Optinės spinduliuotės šaltiniai

Optinės spinduliuotės šaltiniai (kitaip tariant, šviesos šaltiniai) yra daugybė gamtos objektų, taip pat dirbtinai sukurti prietaisai, kuriuose tam tikros energijos rūšys paverčiamos energija. elektromagnetinė radiacija kurių bangos ilgis yra nuo 10 nm iki 1 mm.

Gamtoje tokie mums seniai žinomi šaltiniai yra: saulė, žvaigždės, žaibas ir kt. Kalbant apie dirbtinius šaltinius, priklausomai nuo to, koks procesas sukelia radiacijos atsiradimą, ar ji yra priverstinė, ar spontaniška, tai yra galimybė pasirinkti koherentinius ir nenuoseklius optinės spinduliuotės šaltinius.

Darni ir nenuosekli spinduliuotė

Lazeriai nurodo koherentinės optinės spinduliuotės šaltinius. Jų spektrinis intensyvumas yra labai didelis, spinduliuotei būdingas didelis kryptingumo laipsnis, jai būdingas monochromatiškumas, tai yra, tokios spinduliuotės bangos ilgis yra pastovus.

Dauguma optinės spinduliuotės šaltinių yra nenuoseklūs šaltiniai, kurių spinduliavimas yra daugelio elementariųjų spindulių grupės skleidžiamų elektromagnetinių bangų superpozicijos rezultatas.

Dirbtiniai optinės nenuoseklios spinduliuotės šaltiniai gali būti klasifikuojami pagal spinduliuotės rūšį, pagal spinduliuote paverčiamos energijos rūšį, pagal šios energijos pavertimo šviesa būdą, pagal šaltinio paskirtį, pagal priklausomybę tam tikra spektro dalis (infraraudonųjų, matomų ar ultravioletinių), priklausomai nuo konstrukcijos tipo, naudojimo būdo ir kt.

Šviesos parametrai

Optinė spinduliuotė turi savo šviesos arba energijos charakteristikas. Fotometrinės charakteristikos apima: spinduliavimo srautą, šviesos srautą, šviesos intensyvumą, ryškumą, skaistį ir kt. Nepertraukiamo spektro šaltiniai išsiskiria ryškumu arba spalvine temperatūra.

Kartais svarbu žinoti šaltinio sukuriamą apšvietimą arba kokią nors nestandartinę charakteristiką, pavyzdžiui, fotonų srautą. Impulsiniai šaltiniai turi tam tikrą skleidžiamo impulso trukmę ir formą.

Šviesos efektyvumas arba spektrinis efektyvumas lemia, kaip efektyviai į šaltinį tiekiama energija paverčiama šviesa. Techninės charakteristikos, tokios kaip įėjimo galia ir energija, šviečiančio korpuso matmenys, atsparumas spinduliuotei, šviesos pasiskirstymas erdvėje ir tarnavimo laikas, apibūdina dirbtinius optinės spinduliuotės šaltinius.

Optinės spinduliuotės šaltiniai gali būti šiluminiai su pusiausvyros šildomu šviečiančiu kūnu kondensuotame būsenoje, taip pat liuminescenciniai su nevienodai sužadintu kūnu bet kokioje agreguotoje būsenoje. Ypatingas tipas yra plazmos šaltiniai, kurių spinduliuotės pobūdis priklauso nuo plazmos parametrų ir spektrinio intervalo, o čia spinduliuotė gali būti terminė arba liuminescencinė.

Šiluminiai optinės spinduliuotės šaltiniai išsiskiria ištisiniu spektru, jų energetinės charakteristikos paklūsta šiluminės spinduliuotės dėsniams, kur pagrindiniai parametrai yra temperatūra ir šviečiančio kūno spinduliuotė.

Su koeficientu 1 spinduliuotė prilygsta absoliutaus juodo kūno šalia Saulės, kurio temperatūra 6000 K, spinduliuotei. Dirbtiniai šilumos šaltiniai šildomi elektros srove arba cheminės degimo reakcijos energija.

Deginant dujinę, skystą ar kietą degiąją medžiagą liepsnai būdingas nenutrūkstamas spinduliuotės spektras, kurio temperatūra siekia 3000 K dėl kietųjų gijų mikrodalelių. Jei tokių dalelių nėra, spektras bus juostinis arba linijinis, būdingas dujiniams degimo produktams arba cheminėms medžiagoms, specialiai įvestoms į liepsną spektrinei analizei.

Šilumos šaltinių projektavimas ir pritaikymas

Signalizacijos ar apšvietimo pirotechnikos priemonėse, tokiose kaip raketos, fejerverkai ir kt., yra suspaustų kompozicijų, kuriose yra degių medžiagų su oksidatoriumi. Infraraudonosios spinduliuotės šaltiniai dažniausiai yra įvairių dydžių ir formų keraminiai arba metaliniai kūnai, kaitinami liepsna arba kataliziniu dujų degimu.

Infraraudonųjų spindulių spektro elektriniai skleidėjai turi volframo arba nichromo spirales, šildomas leidžiant per jas srovę ir dedamos į karščiui atsparius apvalkalus arba iš karto pagamintos spiralių, strypų, juostelių, vamzdelių ir kt. — iš ugniai atsparių metalų ir lydinių arba kitų kompozicijų: grafito, metalų oksidų, ugniai atsparių karbidų. Šio tipo emiteriai naudojami patalpų šildymui, įvairiuose tyrimuose ir pramoniniam medžiagų terminiam apdorojimui.

