能產生所需波段的光譜輻射,為光學儀器等工作所必需的光源。

  紫外光源 最重要的產生紫外輻射的光源是汞燈。低壓汞燈的輻射以2537Å為主,經螢光粉還能轉變成其他長波紫外輻射。中等氣壓時,3000~4000Å 的輻射超過2537Å線的。高壓汞燈的可見光儘管很強,但其長波紫外輻射仍很豐富。

  氙燈也是很強的紫外光源。它在紫外區的輻射是連續的,當石英玻玻璃的質地很純時,可延伸到1650Å。帶有LiF或CaF2窗口的氙燈,可發出氙的共振線1469Å和1295Å。鋯燈發光點很小,是理想的點光源,它的連續輻射一直延續到近2000Å。氘燈也是一種點光源,它能產生穩定的高強度的連續紫外輻射(圖1)。如果用LiF或MgF2代替石英作窗口材料,則輻射光譜可延伸到1050Å。

  以真空單色儀的入射縫為出射端的水冷惰性氣體毛細管燈,能產生惰性氣體的共振線和連續譜,是很好的真空紫外光源。有 LiF或CaF2窗口的微波無極燈也是很有用的強真空紫外光源,可用於激發氙、氪等的共振線和連續譜。有向心加速的電子在電子同步加速器中產生連續光譜輻射,從可見區伸展到短波紫外區。其下限取決於電子的能量,在300MeV時,可達60Å左右。同步輻射是一種非常有用的標準光源,尤其是在真空紫外區。

  紅外光源 熱輻射體是最常用的產生紅外輻射的光源,它們輻射連續譜。紅外白熾燈工作溫度約2200K,峰值波長略短於 2μm,是常用的短波紅外源。長為幾厘米、直徑為幾毫米的碳化矽棒,由電流加熱到1500K左右,在2~40μm光譜范圍內,近似於發射率為0.85的灰體。

  能斯脫燈也是由耐熔氧化物做成的熾熱體。當它被預熱到1100K左右時,便處於充分導電的狀態。它能被電流加熱到接近2000K,因而產生很大的輻射功率,峰值波長位於2μm附近。其優點是有寬的輻射光譜和長壽命。合金電阻器,如Ni-Cr和Fe-Cr-Al等,其峰值波長位於2~4μm。

  氣體放電燈可發出很強的紅外譜線。汞燈在1.01μm、1.13μm、1.37μm、3.94μm和4.02μm等處有強輻射。氙燈在0.8~1.1μm間有一些非常強的線。鈉燈在0.82μm、1.14μm、1.85μm和4.05μm等處也有很強的輻射。銫燈能以很高的效率產生銫的共振線8520Å和8940Å。氦蓋斯勒管是實驗室測量中有用的單色源。它發射二強線1.08μm和2.06μm。它們分得很開,故采用濾色片可方便地得到單色光。鋯燈也是有用的紅外點光源,被廣泛應用於紅外顯微術。氣體放電燈的泡殼也是一種有用的紅外源,但它輻射的是連續譜。燈泡殼為480~520℃時,紅外輻射從2μm伸展到15μm,中心波長為4μm左右。對石英泡殼的燈,由於溫度更高,短波輻射已伸展到可見光區。

  其他光譜光源 低壓鈉燈能發射單色性很好的黃光(5890Å和5896Å)。鋅、鎘、鉈、鉀、銣、銫等的金屬蒸氣燈或它們的汞齊燈能產生相應金屬和汞的特征譜線。它們可用於幹涉儀、折射儀和單色儀等儀器中作為單色光源和波長基準。超高壓汞燈有很高的亮度和合宜的光譜輻射范圍,是生產大規模集成電路等的光刻機中的理想光源。

  原子吸收光譜分析和原子熒光光譜分析都是新發展的微量分析方法。在這些分析技術中,需要有一些輻射源,它們要能發出譜線窄、強度高、穩定性好的元素特征譜線。基於對空心陰極放電特性的研究,采用空心陰極替代平行平板電極,能使放電電流密度增大十倍以上,且負輝區發光集中,燈管電壓下降。在這種燈的陰極中含有所需要的元素。但陰極受到正離子轟擊時,該元素就被濺射出來,從而激發出該元素窄而強的特征譜線。現已有幾十種單元素的空心陰極燈和一些包含兩種以上元素的多元素空心陰極燈。空心陰極燈的典型結構如圖2所示。高強度無極放電燈是原子熒光光譜分析的主要光源。這種燈結構簡單、制作方便,在帶有合適窗口的玻璃或石英泡殼內添加所需要的一種或多種金屬(或金屬鹵化物)就成。由於用微波比用高頻可以更有效地把電能轉變為輻射能,且壽命長,因此原子熒光光譜分析用的無極放電燈一般用2450MHz的微波激發。這種燈發射的光譜幾乎全部是原子線,主要的共振線強度高,有良好的譜線輪廓,性能穩定。

  此外還有一些標準燈,它們是用優質材料和特殊工藝制作的鎢絲燈或鎢帶(管)燈。它們的性能穩定,經定標後分別用作輻射能量、光強度和光通量等的標準。

  

參考書目

 復旦大學電光源實驗室編:《電光源原理》,上海人民出版社,上海,1977。

 L.R. Koller, UltRaviolet Radiation,John Wiley & Sons, New York, 1965.

 H.L.Hackforth, InfRared Radiation,McGraw-Hill,New York, 1960.

 W.Summer,UltRa-violet and InfRared Engineering,Pitman, London, 1982.

 V.Sychra, et al.,Atomic Fluorescence Spectro-scopy,Van Nostrand Reinhold Co., London,1975.