Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Штифт Нернста, силитовый излучатель

Источники излучения

 

Классификация источников излучения

С физической точки зрения любое тело, способное излучать энергию в окружающую среду, можно назвать источником излучения. Все существующие источники излучения можно разделить на две группы: искусственные и естественные, которые в свою очередь классифицируются либо по физической природе излучения, либо по назначению [1].

К естественным источникам относятся Солнце, Луна, планеты, звезды, поверхность Земли облака, атмосфера. Естественные источники, излучение которых нельзя регулировать, как правило, используются в системах пассивного типа или для научных исследований. Кроме того, их излучение является фоном, создающим помехи при работе оптико-электронных приборов.

Наибольшее практическое значение имеют искусственные источники излучения, которые можно разделить на технические и образцовые (модель черного тела, полые излучатели, имитаторы излучения).

Искусственные источники оптического излучения можно разделить на пять больших групп: тепловые, люминесцентные, газоразрядные, оптические квантовые генераторы (лазеры) и светодиоды [2].

При тепловом излучении поток излучения и его спектральный состав определяют температурой. Световое излучение обусловлено спонтанными переходами электронов с высоких уровней на более низкие, ИК-излучение – изменением колебательного и вращательного движений атомов. Тепловое излучение происходит в широком спектральном диапазоне, является некогерентным и выходит из излучателя во все стороны.

При люминесцентномизлучении происходит спонтанный переход атомов и электронов с высоких уровней на более низкие, возбуждение атомов и электронов осуществляется электромагнитным полем.

Люминесцентное излучение некогерентно, выходит из излучателя во все стороны, но спектральный диапазон его уже, чем у теплового.

Газоразрядным источником излучения называется прибор, в котором излучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов, паров металла или их смесей.

В квантовых генераторах (лазерах) излучение вызывается индуцированными переходами электронов с высоких уровней на более низкие, оно когерентно, монохроматично и распространяется в малом телесном угле.

Принцип действия излучающих светодиодов(полупроводниковых диодов) основан на явлении электролюминесценции при протекании тока в структурах с р-n-переходом.

Более подробная классификация источников излучения в соответствии с их применением в оптико-электронных приборах приведена на рис.1.

Источники излучения создают распределение освещенности E(x,y) в предметной плоскости. Поскольку поле зрения приборов наблюдения меньше области подсветки, можно считать это распределение равномерным. Абсолютное значение освещенности определяет яркость изображения. Важнейшую роль играет спектральный состав излучения, который вместе со спектральными распределениями коэффициентов отражения и чувствительности фотоприемника определяет контраст объекта.

 

Источники некогерентного излучения

 

Тепловые источники

Чёрным телом (ЧТ) называется излучатель, поглощающий все падающее на него излучение, т.е. спектральный коэффициент поглощения ЧТ равен единице. ЧТ – эталонный источник потока излучения. Его применяют для паспортизации различных приёмников излучения (ПИ), для определения характеристик пропускания и поглощения различных материалов, а также спектральных характеристик монохроматоров, для контроля пирометров и радиометров и других измерительных приборов.

За эталон ЧТ принято потому, что его излучение может быть подсчитано по формуле Планка. В природе ЧТ не существует, однако можно искусственно можно создать излучатели свойства, которых близки к свойствам ЧТ. Модель ЧТ можно получить в виде замкнутой полости с небольшим отверстием в ней.

 

Лампы накаливания

Электрической лампой накаливания (ЭЛН) называется источник излучения, который получают в результате теплового излучения твердого тела, нагретого до высокой температуры проходящим через него электрическим током, при этом твёрдое тело заключено в стеклянный баллон, заполненный газом. ЭЛН применяют как источники света в видимой и ближней ИК-области спектра [3].

К достоинствам ЭЛН следует отнести: удобство эксплуатации (период разгорания практически отсутствует, лампу можно включать в сеть без дополнительных устройств); сплошной спектр, обеспечивающий во многих случаях приемлемую цветопередачу; отработанную технологию изготовления ламп в широком диапазоне мощностей; малую стоимость; достаточно высокую надёжность.

Недостатки ЭЛН: низкая световая отдача (световой КПД осветительных ламп составляет 1–3%, т.е. ЭЛН являются малоэкономичными источниками света); спектральный состав ЭЛН существенно отличается от спектрального состава солнечного излучения.

Лампы накаливания характеризуются температурой тела накала, яркостью, световым потоком, световой отдачей, потребляемой мощностью и рабочим напряжением. Световые и энергетические параметры ламп накаливания определяет температура тела накала. Экономичность работы лампы характеризуется световой отдачей, определяемой отношением светового потока к общей мощности излучения. В настоящее время выпускаются лампы накаливания самого различного назначения для разных областей применения.

Особое значение для характеристики ламп накаливания имеет световая отдача, т.е. световой поток, приходящийся на единицу мощности (лм/Вт). Максимальный коэффициент световой отдачи Ки max=683 лм/Вт.

Обозначение ламп имеет следующую структуру: ABCD, где А – буквенное обозначение (ОП – оптическая, ИК – инфракрасная с кремниевым окном); В – напряжение питания, В; С – электрическая мощность, Вт; D – отличие от базовой модели.

Светоизмерительные и температурные лампы накаливания применяют для воспроизведения световых единиц и градуировки светоизмерительных приборов. Структура их обозначения: ABCD, где А – буквенное обозначение (СИС – светоизмерительные для измерения силы света; СИП – светоизмерительные для измерения светового потока; СИРШ – светоизмерительные рабочие широкополосные; ТО – температурные образцовые; И – для инфракрасной области спектра; Ш – широкодиапазонные; ПТ – повышенной точности); В – напряжения питания, В; С – номинальный световой поток для ламп СИП, лм; номинальная сила света для ламп СИС, кд; D – отличие от базовой модели.

Галогенные лампы

Галогенная лампа накаливания представляет собой лампу, в колбу которой вводится небольшое количества галогена, обычно йода или брома. Распыляемый нитью вольфрам соединяется с галогеном, в результате чего образуется газообразное вещество – галогенид вольфрама. Эта реакция присоединения происходит при температуре 573К, близкой к температуре колбы. При температуре, близкой к температуре нагретой нити лампы, галогенид вольфрама распадается на галоген и восстановленный вольфрам, который частично оседает на спирали. Такое возвращение распылённого вольфрама на спираль лампы устраняет его напыление на стенки колбы и удлиняет срок службы лампы.

 

Штифт Нернста, силитовый излучатель

Штифт Нернста– это источник инфракрасного излучения, который широко используется в спектрометрии и лабораторной практике. Достоинством этого источника является широкий спектр излучения и большой срок службы. Штифт представляет собой цилиндрический стержень (или трубку), спрессованный из тугоплавких окислов: окись циркония (85%) с примесями оксидов редкоземельных или других элементов (15%). Длина штифта около 30мм, диаметр 1-3мм. Необходимое напряжение накала постоянного или переменного тока около 100В при силе тока 0,25–1А. Для подвода тока служат платиновые электроды. При температуре 1700К штифт излучает селективно в областях 1,6–2,4 и 5,5–6мкм. В области свыше 7мкм его излучение можно считать серым.

Силитовый излучатель (глобар), представляющий собой стержень из карбида кремния широко применяется как источник инфракрасного излучения средневолнового диапазона. В зависимости от назначения стержни изготовляют различных размеров: наименьшие – диаметром 8мм и длиной 25см, наибольшие – диаметром 3,5см и длиной 1м. Для нагревания стержней к ним подводится постоянный или переменный ток с напряжением до 100В. Обычная рабочая температура стержня 1250–1350К.

 




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.