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如何正確選擇合適的實驗光源?

作者:上海峰志 時間:2022-07-29 10:22:51瀏覽339 次

信息摘要:

氙燈光源是利用高氣壓或超高氣壓氙氣的放電而發光的電光源,內含惰性氣體氙氣,激發電位和電離電位相差較小。氙燈輻射光譜能量分布與太陽光譜接近,色溫約為6000K。氙燈均為連續光譜部分的光譜分布幾乎與燈輸入功率變化無關,在壽命期內光譜能量分布也幾乎不變。氙燈的光、電參數一致性好,工作狀態受外界條件變化的影響小。

如何正確選擇合適的實驗光源?氙燈光源、汞燈光源、LED光源到底該怎么選?

相信有很多小伙伴每到實驗的時候就會有個想法在腦海里出現無數次,那就是實驗光源到底該怎么選??!要知道根據科研需求的不同,每一個光源在實驗中起到的作用也大不相同,尤其是氙燈、LED、汞燈這三種實驗中常見的光源,需要我們了解不同光源的特性,這樣才能在實驗中選出合適的光源。

氙燈光源

氙燈光源是利用高氣壓或超高氣壓氙氣的放電而發光的電光源,內含惰性氣體氙氣,激發電位和電離電位相差較小。氙燈輻射光譜能量分布與太陽光譜接近,色溫約為6000K。氙燈均為連續光譜部分的光譜分布幾乎與燈輸入功率變化無關,在壽命期內光譜能量分布也幾乎不變。氙燈的光、電參數一致性好,工作狀態受外界條件變化的影響小。氙燈一經燃點,幾乎是瞬時即可達到穩定的光輸出;燈滅后,可瞬時再燃點。

氙燈光源系統分為點光源和平行光光源,是利用氙燈光源為發光核心,配合專業的散熱系統及穩定電源及觸發裝置點亮并運行氙燈光源的實驗設備。點光源一般連接光纖使用,使模擬日光光照可以達到狹小黑暗的實驗設備中。平行光光源一般為一束光斑,光斑大小視實驗需求可調。

光催化專用氙燈光源有以下技術特點:  

1. 采用先進的散熱模式,大幅延長燈泡使用壽命,提高光輸出穩定性。

2. 高效的電光轉換效率,光功率50W。

3. 光功率密度100mw/cm2 - 2000mw/cm2。

4. 簡易的光學結構,可以選擇不同的波長、波段,滿足多樣化使用需求。

5. 模塊化的設計極大提高了產品的安全性和穩定性。

6. 可實現高能量密度、長時間連續照射。

實驗室氙燈光源

LED光源

在光化學的實驗階段,研究者們常選用氙燈光源來模擬太陽光,但一旦從實驗階段走向小規模生產階段,LED光源的優勢就體現出來了。LED光源(LED指的是Light Emitting Diode)為發光二極管光源。此種光源具有體積小、壽命長、效率高等優點,可連續使用長達10萬個小時。

LED光源特點

1. 單色性,半波帶寬5-15nm,幾乎沒有雜光。

2. 光譜覆蓋廣,從300nm到1000nm都能找到相對應的LED波段。

3. 可實現純可見光,白光LED可以提供400-750nm的純凈光譜,沒有紫外摻雜。

4. 可實現的照射方式廣,單顆LED的體積很小,可以拼接出燈條、燈帶、燈筒等其它光源不能提供的照射方式。

汞燈光源

燈的分類:低壓汞燈、高壓汞燈、超高壓汞燈。

汞燈的發光特性:汞的氣壓越高,汞燈的發光效率也越高,發射的光也由線狀光譜向帶狀光譜過渡。

低壓汞燈汞蒸氣氣壓為0.8Pa,主要輻射253.7nm的紫外光。常用于光譜儀的波長基準、紫外殺菌和熒光分析等。

高壓汞燈汞蒸氣氣壓為(1-10)*10的5次方Pa??梢妳^呈帶狀光譜,紅外區呈弱的連續光譜。常用于紫外輻照度標準、熒光分析以及大面積照明等。

球形超高壓汞燈汞蒸氣氣壓為(10-20)MPa。光譜線較寬,形成連續背景,可見區偏藍,紅外輻射增強。常作為點光源用于光學儀器、熒光分析和光刻技術等。

在光譜實驗中我們經常用到低壓低汞燈和高壓汞燈,那么汞燈到底有什么用以及我們該注意些什么?

汞燈燈管是由石英玻璃制成,汞燈根據點亮后的燈管內汞蒸氣壓的不同和紫外線輸出強度的不同,分為低壓低汞燈和高壓汞燈。

汞燈的殺菌效果:

殺菌效果是由微生物所接受的照射劑量決定的,同時,也受到紫外線的輸出能量,與燈的類型,光強和使用時間有關,隨著燈的老化,它將喪失30%-50%的強度。紫外照射劑量是指達到一定的細菌滅活率時,需要特定波長紫外線的量:

照射劑量(J/m2)=照射時間(s)×UVC強度(W/m2)

照射劑量越大,效率越高,由于設備尺寸要求,一般照射時間只有幾秒,因此,燈管的UVC輸出強度就成了衡量紫外光onclick="g(設備);">設備性能主要的參數。

在城市污水中,一般平均照射劑量在300 J/m2以上。低于此值,有可能出現光復活現象,即病菌不能被徹底殺死,當從渠道中流出接受可見光照射后,重新復活,降低了殺菌效果。殺菌效率要求越高,所需的照射劑量越大。

影響微生物接受到足夠紫外光照射劑量的主要因素是透光率(254 nm處),當UVC輸出強度和照射時間一定時,透光率的變化將造成微生物實際接受劑量的變化。

在使用汞燈時我們要注意以下幾項:

1.用紫外線燈室內空氣時。房間內應保持清潔干燥,減少塵埃和水霧,溫度低于20℃或高于40℃,相對濕度大于60%時應適當延長照射時間。

2.用紫外線物品表面時,應使照射表面受到紫外線的直接照射,且應達到足夠的照射劑量。

3. 不得使紫外線光源照射到人,以免引起損傷。

4. 紫外線強度計至少一年標定一次。

上海峰志儀器有限公司是一家集科研儀器銷售、服務于一體,以光催化行業為經營主線,致力于環境清潔、新能源、新材料、碳中和縱向深入發展和橫向拓展并行的企業。在光催化實驗設備技術研發方面不斷攻克技術難題,為光催化降解污染物、光解水制氫制氧或全解水、光催化二氧化碳還原、光催化合成氨(固氮)、光催化降解VOC、甲醛等實驗提供運行更穩定、操作更便捷的實驗設備整體解決方案。


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