T6大功率低压汞灯的正柱区辐射效率研究
功率密度100～200 W/m的大功率低压汞灯由于254 nm紫外辐射功率大、效率高，还有一定的185 nm真空紫外，广泛应用于饮用杀菌、废水处理、表面改性、光清洗。但对其辐射效率的优化和影响因素鲜有报道。本文研究大功率低压汞灯的最佳放电参数，这对提高大功率低压汞灯的性能、研制适用汞齐具有重要的理论和应用意义。 第一章绪论介绍紫外光源的种类，低气压汞放电灯的应用，低压汞灯的理论和实验研究。包括从最初的T12管径，随后逐渐增加功率负载的细管径化，到最近的T2细管径低压汞灯，以及光谱和电极区域等方面的研究。本文设计制作了外径19 mm、填充6种缓冲气体、8种气压共48种T6大功率低压汞灯，实验测量了电场强度、输入功率、254 nm和其他谱线的辐射功率和辐射效率随缓冲气体成分、气压、冷端温度和电流的变化，对变化趋势提出了合适的物理解释。 第二章介绍实验方法。用于计算254 nm辐射功率的Keitz公式方法，与其他测量方法进行比较，在测量距离大于被测光源长度的2.5倍而小于4倍时，Keitz公式方法与分布式辐射度方法误差小于1％。通过测量254 nm辐射照度计算辐射功率并结合输入功率的测量，可获得辐射效率。 第三章介绍冷端温度对大功率低压汞灯的正柱区辐射的影响。T6管径的低压汞灯辐射功率最大值对应冷端温度在40-45℃，辐射效率最大值对应冷端温度在45-48℃。对填充Ne-Ar混合气体的灯，在气压2Torr,电流1.6A，冷端温度45℃时，正柱输入功率＞160 W/m，254 nm辐射效率＞40％。254 nm以外的谱线辐射效率之和不超过10％。纯Ne的灯启动电压较高，在环境温度较低时性能较差。纯Ar的单位长度紫外辐射功率过低，不利于实现大功率输出。 第四章介绍缓冲气体对大功率低压汞灯的正柱区辐射的影响。相同气压的不同种类的缓冲气体的灯的254 nm辐射效率比较接近。需要254 nm辐射功率高时，选择Ne含量较高的缓冲气体为佳;选择Ar含量较高的缓冲气体，可以节省电能。充气压过低，254 nm辐射功率高但电极溅射严重，充气压过高，254 nm辐射功率太低。其他谱线的辐射效率可以降低到10％以下，而与缓冲气体的种类和气压关系不大。 第五章将本文的结论与已有的研究结果进行比较，分析实验测试的误差与不确定度，对后续研究提出了建议。 第六章总结了本文的最主要的结论。
大功率低压汞灯;辐射效率;Keitz公式;冷端温度;缓冲气体
复旦大学
硕士
物理电子学
张善端
2013
中文
TM923
73
2015-05-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）