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      光催化氙燈光源的分類和氙燈光源注意事項

      作者:紫外光源事業部時間:2019-12-08 19:27:33瀏覽682 次

      信息摘要:

      光催化氙燈光源按照燈泡結構分類分為長弧氙燈、短弧氙燈和球形氙燈,按照照射方式不同可分為內照式光源和外照式光源。長弧氙燈一般采用管型氙燈燈管,把燈管置于反應器內部,采用四周發散式照射,一般被稱為內照式光源。這種光源屬于全波段照射,不能增加濾光片,但是價格低廉,適合光化學的初級研究用。

      光催化氙燈光源的分類和注意事項

      光催化氙燈光源的分類  

      氙燈光源按照燈泡結構分類分為長弧氙燈、短弧氙燈和球形氙燈,按照照射方式不同可分為內照式光源和外照式光源。
      長弧氙燈一般采用管型氙燈燈管,把燈管置于反應器內部,采用四周發散式照射,一般被稱為內照式光源。這種光源屬于全波段照射,不能增加濾光片,但是價格低廉,適合光化學的初級研究用。
      短弧氙燈一般采用球型氙燈燈泡,平行光束通過出光口照射,光輸出部分可以選配不同的濾光片,進而得到紫外光譜、可見光譜、紫外或者可見單色光,出光口可360度旋轉調節角度任意方向照射。光化學反應器一般放在氙燈的下方做實驗,光從反應器外部照射到反應液,因此光源也被稱為外照式光源。但是這種光源價格相對長弧氙燈高。而且燈泡平均壽命都是2000h左右,而NBeT引進了國際散熱技術的此款光源平均燈泡壽命可達3000h左右,對于實驗光強要求不高的燈泡壽命可達3000h,甚至更長。目前增加了光纖輸出方式,可以為不同的儀器提供單色光點光源。
      球形氙燈需要高精密的光路設計,一般是通過后置反光鏡將光收集匯聚成點光源,然后經過光學透鏡組,實現平行光輸出,這樣輸出的平行光均勻度高,適合做光電方面、太陽能電池、光生物方面實驗。常常用來配合單色儀,組成可調單色光源。

      氙燈光源

      35w光催化氙燈光源燈泡

      光催化氙燈光源的注意事項

      ?燈泡后端的尖銳凸起是燈泡密封口,較為脆弱,嚴禁撞擊該處。
      ?開機前和光源運行中必須確定風扇處于工作狀態,如風扇發生故障,嚴禁開機?!?br/>?光源運行中,禁止搬動?!?br/>?光源運行中,切勿直視出光口,如需觀察光斑狀況,務必佩戴防護眼鏡?!?br/>?光源運行中,不要觸摸散熱器表面和濾光片表面,以免灼傷。
      ?注意工作環境的清潔,避免細小物件從燈箱上方散熱孔中掉入?!?br/>?工作電流嚴禁超過21AMP(安培)?!?br/>?當高壓模塊多次(10次左右)不能激發燈泡并點亮燈泡,請勿繼續嘗試,應立即更換燈泡或與廠家聯系。
      ?請勿使用非本型號的燈泡,以免造成電源損害,故障或者爆炸?!?br/>?LUYOR-3418-300UV氙燈光源因有較強烈的紫外輸出,必須佩戴紫外截止型防護眼鏡和紫外防護服進行實驗。該型號光源會釋放出臭氧,必須保持室內良好通風或在通風櫥中實驗?!?/p>

      汞燈、氙燈和氘燈光源的區別和用途

      氣體放電光源 利用氣體放電原理制成的光源。
      光源結構:用玻璃或石英等材料做成管形的、球形的燈泡。泡殼內安裝有電極,并充入發光用的氣體,如氫、氦、氘、氙、氪,或金屬蒸氣,如汞、鎘、銦、鉈、鏑等。
      氣體放電原理:氣體在電場作用下激勵出電子和離子,成為導電體。離子向陰極、電子向陽極運動,從電場中得到能量,它們與氣體原子或分子碰撞時會激勵出新的電子和離子,也會使氣體原子受激,內層電子躍遷到高能級。受激電子返回低能級時,輻射出光子。
      汞燈
      汞燈的分類: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度。
      低壓汞燈  汞蒸氣氣壓為0.8Pa,主要輻射253.7 nm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、紫外探傷和大面積照明等。
      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。
      氙燈
      發光材料:氙。
      光譜特性:光譜分布與日光接近,色溫6000K,亮度高,壽命可達1000 h。
      氙燈的分類:
      長弧氙燈:電極間距為15~130 cm,細管形,工作氣壓為105 Pa,用于碼頭、廣場、車站等大面積照明。
      短弧氙燈:電極間距在數毫米量級,工作氣壓為1~2 MPa,是很好的日光色點光源,常用于電影放映、彩色攝影、照相制版、模擬日光等場合。
      脈沖氙:管內氣壓在100 Pa以下,由高壓電脈沖激發產生光脈沖,在極短的時間內發出很強的光。廣泛用于固體激光器的光泵、照相制版、高速攝影和光信號源等。
      原子光譜燈
      發光機制:原子光譜燈又稱空心陰極燈,陽極和圓筒形陰極封在玻殼內,玻殼上部有一透明石英窗。工作時窗口透射出放電輝光,其中主要是陰極金屬的原子光譜??招年帢O放電的電流密度可比正常輝光高出100倍以上,電流雖大但溫度不高,因此發光的譜錢不僅強度大,而且波長寬度很小。
      應用領域:原子光譜燈的主要作用是引出標準譜線的光束,確定標準譜線的分光位置,以及確定吸收光譜中的特征波長等。它主要用于元素,特別是微量元素光譜分析的裝置中。

