充氨气压强为1。3毛时，具有4.90V能量的电子数较多，因此低压汞灯牛紫外线波长35微米辐肘效率。


 
 
图2—暖汞蒸气放电K柱区的功率平衡曲线。从曲线中清楚地看出：在低气压范国内[如。10吨毛)h子NS6E主要消耗于激发和电离，因此低压汞灯的共振辐射效率是很高的。电子在从阴极向m极运动的过程中，它的能量损失分配如下：
①电离损失占1％左右，这是麦克斯威速度分布牛，具有高能量的(大于10.4eV)电子数很少，它与汞原于碰撞造成的损失是很小的，所以这部分损失所占的比例也就较小，仅占1％左右(不包括逐次电离)。
②波长2的毫微米的共振辐射占60杨。在低压汞灯中，具有中等能量的电子数量多，因此当具有4.9eV的电子与汞原于碰撞时，汞原子吸收其能量后跃迁到6’P，能级，随后汞原子便辐肘254毫微米的紫外线。
ƒ可见光辐射占2畅，包括奶4毫微米、朋5毫微米、N院微米以及577、570毫微米等，它们是由高能级之间的跃迁产生的，所以可见辐肘效率较低。
④弹性碰撞损失占37％，此时电子把能量交给汞原子或破克，使汞原子的动能增加。
    从以上的电子能量损失比例中看出，低压汞蒸气放电有以下几个特点：
①低气压放电的产生主要是电子和汞原子N4F弹性碰撞造成的。目此低气压灯的光主要是原子的线状光谱，所以光谱的连续bfB差。
②低气压灯内的气体温度很低，目电子与粒子的碰撞主要是非弹性碰撞，所以气体温度仅比破壳温度高印、80℃而电子的温度却高达l如25度。
②低压汞灯的放电电弧是发散的，这是由于气体温度低和正拉区的电子数量与K离子数量完全相等造成的。
气体放电的全伏一安特性曲线如图少嘶示。热阴极低压汞灯中的放电属于弧光放电，由于热阴极发肘电流密度大，所以在不大的阴极位降时，就能满足放电电流的需要。因此弧光放电的特点是阴极位剧、(约10k左右)，电流密度大，弧光放电的第：个特点是具有负的伏—2特性，如图入7中H点以后的部分所示。弧光放电的管压降随灯电流的增加而下降，这种负的放电特性的灯6领有限流装置才能稳定工作。


 
 
当长度增加到一定时则254e微米辐射效率不再增加，而趋十饱和，如图2—86F示，所以K拉区长度不超过1.2米，正拉区的长度同灯管的极距相差不多，因弧光放电的电极位降R4B短，所以1决定了灯管的长度。一般40w灯管长度为t，当灯管瓦数减小时，灯管长度相应也减少。
 


 
 
低压汞灯灯管直径的设计，要考虑汞蒸气分子对紫外线254毫微米共振线的自吸收问题，图中为原子的发射光谱也正是原子的吸收光谱。汞原子发射2的毫微米的紫外线，但汞原子也吸收254毫微米的紫外线。

 
 
灯管内腔充满了汞原子蒸气，在6×10吨毛时海厘米约有汞原子2×t0H个。在汞原子密度这样大的情况下，当汞原于辐射出254毫微米的光子，必须经过很多次的自吸收和重新发射过程，才能辐肘出灯管外部去。当灯管直径愈粗，则自吸收愈严重，所以254毫微米光子的损失也就愈多，从这个角度考虑，灯管直径愈细愈好，但是当灯管直径过细后，正负离子由于热运动，和双极性扩散运动会造成正负离子在管壁复合的增加，这种复合的加大，使离子损失过多。为了维持放电，就6须补充离子的数量，这就造成了能量损耗，使254毫微米辐射下降，因此灯管直径是不能大纫的。对2的毫微米紫外辐射效率来说打管直径有个值。//www.auto-fm.com