006 汞灯

人造光源有着漫长的发展史 汞灯 mercury lamp 　　利用汞放电时产生汞蒸气获得可见光的电光源。汞灯可分为低压汞灯、高压汞灯和超高压汞灯三种。 　　低压汞灯点燃时汞蒸气压小于一个大气压，此时汞原子主要辐射波长为253.7nm的紫外线。常用的“日光灯”灯管内壁涂以卤磷酸钙荧光粉，再将紫外线转变为可见光。节能型荧光灯内壁涂有稀土荧光粉，发光效率更高。 　　高压汞灯点燃时汞蒸气压为2～5个大气压，内管用石英玻璃。高压汞灯辐射的紫外线光谱加宽，且偏蓝绿，可用于光化反应、光刻机、紫外线探伤及荧光分析等。为使高压汞灯在照明上得到应用，常采用以下两种方式改善它的光色：①在石英内管外面，再加一个玻璃壳，内壁涂耐较高温度的荧光粉，将紫外辐射转换成红色可见光，使高压荧光汞灯的辐射光谱接近于暖白色，且有较高的发光效率。②玻璃外壳内壁不涂荧光粉，而在壳内与石英灯管之间串联一钨丝，它既作为镇流器，又可辐射出高压汞灯所缺少的红光，以改善光色。这类高压白炽汞灯使用方便，可直接接到220伏交流电源上，发光效率低于高压荧光汞灯，但高于白炽灯。 超高压汞灯点燃时汞蒸气压达10个大气压以上，具有体积小、亮度高，可见光和紫外线能量辐射很强等特点，可用作荧光显微镜、光学仪器及光刻技术的强光源。 汞灯的光谱 汞灯光谱图 横坐标是波长，纵坐标是光幅（强度）。 　　关于X光，汞灯光谱中包含有X光，但强度已经很小了，达不到应用水平。其实可以看到，KrF,ArF的强度也不大，所以 在早期i线的光刻机上用的是汞灯，而DUV的光刻机用的是准分子激光。 高压汞灯 high pressure mercury lamp 　　高压汞灯是由石英电弧管，外泡壳（通常内涂荧光粉），金属支架，电阻件和灯头组成。电弧管为核心元件，内充汞与惰性气体。放电时，内部汞蒸气压为2-15个大气压，因此称为高压汞灯。高压汞灯，应用了先进的制灯，使高压汞灯的光效更高，寿命更长。发白光，色温4100K左右，而且经济实惠，被广泛应用于室内外的工业照明，道路照明灯领域。 　　自镇流高压汞灯，由于该产品不需要外接镇流器，所以使用非常方便。其光效是白炽灯的2倍，寿命是白炽得灯的10倍，而且经济实惠，被广泛应用于室内外的工业照明，庭院照明，街区照明等领域。 高压汞灯通常采用并联补偿电容的电感镇流器。另一种自镇流高压汞灯，由于在外泡壳内安装了一根钨丝作为镇流器，因此不必再外接镇流器而方便使用。 　　指汞蒸气压力为51～507kPa，主要发射波长在365.0nm，相当能量为327.3kJ/mol的汞蒸气弧光灯。 　　高压汞灯是紫外固化的灯，发热大，要用空气或水冷却，但功率高，适用于要求固化速率快的光固化涂料、油墨涂覆流水线。缺点是要求冷启动，就是说关灯后马上在开灯，是开不了的，必须等几分钟灯管冷却下来以后才能重新开启，这是和白炽灯是不同的。 　　该灯光谱有效范围在350-450nm之间，主波峰为365nm，有700多个品种，功率在100w-25kw。UV固化广泛用于竹木地板、家俱、装饰材料、印刷上光、印铁制罐、塑胶涂装等行业；也是半导体、标牌、电路板、电子元件的光敏油墨固化；更有理想点光源，便携式光源及实验室专用光源可供选择。 　　自从1879年白炽灯问世以来，人们便与电灯结下了不解之缘。一百多年来，随着科学技术的不断发展，电光源家族中新灯辈出，大放光彩。高压汞灯也是一种效率高、寿命长的电光源。它由荧光泡壳和放电管两部分组成（图4－4）。放电管又细又短、只有人的手指大小、内装高压水银蒸气，放电管外面有一棉球形的荧光泡壳。通电后放电管产生很强的可见光和紫外线，紫外线照射在荧光泡壳上，发出大量可见光。高压汞灯发出的光中不含红色，它照射下的物体发青，（显色指数为45左右）因此只适于广场、街道的照明。 高压汞灯工作原理 高压汞灯工作时，电流通过高压汞蒸气，使之电离激发，形成放电管中电子、原子和离子间的碰撞而发光。放电时波长 253.7nm的共振线(辐外光谱)被吸收,可见谱线强度增加,主要辐射的是404.7nm、435.8nm、546.1nm和577.0～579.0nm的可见谱线,此外还辐射较强的365.0nm的长波紫外线。 低压汞灯 low pressure mercury lamp 　　指汞蒸气压力为1.3～13Pa(0.01～0.1mmHg)，主要发射波长在紫外区的253.7nm(0.01mmHg)，相当能量为471.0kJ/mol(112.5kcal/mol)，占灯的总能量的70％的汞蒸气弧光灯。25℃时，该灯的主射线为253.7和184.9nm。低压汞灯光强低，光固化速度慢，但发热量小，不需冷却就可使用，在印刷制版上用得较多。主要应用作杀菌灯、荧光分析、光谱仪波长基准。 　　这类灯又称灭菌灯，主要分类为：冷阴极辉光放电灯和热阴极弧光放电灯。