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如何正确选择合适的实验光源?

作者:上海峰志 时间:2022-07-29 10:22:51浏览131 次

信息摘要:

氙灯光源是利用高气压或超高气压氙气的放电而发光的电光源,内含惰性气体氙气,激发电位和电离电位相差较小。氙灯辐射光谱能量分布与太阳光谱接近,色温约为6000K。氙灯均为连续光谱部分的光谱分布几乎与灯输入功率变化无关,在寿命期内光谱能量分布也几乎不变。氙灯的光、电参数一致性好,工作状态受外界条件变化的影响小。

如何正确选择合适的实验光源?氙灯光源、汞灯光源、LED光源到底该怎么选?

相信有很多小伙伴每到实验的时候就会有个想法在脑海里出现无数次,那就是实验光源到底该怎么选啊!要知道根据科研需求的不同,每一个光源在实验中起到的作用也大不相同,尤其是氙灯、LED、汞灯这三种实验中常见的光源,需要我们了解不同光源的特性,这样才能在实验中选出合适的光源。

氙灯光源

氙灯光源是利用高气压或超高气压氙气的放电而发光的电光源,内含惰性气体氙气,激发电位和电离电位相差较小。氙灯辐射光谱能量分布与太阳光谱接近,色温约为6000K。氙灯均为连续光谱部分的光谱分布几乎与灯输入功率变化无关,在寿命期内光谱能量分布也几乎不变。氙灯的光、电参数一致性好,工作状态受外界条件变化的影响小。氙灯一经燃点,几乎是瞬时即可达到稳定的光输出;灯灭后,可瞬时再燃点。

氙灯光源系统分为点光源和平行光光源,是利用氙灯光源为发光核心,配合专业的散热系统及稳定电源及触发装置点亮并运行氙灯光源的实验设备。点光源一般连接光纤使用,使模拟日光光照可以达到狭小黑暗的实验设备中。平行光光源一般为一束光斑,光斑大小视实验需求可调。

光催化专用氙灯光源有以下技术特点:  

1. 采用先进的散热模式,大幅延长灯泡使用寿命,提高光输出稳定性。

2. 高效的电光转换效率,光功率50W。

3. 光功率密度100mw/cm² - 2000mw/cm²。

4. 简易的光学结构,可以选择不同的波长、波段,满足多样化使用需求。

5. 模块化的设计极大提高了产品的安全性和稳定性。

6. 可实现高能量密度、长时间连续照射。

实验室氙灯光源

LED光源

在光化学的实验阶段,研究者们常选用氙灯光源来模拟太阳光,但一旦从实验阶段走向小规模生产阶段,LED光源的优势就体现出来了。LED光源(LED指的是Light Emitting Diode)为发光二极管光源。此种光源具有体积小、寿命长、效率高等优点,可连续使用长达10万个小时。

LED光源特点

1. 单色性,半波带宽5-15nm,几乎没有杂光。

2. 光谱覆盖广,从300nm到1000nm都能找到相对应的LED波段。

3. 可实现纯可见光,白光LED可以提供400-750nm的纯净光谱,没有紫外掺杂。

4. 可实现的照射方式广,单颗LED的体积很小,可以拼接出灯条、灯带、灯筒等其它光源不能提供的照射方式。

汞灯光源

灯的分类:低压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯。

汞灯的发光特性:汞的气压越高,汞灯的发光效率也越高,发射的光也由线状光谱向带状光谱过渡。

低压汞灯汞蒸气气压为0.8Pa,主要辐射253.7nm的紫外光。常用于光谱仪的波长基准、紫外杀菌和荧光分析等。

高压汞灯汞蒸气气压为(1-10)*10的5次方Pa。可见区呈带状光谱,红外区呈弱的连续光谱。常用于紫外辐照度标准、荧光分析以及大面积照明等。

球形超高压汞灯汞蒸气气压为(10-20)MPa。光谱线较宽,形成连续背景,可见区偏蓝,红外辐射增强。常作为点光源用于光学仪器、荧光分析和光刻技术等。

在光谱实验中我们经常用到低压低汞灯和高压汞灯,那么汞灯到底有什么用以及我们该注意些什么?

汞灯灯管是由石英玻璃制成,汞灯根据点亮后的灯管内汞蒸气压的不同和紫外线输出强度的不同,分为低压低汞灯和高压汞灯。

汞灯的杀菌效果:

杀菌效果是由微生物所接受的照射剂量决定的,同时,也受到紫外线的输出能量,与灯的类型,光强和使用时间有关,随着灯的老化,它将丧失30%-50%的强度。紫外照射剂量是指达到一定的细菌灭活率时,需要特定波长紫外线的量:

照射剂量(J/m2)=照射时间(s)×UVC强度(W/m2)

照射剂量越大,消毒效率越高,由于设备尺寸要求,一般照射时间只有几秒,因此,灯管的UVC输出强度就成了衡量紫外光onclick="g(消毒设备);">消毒设备性能主要的参数。

在城市污水消毒中,一般平均照射剂量在300 J/m2以上。低于此值,有可能出现光复活现象,即病菌不能被彻底杀死,当从渠道中流出接受可见光照射后,重新复活,降低了杀菌效果。杀菌效率要求越高,所需的照射剂量越大。

影响微生物接受到足够紫外光照射剂量的主要因素是透光率(254 nm处),当UVC输出强度和照射时间一定时,透光率的变化将造成微生物实际接受剂量的变化。

在使用汞灯时我们要注意以下几项:

1.用紫外线灯消毒室内空气时。房间内应保持清洁干燥,减少尘埃和水雾,温度低于20℃或高于40℃,相对湿度大于60%时应适当延长照射时间。

2.用紫外线消毒物品表面时,应使照射表面受到紫外线的直接照射,且应达到足够的照射剂量。

3. 不得使紫外线光源照射到人,以免引起损伤。

4. 紫外线强度计至少一年标定一次。

上海峰志仪器有限公司是一家集科研仪器销售、服务于一体,以光催化行业为经营主线,致力于环境清洁、新能源、新材料、碳中和纵向深入发展和横向拓展并行的高科技企业。在光催化实验设备技术研发方面不断攻克技术难题,为光催化降解污染物、光解水制氢制氧或全解水、光催化二氧化碳还原、光催化合成氨(固氮)、光催化降解VOC、甲醛等实验提供运行更稳定、操作更便捷的实验设备整体解决方案。


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