光輻射源
光輻射源(換句話說,光源)是許多自然物體,以及將某些類型的能量轉化為能量的人工製造的裝置 電磁輻射 波長為 10 nm 至 1 mm。
在自然界中,我們早已知道的此類來源有:太陽、星星、閃電等。至於人工來源,則取決於導致輻射出現的過程是被迫的還是自發的,選擇相干和非相干光輻射源的可能性。
相干和非相干輻射
激光 指的是相干光輻射源。它們的光譜強度非常高,輻射的特點是高度的方向性,它的特點是單色性,即這種輻射的波長是恆定的。
大多數光輻射源是非相干源,其輻射是一組許多基本發射器發射的大量電磁波疊加的結果。
人工光學非相干輻射源可根據輻射類型、轉化為輻射的能量類型、將能量轉化為光的方法、來源的用途、屬於光譜的某些部分(紅外線、可見光或紫外線),取決於結構類型、使用方式等。
燈光參數
光輻射有其自身的光或能量特性。光度特性包括:輻射通量、光通量、光照強度、亮度、照度等。連續光譜源通過其亮度或色溫來區分。
有時了解光源產生的照明或一些非標準特性(例如光子通量)很重要。脈衝源具有一定的發射脈衝持續時間和形狀。
發光效率或光譜效率決定了傳遞到光源的能量轉換為光的效率。輸入功率和能量、發光體的尺寸、抗輻射性、光在空間中的分佈和使用壽命等技術特性表徵了人工光輻射源。
光輻射源可以是熱的,具有處於凝聚態的平衡加熱發光體,也可以是具有處於任何聚集態的非均勻激發體的發光源。一種特殊類型是等離子體源,其中輻射的性質取決於等離子體的參數和光譜間隔,並且這裡的輻射可以是熱輻射或發光輻射。
光輻射的熱源以連續光譜為特徵,其能量特性遵循熱輻射定律,其中主要參數是溫度和發光體的發射率。
係數為 1 時,輻射相當於太陽附近溫度為 6000 K 的絕對黑體的輻射。人工熱源通過電流或化學燃燒反應的能量加熱。
燃燒氣態、液態或固態可燃物質時,火焰的特徵是由於固態細絲微粒的存在,具有溫度高達 3000 K 的連續輻射光譜。如果不存在此類顆粒,則光譜將呈帶狀或線性,典型的氣體燃燒產物或化學物質有意引入火焰進行光譜分析。
熱源設計與應用
信號或照明煙火,如火箭、煙花等,包含含有可燃物質和氧化劑的壓縮組合物。紅外輻射源通常是各種尺寸和形狀的陶瓷或金屬體,它們被火焰或氣體催化燃燒加熱。
紅外光譜的電子發射器具有鎢或鎳鉻螺旋線,通過電流通過它們加熱並置於耐熱護套中,或立即製成螺旋線、棒狀、條狀、管狀等形式。 — 來自難熔金屬和合金,或其他成分:石墨、金屬氧化物、難熔碳化物。這種類型的發射器用於空間加熱、各種研究和材料的工業熱處理。
對於紅外光譜,使用桿形式的參考發射器,例如 Nernst pin 和 Globar,其特點是在光譜的紅外部分,發射率對溫度具有穩定的依賴性。
計量測量涉及絕對黑體模型的輻射研究,其中平衡發射率取決於溫度;這種模型是一個加熱到高達 3000 K 的溫度的空腔,由特定形狀的耐火材料製成,帶有一個小入口。
白熾燈是當今可見光譜中最流行的輻射熱源。它們用於照明、信號、投影儀、投影儀,此外,它們還充當光度計和高溫計的標準。
當今市場上有 500 多種標準尺寸的白熾燈,從微型到大功率泛光燈不等。燈絲體通常製成鎢絲或螺旋形,並封裝在充有惰性氣體或真空的玻璃燒瓶中。這種燈的使用壽命通常在燈絲燒壞時結束。
白熾燈是鹵素燈,然後燈泡充滿氙氣並添加碘或揮發性溴化合物,這提供了汽化鎢從燈泡反向轉移到燈絲體。這種燈可以持續長達 2000 小時。
鎢絲安裝在加熱以維持鹵素循環的石英管內。這些燈用於熱成像和靜電複印,幾乎可以在普通白熾燈使用的任何地方找到。
在電燈中,光輻射源是電極,或者更確切地說,是充氬燈泡中或室外電弧放電期間陰極的白熾區域。
熒光源
在光輻射的發光源中,氣體或磷光體被光子、電子或其他粒子的流動或電場的直接作用激發,在這些情況下成為光源。發射光譜和光學參數由熒光粉的性質以及激發能量、電場強度等決定。
最常見的發光類型之一是光致發光,其中初級光源的輻射光譜變得可見。放電的紫外線輻射落在熒光粉層上,在這種情況下,熒光粉會發出可見光和近紫外光。
節能燈就是基於這種效應的緊湊型熒光燈。這樣一盞 20 W 的燈發出的光通量等於 100 W 白熾燈的光通量。
陰極射線管屏幕是光輻射的陰極發光源。熒光塗層屏幕被飛向它的電子束激發。
LED利用半導體上的注入電致發光原理。這些光輻射源被製造為具有光學元件的分立產品。它們用於指示、信號、照明。
放射性發光過程中的光發射是由衰變同位素的作用激發的。
化學發光是將化學反應的能量轉化為光能(另見 發光類型).
由快粒子、瞬態輻射和 Vavilov-Cherenkov 輻射激發的閃爍體中的閃光用於檢測移動的帶電粒子。
等離子體
等離子體光輻射源的特點是線性或連續光譜,以及取決於等離子體溫度和壓力的能量特性,發生在放電或另一種等離子體產生方法中。
輻射參數在很大範圍內變化,具體取決於輸入功率和物質的成分(另請參見 氣體放電燈, 等離子體).參數受此功率和材料電阻的限制。脈衝等離子體源具有比連續等離子體源更高的參數。