لامپ‌های قوس زنون: یک منبع نور درخشان و چندمنظوره

یک لامپ قوس کسینون نوعی لامپ تخلیه گازی است که نور را با عبور الکتریسیته از طریق کسینون یونیده شده تحت فشار بالا تولید می‌کند. لامپ‌های قوس کسینون دارای منحنی تابش صاف در طول محدوده ماوراء بنفش تا مرئی هستند، با طول موج مشخص بین ۷۵۰ تا ۱۰۰۰ نانومتر. آنها نور سفید روشنی تولید می‌کنند که به طور دقیق نور خورشید را شبیه‌سازی می‌کند، که کاربرد آن‌ها را در زمینه‌های مختلفی مانند فیلم، شبیه‌سازی نور روز، تست خورشیدی و تحقیقات گسترش می‌دهد. لامپ‌های قوس کسینون می‌توانند به سه دسته تقسیم شوند: لامپ‌های قوس کوتاه کسینون با خروجی پیوسته، لامپ‌های قوس بلند کسینون با خروجی پیوسته و لامپ‌های فلاش کسینون.

لامپ قوس کسینون چیست؟

لامپ قوس کسینون به عنوان یک نوع بسیار تخصصی از لامپ‌های تخلیه گازی تعریف می‌شود که نور را با عبور الکتریسیته از طریق کسینون یونیده شده تحت فشار بالا تولید می‌کند. واژه "قوس" به جریان الکتریکی اشاره دارد که بین دو الکترود در یک لوله پر از گاز جریان می‌یابد. واژه "کسینون" به گاز نجیبی اشاره دارد که به عنوان مؤلفه اصلی مخلوط گازی در لوله استفاده می‌شود. کسینون به دلیل عدد اتمی بالا و انرژی یونیزاسیون پایین انتخاب می‌شود که به آن اجازه می‌دهد طیف گسترده‌ای از نور با شدت بالا و بازسازی رنگ را تولید کند.

لامپ قوس کسینون چگونه کار می‌کند؟

ساختار اساسی یک لامپ قوس کسینون شامل دو الکترود تنگستن توریومی که در مقابل هم با یک فاصله کوچک در یک پوشش شفاف و محکم از کوارتز (همچنین به عنوان کوارتز شناخته می‌شود) قرار گرفته‌اند. تنگستن توریومی یک آلیاژ تنگستن با ۱ تا ۲٪ توریوم اضافه شده برای افزایش قابلیت انتشار الکترون‌های تنگستن است. کوارتز یک شیشه دی‌اکسید سیلیکون غیربلوری شفاف است که مقاومت اضافی و تقریباً بدون انبساط حرارتی فراهم می‌کند. آن می‌تواند فشار و دما بالا را تحمل کند.

پوشش یا لامپ با گاز کسینون با فشار بسیار بالا، معمولاً حدود ۳۰ بار، پر می‌شود. وقتی ولتاژ به الکترودها اعمال می‌شود، پدیده تخلیه گاز در گاز کسینون در فاصله بین الکترودها شروع می‌شود. همیشه الکترون‌های آزادی در گاز وجود دارد به دلیل تحریک حرارتی یا پرتوهای کیهانی. به دلیل میدان الکتریکی اعمال شده به الکترودها، الکترون‌های آزاد شتاب می‌گیرند و با اتم‌های کسینون برخورد می‌کنند. به دلیل این برخوردها، الکترون‌های از مدارهای خارجی اتم‌های کسینون از موقعیت خود جدا می‌شوند و به سطح انرژی بالاتر می‌آیند. اتم‌هایی با الکترون‌های سطح انرژی بالاتر اتم‌های هیجان‌یافته نامیده می‌شوند.

وقتی اتم‌های هیجان‌یافته از سطح انرژی بالاتر به سطح انرژی قبلی خود بازمی‌گردند، انرژی اضافی را به صورت فوتون‌ها آزاد می‌کنند. طول موج انرژی منتشر شده توسط فوتون‌ها در محدوده مرئی است. رنگ نور لامپ قوس کسینون مانند نور روز است. به دلیل جاذبه الکترواستاتیک آنود (الکترود مثبت)، الکترون‌های آزاد در نهایت به آنود می‌رسند و به منبع بازمی‌گردند.

به دلیل جاذبه کاتود (الکترود منفی)، یون‌های مثبت (اتم‌های کسینون که الکترون از دست داده‌اند) در نهایت با سطح جلوی کاتود برخورد می‌کنند و یون‌های فلزی مثبت، اتم‌های کسینون خنثی و الکترون‌های آزاد ایجاد می‌کنند. این الکترون‌ها به عنوان الکترون‌های ثانویه انتشار یافته شناخته می‌شوند. این الکترون‌ها به ادامه فرآیند تخلیه گاز کمک می‌کنند.

چون کاتود برای انتشار الکترون‌ها گرم نمی‌شود، کاتود یک لامپ قوس کسینون به عنوان یک کاتود سرد شناخته می‌شود.

انواع لامپ‌های قوس کسینون چیست؟

لامپ‌های قوس کسینون می‌توانند به سه دسته تقسیم شوند: لامپ‌های قوس کوتاه کسینون با خروجی پیوسته، لامپ‌های قوس بلند کسینون با خروجی پیوسته و لامپ‌های فلاش کسینون.

لامپ‌های قوس کوتاه کسینون با خروجی پیوسته

لامپ‌های قوس کوتاه کسینون با خروجی پیوسته برای عملکرد جریان مستقیم (DC) طراحی شده‌اند با طول قوس بسیار کوتاه (معمولاً کمتر از ۵ میلی‌متر). آنها دارای کارایی روشنایی بالا (تا ۷۵ لمبرت بر وات) و شاخص بازسازی رنگ بالا (تا ۹۵) هستند. آنها به طور گسترده در پروژکتورهای سینما، فانوس‌های جستجو، شبیه‌سازهای خورشیدی و سایر کاربردهایی که نیاز به روشنایی و ثبات بالا دارند استفاده می‌شوند.

لامپ‌های قوس بلند کسینون با خروجی پیوسته

لامپ‌های قوس بلند کسینون با خروجی پیوسته برای عملکرد جریان متناوب (AC) طراحی شده‌اند با طول قوس طولانی‌تر (معمولاً بیش از ۱۰ میلی‌متر). آنها دارای کارایی روشنایی پایین‌تر (تا ۴۰ لمبرت بر وات) و شاخص بازسازی رنگ پایین‌تر (تا ۸۵) نسبت به لامپ‌های قوس کوتاه هستند. آنها عمدتاً برای اهداف روشنایی عمومی مانند روشنایی خیابانی، روشنایی صنعتی و روشنایی معماری استفاده می‌شوند.

لامپ‌های فلاش کسینون

لامپ‌های فلاش کسینون برای عملکرد پالسی با توان اوج بسیار بالا (تا چند مگاوات) و مدت زمان بسیار کوتاه (معمولاً کمتر از ۱ میلی‌ثانیه) طراحی شده‌اند. آنها دارای مصرف توان متوسط پایین (تا ۱۰ وات) و کارایی روشنایی متوسط پایین (تا ۱۰ لمبرت بر وات) هستند. آنها عمدتاً برای فلاش عکاسی، نورپردازی استروبو، پمپ لیزر و سایر کاربردهایی که نیاز به شدت بالا و مدت زمان کوتاه دارند استفاده می‌شوند.

مزایای لامپ‌های قوس کسینون چیست؟

لامپ‌های قوس کسینون چندین مزیت بر دیگر انواع منابع نوری دارند:

• آنها طیف گسترده‌ای از نور تولید می‌کنند ک