6Инфракрасное излучение

Инфракра́сное излуче́ние — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны^[1] λ = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (λ ~ 1—2 мм).

Сейчас весь диапазон инфракрасного излучения делят на три составляющих:

коротковолновая область: λ = 0,74—2,5 мкм;
средневолновая область: λ = 2,5—50 мкм;
длинноволновая область: λ = 50—2000 мкм;

7Разряд в газах

Электрический разряд в газах, прохождение электрического тока через газовую среду под действием электрического поля, сопровождающееся изменением состояния газа. Процесс прохождения электрического тока в газообразной среде существенно отличается от протекания тока в металлах и электролитах. Электрический пробой газа или пара и протекание в результате этого тока отличаются от соответствующего явления и в диэлектриках. Характер и механизм электрического разряда зависит главным образом от свойств среды, приложенного напряжения и плотности тока. Для того чтобы в электрической цепи, содержащей газовый промежуток, в установившемся режиме протекал ток, электроны должны переходить с поверхности катода в газ, а из газа - в анод. Выход электрона с поверхности твердого проводника требует затраты энергии на преодоление потенциального барьера, существующего на границе между электродом и газом. Эта энергия называется «работой выхода», выражается в электрон-вольтах и зависит от материала поверхности катода , его температуры и природы газа. При попадании электронов на поверхность анода часть их энергия расходуется на его нагрев. Для облегчения выхода электронов с поверхности катода принимают специальные меры, например электроды подогревают или покрывают их поверхности активирующим веществом, повышающим эмиссионные свойства катода. Характер и механизм электрического разряда в газе или парах металла существенно зависят от плотности разрядного тока и свойств среды, главным образом от давления. Основные формы разряда: Тихий разряд характеризуется явно выраженным свечением, плотность разрядного тока 10^-2…10^-4 А·см^-2. Дуговой разряд характеризуется интенсивной эмиссией электронов с катода и значительной яркостью свечения. Плотность разрядного тока может достигать больших величин (десятки и сотни А·см^-2). В одном и том же разрядном промежутке можно осуществить любую из трех форм разряда, изменяя значения давления и плотности разрядного тока. Существование разряда в данной форме так же, как и переход в другую форму, может зависеть от воздействия внешних факторов, способствующих образованию заряженных частиц. Самостоятельным называют такой разряд, который поддерживается благодаря внутренним процессам, возникающим в газоразрядном промежутке под действием приложенной к электродам разности потенциалов. Несамостоятельным называется разряд, существование которого возможно только в условиях воздействия внешних факторов (ионизирующие излучение)

Статическая вольт- амперная характеристика газоразрядного промежутка изображенная на рисунке 6.1, позволяет- проследить переход разряда из одной формы в другую. Возникающий при некотором напряжении тихий разряд в результате изменения электрических свойств промежутка с увеличением плотности тока развивается в тлеющий, а затем и в дуговой. Значения напряжений, соответствующие различным участкам вольт-амперной характеристики, определяются в основном свойствами и давлением газа или паров металлов. Значения токов, в пределах которых сохраняется одна и та же форма разряда, зависят от свойств материала, формы и состояния поверхности катода.

При определенных плотностях тока ионизация межэлектродного промежутка может стать лавинообразной. В этом случае сопротивление его резко уменьшается с увеличением тока. Следовательно, межэлектродный газовый промежуток может и не иметь определенного характерного для него значения сопротивления.

Рабочим режимом источников излучения, которые будут рассмотрены ниже, является дуговой разряд. Часть вольт-амперной характеристики, соответствующая этому виду разряда, является «падающей», то есть ток имеет тенденцию к неограниченному возрастанию. Это специфическое свойство электрического разряда в газе или парах металла чрезвычайно важно. Оно вынуждает во избежание разрушения газоразрядного источника излучения включать последовательно с ним специально подобранное сопротивление для ограничения разрядного тока.

8Люминесцентные лампы - это газоразрядные лампы низкого давления, возникающее в которых в результате газового разряда невидимое для человеческого глаза ультрафиолетовое излучение преобразуется люминофорным покрытием в видимый свет.

Люминесцентные лампы представляют собой цилиндрическую трубку с электродами, в которую закачаны пары ртути. Под действием электрического разряда пары ртути излучают ультрафиолетовые лучи, которые, в свою очередь, заставляют нанесенный на стенки трубки люминофор излучать видимый свет.

Люминесцентные лампы обеспечивают мягкий, равномерный свет, но распределением света в пространстве трудно управлять из-за большой поверхности излучения. По форме различаются линейные, кольцевые, U-образные, а также компактные люминесцентные лампы. Диаметр трубки часто указывается в восьмых частях дюйма (например, T5 = 5/8'' = 15,87 мм). В каталогах ламп диаметр в основном указывается в миллиметрах, например, 16 мм для ламп T5. Большинство ламп имеет международный стандарт. Промышленность выпускает около 100 различных типоразмеров люминесцентных ламп общего назначения. Наиболее распространены лампы мощностью 15, 20,30 Вт на напряжение 127 В и 40,80,125 Вт на напряжение 220 В. Средняя продолжительность горения ламп составляет 10 000 ч.

Физические характеристики люминесцентных ламп зависят от температуры окружающей среды. Это обусловлено характерным температурным режимом давления паров ртути в лампе. При низких температурах давление низкое, из-за этого существуют слишком малое количество атомов, которые могут участвовать в процессе излучения. При слишком высокой температуре высокое давление паров ведет к всевозрастающему самопоглощению произведенного ультрафиолетового излучения. При температуре стенки колбы ок. 40°C лампы достигают максимального напряжения индуктивной составляющей искрового разряда и таким образом самой высокой световой отдачи.

Достоинства люминесцентных ламп:

1. Высокая световая отдача, достигающая 75 лм/Вт

2. Большой срок службы, доходящий у стандартных ламп до 10000 ч.

3. Возможность иметь источники света различного спектрального состава при лучшей для большинства типов цветопередаче, чем у ламп накаливания

4. Относительно малая (хотя и создающая ослепленность) яркость, что в ряде случаев является достоинством

Основные недостатки люминесцентных ламп:

1. Ограниченная единичная мощность и большие размеры при данной мощности

2. Относительная сложность включения

3. Невозможность питания ламп постоянным током

4. Зависимость характеристик от температуры окружающей среды. Для обычных люминисцентных ламп оптимальная температура окружающего воздуха 18-25 С. При отклонении температуры от оптимальной световой поток и световая отдача снижаются. При температуре ниже +10 С зажигание не гарантируется.

5. Периодические пульсации их светового потока с частотой, равной удвоенной частоте электрического тока. Человеческий глаз не в состоянии заметить эти мелькания света благодаря зрительной инерции, но если частота движения детали совпадает с частотой импульсов света, деталь может показаться неподвижной или медленно вращающейся в противоположную сторону из-за стробоскопического эффекта. Поэтому в производственных помещениях люминесцентные лампы необходимо включать в разные фазы трехфазного тока (пульсация светового потока будет в разные полупериоды).

Стартерные схемы включения люминесцентных ламп