紫外光源的分類

自然界中太陽光、閃電、煙火和高壓放電中都有紫外光譜。太陽光中包含從紫外到紅外的所有光譜成份，其中280nm以下紫外光受大氣層中臭氧的吸收，基本達(dá)不到地球近地表面，所以把這一區(qū)間的紫外光稱作“日盲紫外”；閃電和煙火中包含300-400nm的紫外光；高壓放電過程中，在空氣中會產(chǎn)生等離子體，其光譜分布集中在200-400nm。另外，飛機(jī)和導(dǎo)彈飛行過程中，尾部噴出的尾焰中也有紫外光譜。

在實際應(yīng)用于中，往往希望有一些能夠通過人工控制的紫外光源，根據(jù)使用需要對光源的強(qiáng)度、光譜和輻射方向等進(jìn)行調(diào)節(jié)。為此，人們研制了多種人工紫外光源，廣泛應(yīng)用到科研生產(chǎn)中。

紫外光源大體可分為氣體放電紫外光源、超高溫輻射體和半導(dǎo)體紫外光源等幾類。

1、氣體放電紫外光源

氣體放電紫外光源是由外界電場加速放電管中的電子，通過氣體（包括某些金屬蒸氣）放電而導(dǎo)致原子發(fā)光，如汞燈、氙燈、氪燈和氘燈等。放電電壓有低氣壓、高氣壓和超高氣壓三種。

汞燈產(chǎn)生的弧光是非常有效的紫外光源，其大部分輸出在紫外波段（在254nm附近）。氙燈、氪燈和氘燈在紫外波段能產(chǎn)生強(qiáng)連續(xù)光譜，光譜范圍與燈絲的成份有關(guān)。光譜短波段的輸出主要受限于窗口的光源透過性能。

準(zhǔn)分子激光器也是一種氣體紫外光源，激光器的波長與使用的氣體混合物類型有關(guān)。常用的準(zhǔn)分子激光器有ArF、KrCl、KrF、XeCl和XeF等幾種。

2、超高溫輻射體

根據(jù)黑體輻射定理（也稱普朗克輻射定理），當(dāng)輻射體溫度達(dá)到3200K以上時，可以輻射出200-2400nm的光譜，其中紫外光譜輻射可以作為連續(xù)紫外光源使用。黑體的加熱元件主要有石墨和鎢燈。由于石墨和鎢絲在高溫情況（2800K以上）下容易發(fā)生氧化，所以，在實際設(shè)備中，往往需要把石墨和鎢絲放置在充有惰性氣體或者真空環(huán)境中，以延長其使用壽命。同時，在設(shè)備中，需要采用水冷或風(fēng)冷的方式，對加熱元件周圍進(jìn)行散熱，實現(xiàn)恒溫控制。

3、半導(dǎo)體紫外光源

半導(dǎo)體紫外光源，主要有紫外LED和紫外激光器。

紫外LED是由夾在較薄的GaN結(jié)構(gòu)中的一個或多個InGaN量子阱組合，形成有源區(qū)。通過改變InGaN量子阱中InN-GaN的相對比例，可產(chǎn)生從紫外到可見的光譜。以AlGaN作為量子阱，也可以產(chǎn)生350-370nm的紫外光。采用含鋁的氮化物，如AlGaN和AlGaInN等，可產(chǎn)生波長更短的紫外光，波長247nm的紫外二極管已經(jīng)商業(yè)化，波長為210nm的紫外LED也已研制成功。

全固態(tài)紫外激光器激光產(chǎn)生的方法有兩種，一種是利用晶體材料的非線性效應(yīng)實現(xiàn)變頻，對紅外全固體激光器的輸出光在腔內(nèi)或墻外進(jìn)行3倍頻或者4倍頻，直接輸出紫外激光；另一種是利用倍頻技術(shù)，得到二次諧波后，再利用和頻技術(shù)，得到紫外激光。

常見紫外光源參數(shù)對比：

審核編輯 黃宇