功率放大器在无汞光源研究中的应用

实验名称：功率放大器在无汞光源研究中的应用

研究方向：无汞光源

实验设备：

ATA-4011高压功率放大器、高频信号发生器、Ｕ形管、外部激光、低压电源、变压器、数字示波器。

实验内容：

用He-Xe混合气体作为工作气体‚主要利用了氙147nm的共振辐射激发荧光粉发光。研究人员应用了激光吸收光谱和真空紫外辐射光谱来研究不同气体激发态对于放电的能量平衡以及辐射输出的贡献。研究还显示在100Pa下稀有气体放电的效率有可能达到传统荧光灯的一半。

实验过程：

放电电流随时间对Xe（1ｓ3）和Xe（1ｓ2）轴向原子密度的影响（工作频率为20ｋＨｚ气体压强为2∙5Ｔｏｒｒ）。从下图中可以看出电流的增加导致两种激发态最大密度的增加。Xe（1ｓ2）的密度在Xe（1ｓ3）密度值还很高时已显示出极大的向下衰减的趋势。导致这种现象的原因是因为Xe（1ｓ2）的共振衰减主要是由Ｈｅ原子的碰撞所决定与放电电流无关。而亚稳态Xe（1ｓ3）数量的减少主要是由于电子碰撞导致的分布电离‚当亚稳态Xe（1ｓ3）的密度高时它能产生数量众多的电子。

实验结果：

下图显示了工作频率对平均电子能量的影响。从图中我们可以看出‚电子能量的最大值与频率仅有微弱的联系‚而最小值出现在电压为0时；平均电子能量随电压频率的增长而快速增长。在频率很高时‚电子能量对频率的改变仍极为敏感。在给定的试验条件下‚Ｘｅ（1ｓ2）的ＶＵＶ输出是0∙2Ｗ／ｍ‚相比ＨｅＸｅ的总放电功率密度‚只占不到5％。将近97％的总ＶＵＶ输出能量是从Ｘｅ（1ｓ4）态中发出的‚这条辐射谱线要比Ｘｅ（1ｓ2）原子的129ｎｍ辐射高20～30倍。

借此可以分析得到表面照度及启动电压对应于频率的曲线关系‚以确定最佳的工作频率。现有的含汞无极荧光灯的光效可达60～80ｌｍ／Ｗ。‚通过表面照度的比例来折算光效‚氦氙灯光效可达10～13ｌｍ／Ｗ‚氖氙灯光效可达9～12ｌｍ／Ｗ。

放大器在该实验中发挥的效能：放大函数发生器中的电压信号，成功驱动负载

功率放大器ATA-4011参数指标：

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审核编辑：汤梓红