1、,光源原理與設(shè)計(jì)金屬鹵化物燈,諸定昌,第八章 金屬鹵化物燈,Metal Halide Lamp,光源原理與設(shè)計(jì)金屬鹵化物燈,諸定昌,8.1 金鹵燈的基本原理,光源原理與設(shè)計(jì)金屬鹵化物燈,諸定昌,一. 燈的基本結(jié)構(gòu)與工作原理,1. 外觀 與HPM基本相似,2. 填充物,Ar(Ar+Ne)幾十托 啟動(dòng)氣體,Hg 幾個(gè)atm 緩沖氣體,MXn 幾百帕 發(fā)光物質(zhì) 幾千帕,3. 啟動(dòng)過程,光源原理與設(shè)計(jì)金屬鹵化物燈,諸定昌,4. 輸出光譜,穩(wěn)定下 PHg/PMXn=100,P=nh/,P=n0 h e-eVex/KT,又n=n0 e-eVex/KT,g,g0,g,g0,/,=CP0 e-eVex/KT

2、=CP0 e-11600Vex/T,PM=CMPM e-11600VexM/T,PHg=CHgPHg e-11600VexHg/T,光源原理與設(shè)計(jì)金屬鹵化物燈,諸定昌,CM,CHg,比起指數(shù)項(xiàng)要小很多 令 =1,PM,PHg,e11600(VexHg-VexM)/T,=,PM,PHg,=,PM,PHg,e10=2.2104 =220,PM,PHg,雖然主氣壓貢獻(xiàn)是Hg，但譜線 主要貢獻(xiàn)是金屬M(fèi)。,CM,CHg,光源原理與設(shè)計(jì)金屬鹵化物燈,諸定昌,討論：,1. 光譜輸出以添加金屬的特征光譜為主,2. 添加特征光譜為紅色區(qū)的金屬可提高Ra,3. 添加總輻射能量中50%在可見區(qū)的金屬， 可達(dá)到高的效

3、果,=100 Ra65,光源原理與設(shè)計(jì)金屬鹵化物燈,諸定昌,二. 有效利用金屬添加劑的條件,Tw=1000K P100Pa,金屬 Sr Mg Zn Cd Cs,后發(fā)現(xiàn)PMXn(Tw=1000K) 100Pa,一般都用碘化物，少量用溴化物,光源原理與設(shè)計(jì)金屬鹵化物燈,諸定昌,1. 管壁溫度下，有一定的蒸氣壓（P100Pa）,有碘化物，少量溴化物滿足,2. Tw下穩(wěn)定，T0區(qū)域分解,MXn,M+nX,T0,Tw,T2500K下，碘化物和少量溴化物分解,T1000K下，碘化物和少量溴化物穩(wěn)定,3. Tamb鹵化物的蒸氣壓盡量低 MXn負(fù)電性,光源原理與設(shè)計(jì)金屬鹵化物燈,諸定昌,三. 金屬鹵化物添加劑

4、的種類,鈹砷硒 劇毒,銅銀金 Tw不太穩(wěn)定,鈣鍶鋇極少量稀土金屬 Tw下P偏低,硼鋁 Tamb下P太高 啟動(dòng)電壓高,每二種：有1225類,每三種：有19600類,每四種：有230300類,除去,50余種金屬 鹵化物可用,光源原理與設(shè)計(jì)金屬鹵化物燈,諸定昌,1. 按光譜特性要求,a) In 蘭光 410.1和451.1nm,b) Tl 綠光 535nm,c) Na 黃光 589.3nm,d) Li 紅光 670.7nm,e) Ga 紫光 403.2/417.2/358.9nm,f) Sc Dy Tn 大量線光譜在可見區(qū),彩色 金鹵燈,光源原理與設(shè)計(jì)金屬鹵化物燈,諸定昌,2. 按照明要求,a) 發(fā)

5、射特征光譜的若干金屬鹵化物的組合,Na-Te-In lamp,b) 發(fā)射大量密集線光譜的鹵化物,Dy燈Osram Sc-Na燈GE,c) 分子發(fā)光（鹵化錫，鹵化鋁），啟動(dòng)電壓高,e) 超高壓鹵化物蒸氣（超高壓銦燈）,光源原理與設(shè)計(jì)金屬鹵化物燈,諸定昌,四. 金屬碘化物對電弧的影響,1. 電弧的收縮現(xiàn)象,添加發(fā)射密集線光譜的金屬碘化物易造成,產(chǎn)生原因：,VexVi電離主要發(fā)生在中心區(qū) 輻射轉(zhuǎn)移能量使熱激發(fā)和熱電離 在靠近ri區(qū)下降。,一般規(guī)律：,Vex/Vi0.585 管壁穩(wěn)定型 Vex/Vi0.585 電弧收縮,光源原理與設(shè)計(jì)金屬鹵化物燈,諸定昌,2. 電弧的放寬現(xiàn)象,堿金屬 Li Na Cs

6、，電弧穩(wěn)定，I大,Vl,充量,T,r,NaI,CsI,ri,Tw,T0,光源原理與設(shè)計(jì)金屬鹵化物燈,諸定昌,3. 添加銦，鉈，鎵的碘化物，不會(huì)引起 電弧的收縮,原因：輻射的自吸收效應(yīng)強(qiáng),金鹵燈填充物的配方依據(jù)：,a. 光譜要求：光刻，捕魚燈，彩色燈,b. 電弧的穩(wěn)定性：放寬，收縮,c. 啟動(dòng)電壓要求：加CsI或NaI,d. 光效要求：P()在V()的中心,e. Tc的要求,光源原理與設(shè)計(jì)金屬鹵化物燈,諸定昌,五. 汞在金鹵燈的作用,1. Buffer gas function,2. 改善電特性,無HgeVl,PHgPMXnVl主要決定于larc與PHg,3. 降低啟動(dòng)電壓,a. Penning Effect,光源原理與設(shè)計(jì)金屬鹵化物燈,諸定昌,b. 降低自由碘的蒸氣壓,Hg+2