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行业资讯 科学普及 科普活动 灯光秀的功臣――稀有气体
灯光秀的功臣――稀有气体
  发布日期:2017-11-14

5月,北京“一带一路”国际合作高峰论坛,引发全球关注。与此同时,圆桌峰会举办地――北京怀柔雁栖湖景区华丽地呈现在世人面前,尤其是其周边12座山峰夜景风光,惊艳了世界,可谓为峰会锦上添花。那你可知道这美轮美奂的灯光秀是怎么来的吗?这就要归功于稀有气体了。

稀有气体因其在自然界中量少而得名,主要包括氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氡(Rn)6种气体。其中,氡是放射性元素,故除了作为科研之外,工业生产中尚未得到广泛的应用。

在电光源生产中,稀有气体是不可缺少的重要材料,几乎所有的灯内都要充入一种或几种稀有气体,它们或作为发光物质产生辐射,或用作填充气体延长灯的寿命等。

氩(Ar)是首先被用来充入白炽灯内作为填充气体的,由于抑制了钨的蒸发,同时降低钨丝的氧化,可使灯丝工作的温度提高,从而获得比真空泡更高的发光效率和寿命。

氖(Ne) 充入灯管内会射出红光,除作为仪表盘指示灯的填充气体外,在空气里透射力很强,可以穿过浓雾。因此,氖灯也常用在机场、港口、水陆交通线的灯标上。氖还用于充填萤光灯、水银灯、钠蒸气灯及电压保护装置的灯泡等。近年来,氖还被用于研究基本粒子轨迹的火花室中作充填介质。

氪气(Kr)比氩气有更高的密度和低的导热系数,因此将氪、氙气体充入白炽灯内有更好的效果。氪氙混合气充填电子管和灯泡,比相同功率的氩气灯泡省电20%~25%,寿命可延长2~3倍,发光率可以提高,而体积可大大缩小。当然,考虑到成本,氙气还是用得很少,氪气则已被大量用在高光效、高质量的卤钨灯中。氪气可充填高级电子管、实验室用的连续紫外光灯。氪灯的透射率特别高,因而可用于夜战中越野战车上的灯光。

氙气(Xe)原子量比氪气更大,氙气除了作为高光效卤素灯填充气体外,还可以用作高压钠灯、HID汽车氙灯、电影放映灯、半导体光刻泵浦氙灯、电子闪光灯。氙灯还具有高度的紫外光辐射,可用于医疗技术方面。

所有类型的气体放电灯,都要充入各种稀有气体。在荧光灯、高压汞灯、金属卤化物灯、高压钠灯中,除汞以外,都还要充入一定的氩气或氪气,利用“潘宁效应”帮助灯启动,使灯在合适的电压下工作,并抑制电子粉的蒸发,减少汞离子对阴极的轰击溅射。

在冷阴极发光信号灯和霓虹灯中,充入氩、氖、氦等气体,采用透明的玻璃管就能产生相应气体辐射的各种彩色光谱来。利用各种惰性气体或者混合气体放电发光,可以制成各种光谱的霓虹灯。

同时,氦、氖、氩、氪、氙也是深紫外准分子激光的重要激发源。用氙气做成氙灯,则能发出近似日光的密集光谱用于放映和照明。稀有气体除作为灯内的工作物质外,氩气也常作为电光源生产工艺中的保护气体使用。

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