波長2N毫微米的紫外線是由汞原子輻射出來的，在低氣壓汞燈牛，在電場(chǎng)作用T的電子與汞原于發(fā)生非彈性碰撞，結(jié)果電子把能量交給汞原子，汞原于最外層的68能S上的電子得到能量后，被激發(fā)到高能級(jí)，如圖2—4就是汞原于受激后的能級(jí)固。
在室溫狀態(tài)時(shí)，通常取汞原子最外層的68電子的能量為零，亦即取基態(tài)或常汞，如圖中4所示。原子受激后的能量均大于零；汞員外層的電子受激后，最容易被激發(fā)到的效率，可達(dá)60％。這是玻殼設(shè)計(jì)和充汞量計(jì)算的基礎(chǔ)。
 


 
在低氣壓汞蒸氣放電中，被同一電場(chǎng)加速的電子，由于在頻繁的碰撞中損失的能量不同，所以電子所具有的能量是備不相同的，它們的能量遵守麥克斯威分布律，即具有能量很大的電子數(shù)和具有能量很小的電子數(shù)，它們所占的比例都是很小的。在燈玻殼溫度為40℃、充氨氣壓強(qiáng)為1。3毛時(shí)，具有4.90V能量的電子數(shù)較多，因此低壓汞燈牛紫外線波長35微米輻肘效率。


 
 
圖2—暖汞蒸氣放電K柱區(qū)的功率平衡曲線。從曲線中清楚地看出：在低氣壓范國內(nèi)[如。10噸毛)h子NS6E主要消耗于激發(fā)和電離，因此低壓汞燈的共振輻射效率是很高的。電子在從陰極向m極運(yùn)動(dòng)的過程中，它的能量損失分配如下：
①電離損失占1％左右，這是麥克斯威速度分布牛，具有高能量的(大于10.4eV)電子數(shù)很少，它與汞原于碰撞造成的損失是很小的，所以這部分損失所占的比例也就較小，僅占1％左右(不包括逐次電離)。
②波長2的毫微米的共振輻射占60楊。在低壓汞燈中，具有中等能量的電子數(shù)量多，因此當(dāng)具有4.9eV的電子與汞原于碰撞時(shí)，汞原子吸收其能量后躍遷到6’P，能級(jí)，隨后汞原子便輻肘254毫微米的紫外線。
ƒ可見光輻射占2暢，包括奶4毫微米、朋5毫微米、N院微米以及577、570毫微米等，它們是由高能級(jí)之間的躍遷產(chǎn)生的，所以可見輻肘效率較低。
④彈性碰撞損失占37％，此時(shí)電子把能量交給汞原子或破克，使汞原子的動(dòng)能增加。
    從以上的電子能量損失比例中看出，低壓汞蒸氣放電有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
①低氣壓放電的產(chǎn)生主要是電子和汞原子N4F彈性碰撞造成的。目此低氣壓燈的光主要是原子的線狀光譜，所以光譜的連續(xù)bfB差。
②低氣壓燈內(nèi)的氣體溫度很低，目電子與粒子的碰撞主要是非彈性碰撞，所以氣體溫度僅比破殼溫度高印、80℃而電子的溫度卻高達(dá)l如25度。
②低壓汞燈的放電電弧是發(fā)散的，這是由于氣體溫度低和正拉區(qū)的電子數(shù)量與K離子數(shù)量完全相等造成的。
氣體放電的全伏一安特性曲線如圖少嘶示。熱陰極低壓汞燈中的放電屬于弧光放電，由于熱陰極發(fā)肘電流密度大，所以在不大的陰極位降時(shí)，就能滿足放電電流的需要。因此弧光放電的特點(diǎn)是陰極位劇、(約10k左右)，電流密度大，弧光放電的第：個(gè)特點(diǎn)是具有負(fù)的伏—2特性，如圖入7中H點(diǎn)以后的部分所示。弧光放電的管壓降隨燈電流的增加而下降，這種負(fù)的放電特性的燈6領(lǐng)有限流裝置才能穩(wěn)定工作。


 
 
當(dāng)長度增加到一定時(shí)則254e微米輻射效率不再增加，而趨十飽和，如圖2—86F示，所以K拉區(qū)長度不超過1.2米，正拉區(qū)的長度同燈管的極距相差不多，因弧光放電的電極位降R4B短，所以1決定了燈管的長度。一般40w燈管長度為t，當(dāng)燈管瓦數(shù)減小時(shí)，燈管長度相應(yīng)也減少。
 


 
 
低壓汞燈燈管直徑的設(shè)計(jì)，要考慮汞蒸氣分子對(duì)紫外線254毫微米共振線的自吸收問題，圖中為原子的發(fā)射光譜也正是原子的吸收光譜。汞原子發(fā)射2的毫微米的紫外線，但汞原子也吸收254毫微米的紫外線。

 
 
燈管內(nèi)腔充滿了汞原子蒸氣，在6×10噸毛時(shí)海厘米約有汞原子2×t0H個(gè)。在汞原子密度這樣大的情況下，當(dāng)汞原于輻射出254毫微米的光子，必須經(jīng)過很多次的自吸收和重新發(fā)射過程，才能輻肘出燈管外部去。當(dāng)燈管直徑愈粗，則自吸收愈嚴(yán)重，所以254毫微米光子的損失也就愈多，從這個(gè)角度考慮，燈管直徑愈細(xì)愈好，但是當(dāng)燈管直徑過細(xì)后，正負(fù)離子由于熱運(yùn)動(dòng)，和雙極性擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)會(huì)造成正負(fù)離子在管壁復(fù)合的增加，這種復(fù)合的加大，使離子損失過多。為了維持放電，就6須補(bǔ)充離子的數(shù)量，這就造成了能量損耗，使254毫微米輻射下降，因此燈管直徑是不能大紉的。對(duì)2的毫微米紫外輻射效率來說打管直徑有個(gè)值。http://m.byssn.cn