第36卷，第8期 2016年8月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
小型球形脉冲氙灯光谱分析与实验测定
Vol. 36, No. 8, pp2674-2678
August，2016
翟瑞伟，赵友全，苗佩亮，姜楠，江磊，刘潇，徐巧艳
天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津300072
摘要作为分析仪器和医疗仪器光源，脉冲低灯的光谱特性直接影响者仪器的整体性能，为了研究脉冲灯放电回路参数及几何参数对其光谱特性的影响，利用气体放电理论分析了脉冲氙灯发光过程，设计了光谱检测系统，实验测定了脉冲氙灯在不同放电参数下的光谱特性，结果表明：脉冲氙灯光谱由连续谱和线状谱组成，连续谱有离子复合和韧致辐射产生，线状谱由电子能级跃迁产生。相对光谱辐射能量随着放电电压升高呈近似线性增长、并随若储能电容的变大而变大。在放电电压较低时，弧长较短时相对光谱辐射能量较大；在放电电压较大时，弧长越长相对光谱辐射能量越大。对于脉冲氙灯工作参数选取以及应用生产具有重要的意义。
关键词光源；脉冲试灯：光谱特性；相对光谱辐射能量；放电回路参数
中图分类号：TH744.1
引言
文献标识码：A
D0I: 10. 3964/i. issn. 10000593(2016)08267405
脉冲氙灯同放电电路参数以及灯的几何参数之间关系的研究较少，且现有文献缺乏对脉冲氙灯发光机理及光谱特性深入的分析，
小型短弧球形脉冲氙灯由于其瞬时功率大，光谱范围
宽、紫外特性好，尺寸小、产热低，易操作等特点，被广泛应用于工业生产、医疗器械以及多种分析仪器中"，脉冲氙灯光谱强度分布是反映脉冲低灯性能的关键指标。不同的应用对脉冲颌灯的光谱特性有着不同的要求。在土壤养分测定分析仪里，主要应用了脉冲氙灯紫外可见光谱均，在水质分析以及油污颗粒检测领域，则希望增强脉冲氙灯紫外光谱占比3-4}；而在汽车光源以及摄影灯领域，则希望增强可见区能量，并削减紫外辐射以减少对人体和环境的影响[5-]。研究脉冲氙灯发光机理，以及其光谱特性与放电回路电路参量、氙灯几何参量间的关系，对于提高脉冲氙灯发光效率，扩大应用范围非常重要。
国内外对氙灯的放电光谱已经有了很多研究，但是主要集中在长弧大功率脉冲氙灯以及连续氙灯的研究上。Gonzc 研究了连续氙灯和脉冲氙灯发光效率与电流密度之间的关系，指出电流密度在一定程度上控制者氧弧的光谱特性； Gusinow主要研究了激光泵浦用大功率脉冲氙灯紫外波段极限发光效率问题汀，并说明在脉冲氙灯里增加某些杂质可以导致250~300nm光谱范围内的辐射增加；Baksht等研究了大电流脉冲氙灯的光谱特性以及发光机理；而对短弧球形
收稿日期：2014-08-26，修订日期：2015-01-28
结合气体放电理论对脉冲氙灯发光过程以及光谱分布特性进行了深人分析。设计脉冲氙灯控制装置，利用积分球和光谱仪搭建脉冲氙灯光谱检测系统。通过改变放电回路参数，检测得到了不同型号脉冲氙灯光谱特性，并对实验结果进行了分析和讨论。
发光过程与光谱特点 1
脉冲航灯发光是伴随者放电过程产生的，脉冲低灯放电可分为预电离和主放电两个过程1]，在预电离过程中，触发回路产生高压脉冲，电火花线圈首先放电产生紫外线，各电极由于场致发射和光电效应产生光电子，在阴极和阳极之间逐渐形成一个非常细小的由自由电子和氙正离子组成的放电沟道。随之，脉冲氙灯进入主放电过程，在主放电电容的高压作用下，氙正离子和自由电子分别朝向阴极和阳极运动。自由电子在运动过程中会和氙原子发生碰撞电离，逐步形成电子崩11]。产生电子的数目为
n = n,e
(1)
其中。为阴极发射出来的初始电子数，α为碰撞电离系数，即沿电场方向，单位长度内产生的电子数。α和电场E有关，
基金项目：国家自然科学基金项目（11074134），国家重大科学仪器项目（2011YQ15004008），天津市科技支撑计划项目（10ZCKFSH02200)资助作者简介：翟瑞伟，1990年生，天津大学精密仪器与光电子工程学院研究生
e-mail:zrw6352187@163.con
>通讯联系人
e-mail: zhaoyouquan@ tju, edu., cn