Viri optičnega sevanja

Viri optičnega sevanja (z drugimi besedami, viri svetlobe) so številni naravni predmeti, pa tudi umetno ustvarjene naprave, v katerih se določene vrste energije pretvarjajo v energijo. elektromagnetno sevanje z valovno dolžino od 10 nm do 1 mm.

V naravi so takšni viri, ki so nam že dolgo znani, so: sonce, zvezde, strele itd. Kar zadeva umetne vire, je odvisno od tega, kakšen proces vodi do pojava sevanja, ali je prisilno ali spontano, možnost izbire koherentnih in nekoherentnih virov optičnega sevanja.

Koherentno in nekoherentno sevanje

Laserji se nanašajo na vire koherentnega optičnega sevanja. Njihova spektralna intenzivnost je zelo visoka, za sevanje je značilna visoka stopnja usmerjenosti, zanj je značilna monokromatičnost, to je, da je valovna dolžina takšnega sevanja konstantna.

Večina virov optičnega sevanja je nekoherentnih virov, katerih sevanje je posledica superpozicije velikega števila elektromagnetnih valov, ki jih oddaja skupina številnih elementarnih sevalcev.

Umetne vire optičnega nekoherentnega sevanja lahko razvrstimo glede na vrsto sevanja, glede na vrsto energije, ki se pretvori v sevanje, glede na način pretvarjanja te energije v svetlobo, glede na namen vira, glede na pripadnost določen del spektra (infrardeči, vidni ali ultravijolični), odvisno od vrste konstrukcije, načina uporabe itd.

Svetlobni parametri

Optično sevanje ima lastne svetlobne oziroma energijske značilnosti. Fotometrične značilnosti vključujejo: sevalni tok, svetlobni tok, jakost svetlobe, svetlost, svetilnost itd. Viri neprekinjenega spektra se razlikujejo po svetlosti ali barvni temperaturi.

Včasih je pomembno poznati osvetlitev, ki jo proizvaja vir, ali kakšno nestandardno lastnost, na primer fotonski tok. Viri impulzov imajo določeno trajanje in obliko oddajajočega impulza.

Svetlobni izkoristek ali spektralni izkoristek določa, kako učinkovito se energija, dostavljena viru, pretvori v svetlobo. Tehnične lastnosti, kot so vhodna moč in energija, dimenzije svetlečega telesa, odpornost proti sevanju, porazdelitev svetlobe v prostoru in življenjska doba, označujejo umetne vire optičnega sevanja.

Viri optičnega sevanja so lahko toplotni z ravnotežno segretim svetlečim telesom v kondenziranem stanju, pa tudi luminiscenčni z neenakomerno vzbujenim telesom v poljubnem agregatnem stanju. Posebna vrsta so plazemski viri, pri katerih je narava sevanja odvisna od parametrov plazme in spektralnega intervala, pri čemer je sevanje lahko toplotno ali luminescentno.

Toplotni viri optičnega sevanja se odlikujejo po neprekinjenem spektru, njihove energijske značilnosti so v skladu z zakoni toplotnega sevanja, kjer sta glavna parametra temperatura in emisivnost svetlečega telesa.

S faktorjem 1 je sevanje enakovredno sevanju absolutno črnega telesa v bližini Sonca s temperaturo 6000 K. Umetni viri toplote se segrevajo z električnim tokom ali z energijo kemične reakcije zgorevanja.

Za plamen pri gorenju plinaste, tekoče ali trdne gorljive snovi je značilen neprekinjen spekter sevanja s temperaturo, ki doseže 3000 K zaradi prisotnosti trdnih filamentnih mikrodelcev. Če takšnih delcev ni, bo spekter trakast ali linearen, kar je značilno za plinaste produkte zgorevanja ali kemikalije, namerno vnesene v plamen za spektralno analizo.

Načrtovanje in uporaba virov toplote

Signalna ali svetlobna pirotehnika, kot so rakete, ognjemeti itd., vsebuje stisnjene zmesi, ki vsebujejo gorljive snovi z oksidantom. Viri infrardečega sevanja so običajno keramična ali kovinska telesa različnih velikosti in oblik, ki jih segrevamo s plamenom ali s katalitskim zgorevanjem plina.

Električni oddajniki infrardečega spektra imajo spirale iz volframa ali nikroma, ki se segrevajo s prehajanjem toka skozi njih in so nameščeni v toplotno odpornih ovojih ali takoj izdelani v obliki spiral, palic, trakov, cevi itd. — iz ognjevzdržnih kovin in zlitin ali drugih sestav: grafit, kovinski oksidi, ognjevarni karbidi. Tovrstni oddajniki se uporabljajo za ogrevanje prostorov, v različnih študijah in pri industrijski toplotni obdelavi materialov.

