关于光谱光源介绍

[拼音]：guangpu guangyuan

[外文]：spectroscopic light sources

能产生所需波段的光谱辐射，为光学仪器等工作所必需的光源。

最重要的产生紫外辐射的光源是汞灯。低压汞灯的辐射以2537┱为主，经荧光粉还能转变成其他长波紫外辐射。中等气压时，3000～4000┱ 的辐射超过2537┱线的。高压汞灯的可见光尽管很强，但其长波紫外辐射仍很丰富。

氙灯也是很强的紫外光源。它在紫外区的辐射是连续的，当石英玻璃的质地很纯时，可延伸到1650┱。带有LiF或CaF2窗口的氙灯，可发出氙的共振线1469┱和1295┱。锆灯发光点很小，是理想的点光源，它的连续辐射一直延续到近2000┱。氘灯也是一种点光源，它能产生稳定的高强度的连续紫外辐射（图1）。如果用LiF或MgF2代替石英作窗口材料，则辐射光谱可延伸到1050┱。

以真空单色仪的入射缝为出射端的水冷惰性气体毛细管灯，能产生惰性气体的共振线和连续谱，是很好的真空紫外光源。有 LiF或CaF2窗口的微波无极灯也是很有用的强真空紫外光源，可用于激发氙、氪等的共振线和连续谱。有向心加速的电子在电子同步加速中产生连续光谱辐射，从可见区伸展到短波紫外区。其下限取决于电子的能量，在300MeV时，可达60┱左右。同步辐射是一种非常有用的标准光源，尤其是在真空紫外区。

热辐射体是最常用的产生红外辐射的光源，它们辐射连续谱。红外白炽灯工作温度约2200K，峰值波长略短于 2μm，是常用的短波红外源。长为几厘米、直径为几毫米的碳化硅棒，由电流加热到1500K左右，在2～40μm光谱范围内，近似于发射率为0.85的灰体。

能斯脱灯也是由耐熔氧化物做成的炽热体。当它被预热到1100K左右时，便处于充分导电的状态。它能被电流加热到接近2000K，因而产生很大的辐射功率，峰值波长位于2μm附近。其优点是有宽的辐射光谱和长寿命。合金电阻器，如Ni-Cr和Fe-Cr-Al等，其峰值波长位于2～4μm。

气体放电灯可发出很强的红外谱线。汞灯在1.01μm、1.13μm、1.37μm、3.94μm和4.02μm等处有强辐射。氙灯在0.8～1.1μm间有一些非常强的线。钠灯在0.82μm、1.14μm、1.85μm和4.05μm等处也有很强的辐射。铯灯能以很高的效率产生铯的共振线8520┱和8940┱。氦盖斯勒管是实验室测量中有用的单色源。它发射二强线1.08μm和2.06μm。它们分得很开，故采用滤色片可方便地得到单色光。锆灯也是有用的红外点光源，被广泛应用于红外显微术。气体放电灯的泡壳也是一种有用的红外源，但它辐射的是连续谱。灯泡壳为480～520℃时，红外辐射从2μm伸展到15μm，中心波长为4μm左右。对石英泡壳的灯，由于温度更高，短波辐射已伸展到可见光区。

低压钠灯能发射单色性很好的黄光（5890┱和5896┱）。锌、镉、铊、钾、铷、铯等的金属蒸气灯或它们的汞齐灯能产生相应金属和汞的特征谱线。它们可用于干涉仪、折射仪和单色仪等仪器中作为单色光源和波长基准。超高压汞灯有很高的亮度和合宜的光谱辐射范围，是生产大规模集成电路等的光刻机中的理想光源。

原子吸收光谱分析和原子荧光光谱分析都是新发展的微量分析方法。在这些分析技术中，需要有一些辐射源，它们要能发出谱线窄、强度高、稳定性好的元素特征谱线。基于对空心阴极放电特性的研究，采用空心阴极替代平行平板电极，能使放电电流密度增大十倍以上，且负辉区发光集中，灯管电压下降。在这种灯的阴极中含有所需要的元素。但阴极受到正离子轰击时，该元素就被溅射出来，从而激发出该元素窄而强的特征谱线。现已有几十种单元素的空心阴极灯和一些包含两种以上元素的多元素空心阴极灯。空心阴极灯的典型结构如图2所示。高强度无极放电灯是原子荧光光谱分析的主要光源。这种灯结构简单、制作方便，在带有合适窗口的玻璃或石英泡壳内添加所需要的一种或多种金属（或金属卤化物）就成。由于用微波比用高频可以更有效地把电能转变为辐射能，且寿命长，因此原子荧光光谱分析用的无极放电灯一般用2450MHz的微波激发。这种灯发射的光谱几乎全部是原子线，主要的共振线强度高，有良好的谱线轮廓，性能稳定。

此外还有一些标准灯，它们是用优质材料和特殊工艺制作的钨丝灯或钨带（管）灯。它们的性能稳定，经定标后分别用作辐射能量、光强度和光通量等的标准。

参考书目

1. 复旦大学电光源实验室编：《电光源原理》，上海人民出版社，上海，1977。
2. L.R. Koller， UltRaviolet Radiation， John Wiley & Sons， New York， 1965.
3. H.L.Hackforth， InfRared Radiation， McGraw-Hill，New York， 1960.
4. W.Summer，UltRa-violet and InfRared Engineering，Pitman， London， 1982.
5. V.Sychra， et al.，Atomic Fluorescence Spectro-scopy， Van Nostrand Reinhold Co.， London，1975.