      短弧氙燈和長弧氙燈的區別?

      超高壓短弧氙燈是一種在橢球形石英泡殼內充有0.019~0.0266MPa高壓氙氣、極間距離小于10mm的氙燈。20世紀40年代初,聯邦德國奧斯蘭公司發展研究中心實驗室率先研究了稀有氣體短弧光源的特性,經多年研制和改進,于1951年正式向市場推出超高壓短弧氙燈。1954年,在聯邦德國科隆世界照明和電影博覽會上,蔡司-依康公司展出了只作為電影放映光源的氙燈。隨后荷蘭、日本、美國、英國、蘇聯和中國也相繼研制和生產各種規格的電影放映用氙燈。此后,超高壓短弧氙燈已在世界上大多數影院取代碳弧光源成為新的電影放映光源。
      長弧氙燈  是一種在管狀石英泡殼內充有適量高純度氙氣、二端封有極距大于 100mm的釷鎢、鋇鎢或鈰鎢電極的氙燈。1963年,中國電光源專家蔡祖泉試制成功長弧氙燈。長弧氙燈有自然冷卻和水冷兩種。自然冷卻氙燈一般充 (2.66~26.6)×102Pa的氙氣,水冷氙燈充(1.33~5.32)×104Pa的氙氣,色溫為5500~6000K,功率可從102~2×106kW,發光效率為24~37lm/W。水冷式長弧氙燈的發光效率可達60lm/W,一般壽命達3000h。長弧氙燈的功率可以做得很大,伏安特性具有正阻特性,所以只需安裝啟動裝置,其規格有帶鎮流器的和不帶鎮流器的兩種。
      長弧氙燈的輻射光譜與日光接近,適于大面積照明,也可用作電影攝影、彩色照相制版、復印等方面的光源;同時,在棉織物的顏色檢驗、藥物和塑料老化試驗、植物栽培、光化反應等方面,也可作模擬日光和人工老化光源。此外,大功率長弧氙燈還可作為連續激光光源。80年代由于出現了光色好、光效更高的光源,長弧氙燈作為照明光源已基本上被取代。

      光催化氙燈光源涉及到的術語

      1.光通量 :光通量(luminous flus)是由光源向各個方向射出的光功率,也即每一單位時間射出的光能量,以φ表示,單位為流明(lumen,簡稱 lm)。
      2.光照度:光照度(illuminance)是從光源照射到單位面積上的光通量,以E表示,照度的單位為勒克斯(Lux,簡稱lx)。
      3.光強度:光強度(luminous intensity)是光源在單位立體角內輻射的光通量,以I表示,單位為坎德拉(candela,簡稱cd)。1坎德拉表示在單位立體角內輻射出1流明的光通量。
      4.光亮度:光亮度(luminance)是指一個表面的明亮程度,以L表示, 即從一個表面反射出來的光通量,單位為坎德拉每平方米(cd/m2)。不同物體對光有不同的反射系數或吸收系數,光的強度可用照在平面上的光的總量來度量,這叫入射光(inci-dent light)或照度(illuminance);若用從平面反射到眼球中的光量來度量光的強度,這種光稱為反射光(reflection light)或亮度(brightness)。
      5.光譜功率分布:一個光源發出的光是由許多不同波長的輻射組成的,各個波長的輻射功率也不同,光源的光譜輻射功率按波長的分布稱為光譜功率分布。
      6.黑體:任何物體都具有不斷輻射、吸收、發射電磁波的本領。輻射出去的電磁波在各個波段是不同的,也就是具有一定的譜分布。這種譜分布與物體本身的特性及其溫度有關,因而被稱之為熱輻射。為了研究不依賴于物質具體特性的熱輻射規律,物理學家們定義了一種理想物體——黑體()black body),以此作為熱輻射研究的標準物體。所謂黑體是指入射的電磁波全部被吸收,既沒有反射,也沒有透射(當然黑體仍然要向外輻射)。顯然自然界不存在真正的黑體,更多地是在某些波段上較好的黑體近似。根據基爾霍夫輻射定律(Kirchhoff),在熱平衡狀態的物體所輻射的能量與吸收的能量之比與物體本身特性無關,只與波長和溫度有關,那么在一定溫度下,黑體必然是輻射本領更大的物體,可叫作完全輻射體。
      7.色溫:一定的光譜功率分布表現為一定的光色,我們把光源的光與“黑體”的光相比較來描述它的光色。用黑體加熱到不同溫度所發出的不同光色來表達一個光源的顏色,稱作光源的顏色溫度,簡稱色溫。
      8.顯色性:按CIE的規定,我們把普朗克輻射體作為低色溫光源的參照標準,把標準照明體D作為高色溫光源的參照標準,用以衡量在其它各種光源照明下的顏色效果。光源的顯色性是指與參照標準相比較,一個光源對物體顏色外貌所產生的效果。光源的光譜功率分布決定了光源的顯色性。

