如何获得紫外光源
(2020-07-21 07:39:39)
我们知道物质的颜色与太阳光紧密相关,当物质对太阳可见光全部反射时,则物质看起来为白色,而当物质对太阳可见光全部吸收时,则物质看起来就为黑色。有些物体对太阳入射光既不反射,又不吸收,则称其为透明体。透明体因透射的光不同而有不同的颜色,比如绿色透明玻璃能透绿色光,所以呈现绿色。
但是太阳光除辐射可见光外,还辐射不可见的紫外光和红外光。当物质吸收紫外光后,可引起发射比入射光波长较长的光,有的还在紫外波段,我们看不见;有的发射为我们看得见的紫色光,这就是我们看到许多紫色花的原因;但也有紫外光会引起化学反应,如物质的光分解,光合成,光异构化及价键断裂。而红外光所引起的是热效应,引起我们所看不见的热辐射。
太阳紫外光辐射的波长范围为1纳米-380纳米。通常人们将其分为长波紫外辐射315纳米-380纳米;中波紫外辐射280纳米-315纳米;短波紫外辐射200纳米-280纳米;真空紫外辐射1纳米-200纳米。
人造的紫外光辐射源,可以产生长波紫外辐射的光源主要有高压汞灯,它是把汞封装在两端有电极的透明石英管中。当通电加热灯丝时,管内的汞蒸气受到激发跃迁到激发态,由激发态回到基态时,即发射紫外光。管内汞蒸气压力不同,所发射的紫外光具有不同的光谱波长。当汞蒸气压力为一个大气压时,主要发射波长为365纳米,其次为313纳米,303纳米。
当汞蒸气压力为10-100帕时,发射的紫外光呈线状的分立光谱,其主要发射波长为254纳米和185纳米。而前者又占了全部发射能量的95%以上。实际上在管内以185纳米线为主,但由于石英窗口对其强烈吸收,因而在管外所占比例很小,如采用氟化锂晶体做窗口,则大有改观。
其他长波紫外线光源还有紫外线氙灯,紫外线金属卤化物灯,紫外线LED发光二极管。中波紫外线光源荧光灯等。这些紫外光源都是连续光源,光强较弱,不能研究生物光化学反应的动态过程。
激光的出现,光强很强,且可以获得非常短的激光脉冲,可以短到皮秒,飞秒,特别适用于研究光生物化学的超快过程。
人们利用BBO晶体,LBO晶体等很容易将气体激光器如氦氖激光器,氦镉激光器,氩离子激光器,氪离子激光器,铜蒸气激光器频率变换到紫外光。
而准分子激光器可直接输出紫外光,如氟化氩激光输出波长193纳米,氟化氪激光输出248纳米等。激光脉冲重复频率10-100赫兹,特殊可达1000赫兹。平均功率10-100瓦。脉冲宽度一般在纳秒量级。
为了得到更大的光强和更短的脉冲,可采用固体激光模式锁定技术,获得超短光脉冲。如采用Nd:玻璃激光器,Nd:YAG激光器
, N d :YLF激光器,Nd:钛宝石激光器等。它们均能利用BBO和LBO晶体进行高效的频率变换,以得到紫外光输出。
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