準分子燈
編輯準分子燈是源的紫外光通過的自發發射產生的受激準分子(激態復合物)分子。
準分子燈是準單色光源,在紫外(UV)和真空紫外(VUV)光譜區域的寬波長范圍內工作。準分子燈的操作是基于形成EXCI泰德二聚體(準分子),其自發地從激發態轉變到基態導致UV-光子的發射。準分子燈輻射的光譜xxx值由工作準分子分子指定。
這些激發復合物分子的形成機制與離子-離子復合反應和魚叉反應有著根本的不同。激基復合物分子是簡單地通過用稀有氣體的激發原子/離子替換堿金屬鹵化物分子中的堿金屬原子/離子而形成的。
使用堿金屬鹵化物的一個優點是兩個取代反應可以在低壓下以相當的生產率同時進行。此外,與使用其他鹵素載體的準分子燈相比,稀有氣體的激發原子和離子都有效地用于生產激復合分子。這很重要,因為稀有氣體的電離和激發消耗了大部分引入的能量。由于離子-離子復合反應和魚叉反應主要取決于氣體混合物的壓力,因此在低壓下稀有氣體離子的生成是無益的,而在高壓下稀有氣體的激發是不合理的。使用堿金屬鹵化物的缺點是在氣體混合物中提供所需濃度的堿金屬鹵化物分子所需的高溫。盡管如此,使用堿金屬鹵化物作為鹵素載體在激基復合激光器的開發中特別有前途在低壓下運行。
激發方法
編輯一種廣泛使用的激發準分子分子發射的方法是放電。有許多用于泵浦準分子燈的放電類型。一些例子是輝光放電、脈沖放電、電容放電、縱向和橫向放電、體積放電、火花放電和微空心放電。截至2013年,介質阻擋放電(DBD)是一種電容放電,是商用燈中最常用的類型。DBD準分子燈的一個好處是電極不與活性介質(等離子體)。電極和放電之間沒有相互作用,消除了電極腐蝕以及濺射電極材料對活性介質的污染,與其他準分子燈相比,這xxx增加了DBD準分子燈的壽命。此外,介質阻擋放電確保在從幾托到多于一個大氣壓的寬工作壓力范圍內有效激發氣體混合物。準分子燈可以制成任何所需的輻射表面形狀,以滿足特定任務的要求。
準分子燈的優點
編輯準分子燈相對于其他紫外線和真空紫外線輻射源的主要優點如下:
- 紫外線輻射的高平均比功率(每立方厘米活性介質高達1瓦特);
- 發射光子的高能量(從3.5到11.5eV);
- 半高光譜全寬為2至15nm的準單色輻射;
- 紫外線輻射的高功率光譜密度;
- 為特定目的選擇紫外線輻射的xxx光譜波長(見表);
- 由于多種工作準分子的同時激發,多波紫外線輻射的可用性;
- 沒有可見光和紅外輻射;
- 即時實現操作模式;
- 輻射面發熱低;
- 不含汞。
準分子燈的應用
編輯在紫外光譜區發射的光源廣泛用于涉及光化學過程的技術,例如油墨、粘合劑、清漆和涂層的固化、光刻、電介質的紫外誘導生長、紫外誘導表面改性和清潔或材料沉積。非相干紫外輻射源與激光源相比具有一些優勢,因為它們成本低、照射面積大且易于使用,尤其是在設想大規模工業過程時。
汞燈(λ=253.7nm)是廣泛傳播的紫外線源,但其生產、使用和處理舊燈對人類健康和環境污染構成威脅。與常用的汞燈相比,準分子燈具有許多優點。準分子分子的一個特定特征是在基電子態中不存在強鍵。因此,可以從等離子體中提取高強度紫外線輻射,而不會產生明顯的自吸收。這使得可以有效地將沉積到活性介質的能量轉化為紫外線輻射。
準分子燈被稱為紫外線輻射的冷源,因為與傳統的紫外線燈(如汞燈)相比,準分子燈的輻射表面保持在相對較低的溫度。由于介質不需要加熱,準分子燈在打開后幾乎立即達到峰值輸出。
稀有氣體和稀有氣體鹵化物準分子燈通常在紫外(UV)和真空紫外(VUV)光譜區輻射。它們獨特的窄帶發射特性、高量子效率和高能光子使其適用于吸收光譜、紫外線固化、紫外線涂層、消毒、臭氧產生、氣態有機廢物破壞、光刻和光刻等應用。沉積和更多其他應用。
由于高能光子能夠切割大多數化學鍵并殺死破壞核酸和破壞其DNA的微生物,因此發射能量范圍為3.5-10eV的光子的光源在許多領域都有應用。準分子燈應用的例子包括飲用水、游泳池水、空氣、污水凈化、工業廢物凈化、煙道氣和水中有機化合物的光化學合成和降解、有機涂料和油漆的光聚合以及光增強化學氣相沉積。在所有情況下,紫外線光子都會激發物質或裂解化學鍵,導致形成自由基或其他化學試劑,從而引發所需的反應。
準分子燈具有選擇性作用。給定波長的紫外線輻射可以選擇性地激發物種或產生所需的自由基。此類燈可用于光物理和光化學處理,例如油漆、清漆和粘合劑的紫外線固化、清潔和修改表面特性、漆和油漆的聚合以及各種污染物的光降解。可以使用不同的波長對聚合物進行光蝕刻:氙準分子為172nm,氯化氪為222nm,氯化氙為308nm。準分子紫外光源可用于微結構化大面積聚合物表面。XeCl準分子燈(308nm)特別適合曬黑。
熒光光譜法是檢測生物分子最常用的方法之一。生物分子可以用熒光探針標記,然后被短脈沖紫外光激發,導致在可見光譜區域重新發射。檢測這種重新發射的光,就可以判斷標記分子的密度。鑭系元素配合物通常用作熒光探針。由于它們的使用壽命長,它們在Forster共振能量轉移(FRET)分析中發揮著重要作用。
目前,準分子燈正用于生態學、光化學、光生物學、醫學、犯罪學、石油化學、物理學、微電子學、不同的工程任務、廣泛的技術、科學、包括食品工業在內的各種工業分支等等。
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