Za infrardečo spektroskopijo se uporabljajo referenčni sevalci v obliki palic, kot sta Nernst pin in Globar, za katere je značilna stabilna odvisnost emisivnosti od temperature v infrardečem delu spektra.

Meroslovne meritve vključujejo preučevanje emisij iz modelov absolutnega črnega telesa, kjer je ravnotežna emisijska sposobnost odvisna od temperature; Tak model je votlina, segreta na temperature do 3000 K, izdelana iz ognjevzdržnega materiala določene oblike z majhnim vhodom.

Žarnice z žarilno nitko so danes najbolj priljubljeni viri toplote v vidnem spektru. Uporabljajo se za osvetljevanje, signalizacijo, v projektorjih, projektorjih, poleg tega delujejo kot standardi v fotometriji in pirometriji.

Danes je na trgu več kot 500 standardnih velikosti žarnic z žarilno nitko, od miniaturnih do močnih reflektorjev. Telo žarilne nitke je običajno izdelano v obliki volframovega filamenta ali spirale in je zaprto v stekleni bučki, napolnjeni z inertnim plinom ali vakuumom. Življenjska doba takšne sijalke se običajno konča, ko žarilna nitka pregori.

Žarnice z žarilno nitko so halogenske, nato pa je žarnica napolnjena s ksenonom z dodatkom joda ali hlapnih bromovih spojin, ki zagotavljajo povratni prenos uparjenega volframa iz žarnice - nazaj v telo žarilne nitke. Takšne svetilke lahko zdržijo do 2000 ur.

Volframova žarilna nitka je tukaj nameščena znotraj kvarčne cevi, ki se ogreva za vzdrževanje halogenskega cikla. Te svetilke delujejo v termografiji in kserografiji in jih je mogoče najti skoraj povsod, kjer služijo navadne žarnice z žarilno nitko.

Pri električnih žarnicah je vir optičnega sevanja elektroda oziroma žarilno območje katode med obločnim praznjenjem v žarnici, napolnjeni z argonom, ali na prostem.

Fluorescentni viri

V luminiscenčnih virih optičnega sevanja se s tokom fotonov, elektronov ali drugih delcev ali z neposrednim delovanjem električnega polja vzbujajo plini ali fosforji, ki v teh okoliščinah postanejo viri svetlobe. Emisijski spekter in optični parametri so določeni z lastnostmi fosforjev, pa tudi z energijo vzbujanja, električno poljsko jakostjo itd.

Ena najpogostejših vrst luminiscence je fotoluminiscenca, pri kateri postane viden spekter sevanja primarnega vira.Ultravijolično sevanje praznjenja pade na fosforno plast, fosfor pa pod temi pogoji oddaja vidno svetlobo in skoraj ultravijolično svetlobo.

Energijsko varčne sijalke so preprosto kompaktne fluorescenčne sijalke, ki temeljijo na tem učinku. Takšna 20 W sijalka daje svetlobni tok, ki je enak svetlobnemu toku 100 W žarnice z žarilno nitko.

Zasloni s katodno cevjo so katodoluminiscenčni viri optičnega sevanja. Zaslon, prevlečen s fosforjem, vzbudi žarek elektronov, ki letijo proti njemu.

LED diode uporabljajo princip injekcijske elektroluminiscence na polprevodnike. Ti viri optičnega sevanja so izdelani kot diskretni izdelki z optičnimi elementi. Uporabljajo se za indikacijo, signalizacijo, osvetlitev.

Optično sevanje med radioluminiscenco vzbuja delovanje razpadajočih izotopov.

Kemiluminiscenca je pretvorba energije kemijskih reakcij v svetlobo (glej tudi vrste luminiscence).

Za zaznavanje gibajočih se nabitih delcev se uporabljajo svetlobni bliski v scintilatorjih, ki jih vzbujajo hitri delci, prehodno sevanje in Vavilov-Čerenkovo ​​sevanje.

Plazma

Plazemske vire optičnega sevanja odlikuje linearni ali zvezni spekter ter energijske lastnosti, ki so odvisne od temperature in tlaka plazme, ki nastanejo pri električni razelektritvi ali pri drugem načinu proizvodnje plazme.

Parametri sevanja se razlikujejo v širokem območju, odvisno od vhodne moči in sestave snovi (glej tudi plinske sijalke, plazma). Parametri so omejeni s to močjo in odpornostjo materiala. Viri impulzne plazme imajo višje parametre kot zvezni.