      光催化氙燈光催化原理

      光觸媒PHOTOCATALYSIS是光 Photo=Light + 觸媒(催化劑)catalyst的合成詞。光觸媒是一種在光的照射下,自身不起變化,卻可以促進化學反應的物質,光觸媒是利用自然界存在的光能轉換成為化學反應所需的能量,來產生催化作用,使周圍之氧氣及水分子激發成極具氧化力的自由負離子。幾乎可分解所有對人體和環境有害的有機物質及部分無機物質,不僅能加速反應,亦能運用自然界的定侓,不造成資源浪費與附加污染形成。更具代表性的例子為植物的"光合作用",吸收對動物有毒之二氧化碳,利用光能轉化為氧氣及水。

      光催化原理
      半導體光催化劑大多是n型半導體材料(當前以為TiO2使用最廣泛)都具有區別于金屬或絕緣物質的特別的能帶結構,即在價帶(ValenceBand,VB)和導帶(ConductionBand,CB)之間存在一個禁帶(ForbiddenBand,BandGap)。由于半導體的光吸收閾值與帶隙具有式K=1240/Eg(eV)的關系,因此常用的寬帶隙半導體的吸收波長閾值大都在紫外區域。當光子能量高于半導體吸收閾值的光照射半導體時,半導體的價帶電子發生帶間躍遷,即從價帶躍遷到導帶,從而產生光生電子(e-)和空穴(h+)。此時吸附在納米顆粒表面的溶解氧俘獲電子形成超氧負離子,而空穴將吸附在催化劑表面的氫氧根離子和水氧化成氫氧自由基。而超氧負離子和氫氧自由基具有很強的氧化性,能將絕大多數的有機物氧化至最終產物CO2和H2O,甚至對一些無機物也能徹底分解。

      光催化能源開發
       由于是借助光的能量促使水分子分解反應,因此后來將這一現象中 的氧化鈦稱作光觸媒。 這種現象相當于將光能轉變為化學能,以當時正值石油危機的背景,世人對尋找新能源的期待甚為殷切, 因此這一技術作為從水中提取氫的劃時代方法受到了矚目,但由于很難在短時間內提取大量的氫氣,所以利用于新能源的開發終 究無法實現,因此在轟動一時后迅速降溫。   

      1992年次二氧化鈦光觸媒國際研討會在加拿大舉行, 日本的研究機構發表許多關于光觸媒的新觀念,并提出 應用于氮氧化物凈化的研究成果。二氧化鈦相關的 數目亦最多,其它觸媒關連技術則涵蓋觸媒調配的 制程、觸媒構造、觸媒擔體、觸媒固定法、觸媒性能測 試等。以此為契機,光觸媒應用于抗菌、防污、空氣凈 化等領域的相關研究急劇增加,從1971年至2000年6月 總共有10,717件光觸媒的相關提出申請。二氧化鈦光觸媒的廣泛應用,將為人們帶來清潔的環境、健 康的身體。   

      長度的基本度量單位為米,10 -9 米稱為納 米(Nanometer; nm)。各種應用材料也將由微米逐漸進入納米時代。 納米材料由晶粒1~100nm大小的粒子所組成。粒徑極為微細,具 有極大的比表面積,且隨著粒徑的減少,表面原子百分比提高。 由于在表面上存在大量原子配位不完全而引起高表面能的現象,表 面能量占全能量的比例大幅提高,使納米材料在吸附、光吸收等方面具有新的特性。   
      光觸媒是一種在光的照射下,自身不起變化,卻可以促進化學反應的物質,就象植物的光合作用中的葉綠素。光觸媒的材料多種多樣,但是最為和研究最為徹底的是納米二氧化鈦。光觸媒在太陽光的照射下能產生羥基自由基、超氧自由基等活性物種,因而具備抗菌、除臭、油污分解、防霉防藻、空氣凈化的作用。


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