如何正確選擇合適的實(shí)驗(yàn)光源？

如何正確選擇合適的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的時候就會有個想法在腦海里出現(xiàn)無數(shù)次，那就是實(shí)驗(yàn)光源到底該怎么選?。∫栏鶕?jù)科研需求的不同，每一個光源在實(shí)驗(yàn)中起到的作用也大不相同，尤其是氙燈、LED、汞燈這三種實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(fā)光的電光源，內(nèi)含惰性氣體氙氣，激發(fā)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(xù)光譜部分的光譜分布幾乎與燈輸入功率變化無關(guān)，在壽命期內(nèi)光譜能量分布也幾乎不變。氙燈的光、電參數(shù)一致性好，工作狀態(tài)受外界條件變化的影響小。氙燈一經(jīng)燃點(diǎn)，幾乎是瞬時即可達(dá)到穩(wěn)定的光輸出；燈滅后，可瞬時再燃點(diǎn)。

氙燈光源系統(tǒng)分為點(diǎn)光源和平行光光源，是利用氙燈光源為發(fā)光核心，配合專業(yè)的散熱系統(tǒng)及穩(wěn)定電源及觸發(fā)裝置點(diǎn)亮并運(yùn)行氙燈光源的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。點(diǎn)光源一般連接光纖使用，使模擬日光光照可以達(dá)到狹小黑暗的實(shí)驗(yàn)設(shè)備中。平行光光源一般為一束光斑，光斑大小視實(shí)驗(yàn)需求可調(diào)。

光催化專用氙燈光源有以下技術(shù)特點(diǎn)：  

1. 采用先進(jìn)的散熱模式，大幅延長燈泡使用壽命，提高光輸出穩(wěn)定性。

2. 高效的電光轉(zhuǎn)換效率，光功率50W。

3. 光功率密度100mw/cm2 - 2000mw/cm2。

4. 簡易的光學(xué)結(jié)構(gòu)，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(shè)計(jì)極大提高了產(chǎn)品的安全性和穩(wěn)定性。

6. 可實(shí)現(xiàn)高能量密度、長時間連續(xù)照射。

LED光源

在光化學(xué)的實(shí)驗(yàn)階段，研究者們常選用氙燈光源來模擬太陽光，但一旦從實(shí)驗(yàn)階段走向小規(guī)模生產(chǎn)階段，LED光源的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了。LED光源（LED指的是Light Emitting Diode）為發(fā)光二極管光源。此種光源具有體積小、壽命長、效率高等優(yōu)點(diǎn)，可連續(xù)使用長達(dá)10萬個小時。

LED光源特點(diǎn)：

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(yīng)的LED波段。

3. 可實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)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(fā)光特性：汞的氣壓越高，汞燈的發(fā)光效率也越高，發(fā)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(zhǔn)、紫外shajun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^(qū)呈帶狀光譜，紅外區(qū)呈弱的連續(xù)光譜。常用于紫外輻照度標(biāo)準(zhǔn)、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(xù)背景，可見區(qū)偏藍(lán)，紅外輻射增強(qiáng)。常作為點(diǎn)光源用于光學(xué)儀器、熒光分析和光刻技術(shù)等。

在光譜實(shí)驗(yàn)中我們經(jīng)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(jù)點(diǎn)亮后的燈管內(nèi)汞蒸氣壓的不同和紫外線輸出強(qiáng)度的不同，分為低壓低汞燈和高壓汞燈。

汞燈的shajun效果：

shajun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(qiáng)和使用時間有關(guān)，隨著燈的老化，它將喪失30%-50%的強(qiáng)度。紫外照射劑量是指達(dá)到一定的細(xì)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(qiáng)度（W/m2）

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

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(xiàn)光復(fù)活現(xiàn)象，即病菌不能被徹底殺死，當(dāng)從渠道中流出接受可見光照射后，重新復(fù)活，降低了shajun效果。shajun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(dāng)UVC輸出強(qiáng)度和照射時間一定時，透光率的變化將造成微生物實(shí)際接受劑量的變化。

在使用汞燈時我們要注意以下幾項(xiàng)：

1.用紫外線燈室內(nèi)空氣時。房間內(nèi)應(yīng)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(yīng)適當(dāng)延長照射時間。

2.用紫外線物品表面時，應(yīng)使照射表面受到紫外線的直接照射，且應(yīng)達(dá)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(qiáng)度計(jì)至少一年標(biāo)定一次。

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