Infraraudonųjų spindulių spektroskopijai naudojami etaloniniai emiteriai strypų pavidalu, tokie kaip Nernst pin ir Globar, kuriems būdinga stabili spinduliavimo priklausomybė nuo temperatūros infraraudonojoje spektro dalyje.

Metrologiniai matavimai apima emisijų tyrimą iš absoliučių juodųjų kūno modelių, kur pusiausvyrinė spinduliuotė priklauso nuo temperatūros; Toks modelis yra iki 3000 K temperatūros įkaitinta ertmė, pagaminta iš tam tikros formos ugniai atsparios medžiagos su nedideliu įėjimu.

Kaitinamosios lempos šiandien yra populiariausi matomo spektro spinduliuotės šilumos šaltiniai. Jie naudojami apšvietimui, signalizacijai, projektoriuose, projektoriuose, be to, veikia kaip fotometrijos ir pirometrijos standartai.

Šiandien rinkoje yra daugiau nei 500 standartinių dydžių kaitinamųjų lempų – nuo ​​miniatiūrinių iki galingų prožektorių lempų. Kaitinamojo siūlelio korpusas paprastai gaminamas volframo gijos arba spiralės pavidalu ir yra uždarytas stiklinėje kolboje, pripildytoje inertinėmis dujomis arba vakuumu. Tokios lempos tarnavimo laikas dažniausiai baigiasi, kai perdega kaitrinė siūlė.

Kaitinamosios lempos yra halogeninės, tada lemputė užpildoma ksenonu, pridedant jodo arba lakiųjų bromo junginių, kurie užtikrina atvirkštinį išgarinto volframo perkėlimą iš lemputės - atgal į kaitinamojo siūlo korpusą. Tokios lempos gali tarnauti iki 2000 valandų.

Volframo siūlas čia sumontuotas kvarciniame vamzdyje, šildomame, kad būtų išlaikytas halogeno ciklas. Šios lempos veikia termografijoje ir kserografijoje ir jas galima rasti beveik visur, kur naudojamos paprastos kaitrinės lempos.

Elektrinėse šviesos lempose optinės spinduliuotės šaltinis yra elektrodas, tiksliau, katodo kaitrinė sritis lankinio išlydžio metu argonu užpildytoje lempos lemputėje arba lauke.

Fluorescenciniai šaltiniai

Liuminescenciniuose optinės spinduliuotės šaltiniuose dujos ar fosforai sužadinami fotonų, elektronų ar kitų dalelių srautu arba tiesioginiu elektrinio lauko poveikiu, kurie tokiomis aplinkybėmis tampa šviesos šaltiniais. Emisijos spektrą ir optinius parametrus lemia fosforų savybės, taip pat sužadinimo energija, elektrinio lauko stiprumas ir kt.

Viena iš labiausiai paplitusių liuminescencijos rūšių yra fotoliuminescencija, kai tampa matomas pirminio šaltinio spinduliavimo spektras.Išlydžio ultravioletinė spinduliuotė patenka ant fosforo sluoksnio, o fosforas tokiomis sąlygomis skleidžia matomą šviesą ir artimą ultravioletinę šviesą.

Energiją taupančios lempos yra tiesiog kompaktinės liuminescencinės lempos, pagrįstos šiuo efektu. Tokia 20 W lempa suteikia šviesos srautą, lygų 100 W kaitrinės lempos šviesos srautui.

Katodinių spindulių vamzdžių ekranai yra katodoliuminescenciniai optinės spinduliuotės šaltiniai. Fosforu padengtą ekraną sužadina link jo skrendantis elektronų pluoštas.

Šviesos diodai naudoja įpurškimo elektroliuminescencijos principą puslaidininkiuose. Šie optinės spinduliuotės šaltiniai gaminami kaip atskiri gaminiai su optiniais elementais. Jie naudojami indikacijai, signalizacijai, apšvietimui.

Optinė emisija radioliuminescencijos metu yra sužadinama veikiant irstantiems izotopams.

Chemiliuminescencija yra cheminių reakcijų energijos pavertimas šviesa (taip pat žr liuminescencijos rūšys).

Šviesos blyksniai scintiliatoriuose, sužadinti greitų dalelių, trumpalaikės spinduliuotės ir Vavilovo-Čerenkovo ​​spinduliuotės, naudojami judančioms įkrautoms dalelėms aptikti.

Plazma

Plazminiai optinės spinduliuotės šaltiniai išsiskiria linijiniu arba ištisiniu spektru, taip pat energijos charakteristikomis, kurios priklauso nuo plazmos temperatūros ir slėgio, atsirandančios elektros išlydžio metu ar kitu plazmos gamybos būdu.

Spinduliavimo parametrai labai skiriasi, priklausomai nuo įvesties galios ir medžiagos sudėties (taip pat žr dujų išlydžio lempos, plazma). Parametrus riboja ši galia ir medžiagos atsparumas. Impulsiniai plazmos šaltiniai turi aukštesnius parametrus nei nuolatiniai.