Дейтериевая дуговая лампа

Дейтериевая дуговая лампа (или просто дейтериевая лампа низкого давления, ) — газоразрядный источник света часто используемый в спектроскопии , когда непрерывный спектр в ультрафиолетовой необходим области.

Плазменные «дуговые» или газоразрядные лампы, использующие водород, отличаются высокой мощностью в ультрафиолетовом диапазоне и сравнительно небольшой мощностью в видимом и инфракрасном диапазонах. Это похоже на ситуацию в водородном пламени. Дуговые лампы, изготовленные из обычного светового водорода ( водорода-1 ), обеспечивают УФ-спектр, очень похожий на дейтерий, и используются в УФ-спектроскопах. Однако лампы, в которых используется дейтерий, имеют более длительный срок службы, а излучательная способность (интенсивность) в дальнем конце их УФ-диапазона в три-пять раз выше, чем у обычной водородной дуговой лампы при той же температуре. Таким образом, дейтериевые дуговые лампы, несмотря на то, что они в несколько раз дороже, считаются лучшим источником света по сравнению с легкими водородными дуговыми лампами в коротковолновом УФ-диапазоне.

Принцип работы

В дейтериевой лампе используются вольфрамовая нить и анод, расположенные на противоположных сторонах никелевой коробчатой конструкции, предназначенной для получения наилучшего выходного спектра. В отличие от лампы накаливания, в дейтериевых лампах нить накала не является источником света. Вместо этого от нити накала к аноду создается дуга, аналогичный процесс в дуговых лампах . Поскольку для работы нить должна быть очень горячей, перед использованием ее нагревают примерно в течение 20 секунд. Поскольку в процессе разрядки выделяется собственное тепло, после начала разрядки нагреватель выключается. Хотя напряжение зажигания составляет от 300 до 500 вольт, после возникновения дуги напряжение падает примерно до 100-200 вольт. ^[1]

Созданная дуга переводит молекулярный дейтерий, содержащийся внутри колбы, в более высокое энергетическое состояние. Затем дейтерий излучает свет, возвращаясь в исходное состояние. Этот непрерывный цикл является источником непрерывного УФ-излучения. Этот процесс отличается от процесса распада возбужденных состояний атомов ( атомной эмиссии ), при котором электроны возбуждаются и затем испускают излучение. Вместо этого процесс молекулярной эмиссии , при котором радиационный распад возбужденных состояний молекулярного дейтерия (D ₂ эффект вызывает ).

Структура спектральных линий дейтерия заметно не отличается от структуры легкого водорода, но дейтерий имеет несколько более прочную молекулярную связь (439,5 против 432 кДж/моль) и хуже ионизируется при температуре дуги. Это приводит к увеличению популяции молекул и большей излучательной способности (светоотдачи) УФ-излучения в молекулярной части спектра, которая находится дальше всего в ультрафиолете. ^[2]

Поскольку лампа работает при высоких температурах, в качестве кожуха нельзя использовать обычные стеклянные корпуса. Они также будут блокировать УФ-излучение. Вместо этого используется колба из плавленого кварца , УФ-стекла или фторида магния в зависимости от конкретной функции лампы. ^[3]

Типичный срок службы дейтериевой лампы составляет около 2000 часов (большинство производителей гарантируют 2000 часов, но новые лампы стабильно хорошо работают при 5000 часах и более). ^{[ нужна ссылка ]}

Спектры дейтериевой лампы

Дейтериевая лампа излучает излучение длиной волны от 112 до 900 нм, хотя ее непрерывный спектр составляет всего лишь от 180 до 370 нм. Интенсивность спектра фактически не уменьшается от 250 до 200 нм, как показано на графике спектра выше. Уменьшение графика связано со снижением эффективности на малых длинах волн фотодетектора, используемого для измерения интенсивности лампы. Непрерывный спектр дейтериевой лампы полезен как в качестве эталона в УФ-радиометрических работах, так и для генерации сигнала в различных фотометрических устройствах.

Безопасность

Из-за высокой интенсивности УФ-излучения, испускаемого лампой, при использовании дейтериевой лампы рекомендуется защищать глаза. Также необходимо соблюдать осторожность и избегать прямого прикосновения к лампочке во избежание ожогов из-за высоких рабочих температур . Непосредственное прикосновение к лампе, даже когда она остыла, может привести к попаданию на корпус загрязнений, которые сильно поглощают коротковолновое ультрафиолетовое излучение и, следовательно, снижают интенсивность излучения.

Ссылки

^ «Дейтериевые лампы» (PDF) . Photoron Pty Ltd. 20 октября 2011 г. Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 г. Проверено 20 октября 2011 г.
^ Статья об УФ-анализе, описывающая преимущества дейтериевой лампы , по состоянию на 25 сентября 2014 г.
^ «Дейтериевые лампы» . Photoron Pty Ltd. 20 октября 2011 г. Архивировано из оригинала 3 октября 2011 г. Проверено 20 октября 2011 г.

[1] «Дейтериевые лампы» (PDF) . Photoron Pty Ltd. 20 октября 2011 г. Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 г. Проверено 20 октября 2011 г.

[2] Статья об УФ-анализе, описывающая преимущества дейтериевой лампы , по состоянию на 25 сентября 2014 г.

[3] «Дейтериевые лампы» . Photoron Pty Ltd. 20 октября 2011 г. Архивировано из оригинала 3 октября 2011 г. Проверено 20 октября 2011 г.

[1]

[2]

[3]