光电子的技术chapter1.ppt

光电子技术（2） ③、受激发分子返回基态时，发射光子，即发光。 发射波长： ?E=E2-E1， E2、E1分别为分子激发态和基态能量。 初始电子由阴极发射产生，阴极发射方式主要有三种： ①、热电子发射 使阴极温度升高，部分电子得到足够能量，克服金属的逸出 功，逸出金属表面。金属热发射电流密度： 式中A0=4?emek2/h3，?为金属的逸出功 光电子技术（2） 上式表明，升温或降低金属逸出功，均有利提高发射电流。 热电子发射是弧光放电的主要形式之一。 ②、正离子轰击发射 正离子轰击就是利用高动能的正离子轰击阴极，使阴极发射电 子，它是辉光放电的主要形式，又称冷阴极发射。由于冷阴极 发射效率很低，所以，辉光放电光源的阴极通常较大，做成圆 筒状。冷阴极发射对熔点要求不高，但要求能承受正离子轰击。 一般用铝、镍、铁、铜等材料做冷阴极。为了使正离子获得足 够动能，通常在阴极附近设置大的电位差。 ③、场致发射 场致发射就是对阴极表面施加强电场，克服逸出功，使大量的 电子发射。它是目前正在研究、应用于平板显示的一种技术。 光电子技术（2） 2、气体辐射 根据能带理论，当施加强电场时，能带会发生弯曲，从而降 低了表面的逸处功。 电子从阴极到达阳极过程中要与气体分子发生复杂的相互作用, 气体分子被加速电子轰击后会跃迁到高能级或电离，处于激发 态的分子不稳定，会自发辐射返回基态，并发射出光子，光子 能量为： 式中E光子能量，单位电子伏特，?为光子波长，单位微米。EH为 分子的高激发态电位，EL为低激发态电位。所以不同物质的分子能 发射不同颜色的光。 光电子技术（2） 共振辐射：从激发态向基态跃迁的辐射。 气体放电光源的优点：（1）可获得高色温，不像热辐射光源 色温受灯丝熔点限制。（2）辐射光谱可选择性好，只要选择 适当的发光材料即可；（3）发光效率远比热辐射的高； （4）寿命长，寿命期内光通量稳定。 3、气体放电的伏安特性 4、气体放电灯的稳流 直流供电用电组稳流 低频交流供电用电感 高频交流用电容稳流 复习要点 1、人造光源的发光效率与理想光效？ 2、发射本领、吸收本领与基尔霍夫定律？ 3、黑体概念、黑体辐射分布特点？ 4、热辐射体分类、色温与相关色温？ 5、卤钨灯结构、卤钨循环原理及卤钨灯特点？ 6、标准照明体、标准光源、A、B、C标准照明体？ 7、气体放电发光的工作原理、初始电子的发射方式、弧光与 辉光放电？ 8、气体放电光源的优点及放电伏安特性？ 9、直流、低频和高频放电灯的稳流方式？ 光电子技术（3） 5、气体放电灯的启动 正常的工作电压通常并不能使气体放电，而需要一个起始的 高压(Vz)来使气体产生预电离，并跨过非自持区，进入自持 区。 启动方法：高压启动(储能的瞬间释放)，高频高压启动(线圈耦合). 二、常用气体放电光源 分类：低压和高压气体放电光源两类。 气压影响：发射光谱、光色和发光效率等。 低气压气体放电灯：气压在10-1-10-2乇的气体光源。其光谱 特点是表现为工作原子或分子的发射谱线，即线状光谱，带 有明显的特征颜色，显色性不好。 光电子技术（3） 高气压气体放电光源：气压大于一个大气，其光谱特征为工作气体的原子或分子谱线展宽，并迭加在较强的连续背景光谱上。显色性较好。通常发光效率随压力增加而提高。 1、低压气体放电光源 （1）、低压汞灯 低压汞灯规格多、用途广。主要有两类：冷阴极辉光放电型和 热阴极弧光放电型。前者主要用作紫外光源，用于消毒、杀菌。 后者通过光谱转换后用于照明。 汞的主要辐射为253.7nm，发光效率很低。通常利用荧光粉转 换此光谱能量到需要的波段，即二次发射。如照明用就要转换 到可见区。诱杀害虫就要转换到370nm。 光电子技术（3） （2）、低压钠灯 钠的共振辐射在人眼的敏感辐射区，不需要象汞灯那样二次 转换光谱。所以发光效率较高。 小功率钠灯主要用于光谱仪器中单色光源，大功率（45瓦） 钠灯主要用于指示、信号照明光源，如航标灯，矿井，码头等 （3）、其它低气压气体放电光源 主要有氢灯、氪灯、氢弧灯、原子光谱灯。用于各种光谱仪器中。 氢和氪灯属辉光放电灯，发射氢和氪原子光谱线。 氢弧灯：弧光放电，发射1800-4000唉的连续光谱。 原子光谱灯：又称空心阴极等，即阴极做成圆筒状，属辉光放电， 工作气体为惰性气体。 特点：稳定性好，谱线窄、强。 光电子技术（3） 汞齐灯：汞和镉、锌三种金属蒸气的弧光放电，使得光谱线在 紫外、可见区更丰富。 （4）、碳弧 一种特殊的气体放电光源-开放式电弧。 分类：普通电弧、火焰电弧和高强度碳弧。 放电发射：电极之间的空气击穿，主要在灯芯发光。其中火焰碳 弧还添加其它金属化合物。如钙、铁、钡、镉等的化合物。 电极结构：外壳(阴极，硬)和灯芯(阳极，软)，用纯碳