Кіріспе
Ультрафиолет сәулесін шығаратын газды төгілетін жарық көзінің түрі Деутерий доғалы шам (немесе жай ғана деутерий шам) - бұл жиі спектроскопияда, ультрафиолет аймақта үздіксіз спектр қажет болған кезде қолданылатын төмен қысымды газды төгілетін жарық көзі. Плазмалық "арка" немесе сутегі пайдаланылатын разрядты шамдар ультрафиолет сәуледегі жоғары шығынымен, салыстырмалы түрде көрінетін және инфрақызыл сәуледегі шығыны аз. Бұл сутегі жалынындағы жағдайға ұқсас. Қарапайым жеңіл сутектен (сутектен 1) жасалған доға шамдары дейтерийге өте ұқсас УФ спектрін береді және УФ спектроскоптарда пайдаланылады. Деутерийді пайдаланатын шамдардың ұзақ өмір сүру мерзімі және УФ диапазонының шеткі шегінде сәуле шығару қабілеті (жарықтығы) сол температурада қарапайым сутекті доғалы шамнан 3-5 есе артық. Деутерийлі доғалы шамдар, бірнеше есе қымбат болғанымен, қысқа толқынның УФ диапазонында жарық сутегілі доғалы шамдарға қарағанда артық жарық көзі болып саналады.
A deuterium arc lamp (or simply deuterium lamp) is a low pressure gas discharge light source often used in spectroscopy when a continuous spectrum in the ultraviolet region is needed. Plasma "arc" or discharge lamps using hydrogen are notable for their high output in the ultraviolet, with comparatively little output in the visible and infrared. This is similar to the situation in a hydrogen flame. Arc lamps made with ordinary light hydrogen (hydrogen 1) provide a very similar UV spectrum to deuterium, and have been used in UV spectroscopes. However, lamps using deuterium have a longer life span and an emissivity (intensity) at the far end of their UV range which is three to five times that of an ordinary hydrogen arc bulb, at the same temperature. Deuterium arc lamps, therefore, despite being several times more expensive, are considered a superior light source to light hydrogen arc lamps, for the shortwave UV range.
Жұмыс істеу принципі
Деутерийлі шам ең жақсы шығыс спектрін алу үшін жасалған никельдік қорап құрылымының қарама-қарсы жақтарына орналастырылған вольфрамдық сүт пен анодты қолданады. Жарық шамнан айырмашылығы, қыздырғыш сүт деутерийлі шамдардың жарық көзі емес. Оның орнына, иілгіштің анодына қарай доға жасалады, бұл доғалы шамдарға ұқсас процесс. Қыздыру үшін қыздырушы қатты ыстыққа ие болуы керек, сондықтан оны пайдалану алдында шамамен 20 секундқа қыздыру керек. Ауыртпалық процес өз жылуын өндіретіндіктен, ағынды газды шығара бастағаннан кейін жылытқыш сөндіріледі. Ату кернеуі 300-500 вольт болса да, доға пайда болғаннан кейін кернеу 100-200 вольтқа дейін төмендейді. Бұл сәуле сәулелі жарықтың ішінде орналасқан молекулалық дейтерийді жоғары энергиялы күйге жеткізеді. Деутерий бастапқы күйіне оралғанда жарық шығарады. Бұл үздіксіз цикл үнемі болатын УФ-сәулеленудің бастауы болып табылады. Бұл процесс атомдық қоздырғыштардың ыдырауы процесінде (атомдық эмиссия) электрондар қозғып, содан кейін сәуле шығарумен бірдей емес. Оның орнына молекулалық деутерийдегі (D2) қозылған күйлердің радиациялық ыдырауы әсерін тудыратын молекулалық эмиссия процесі. Деутерийдің спектрлік желілік құрылымы жеңіл сутектен айтарлықтай айырмашылығы жоқ, бірақ деутерийдің молекулалық байланысы сәл күштірек (439,5 қарсы 432 кДж / моль) және дуалдың температурасында аз иондалады. Бұл молекулалардың көп болуына және ультрафиолетке ең алыс орналасқан спектрдің молекулалық бөлігінде УФ-тың жоғары эмиссивтілігіне (жарық шығаруына) әкеледі. Шам жоғары температурада жұмыс істейтіндіктен, қалыпты шыны корпустарды корпус ретінде пайдалануға болмайды. Сонымен қатар олар УФ-сәулесін де бұзады. Оның орнына, шамның нақты қызметіне байланысты, қорытылған кварц, УФ-шырақ немесе магний фториді конверті қолданылады. Деутерийлі шамның орташа өмір сүру мерзімі шамамен 2000 сағат (көбінесе өндірушілер 2000 сағат кепілдік береді, бірақ жаңа шамдар 5000 сағаттан астам уақыт бойы жақсы жұмыс істейді).
Дютерийлі шамның спектрлері
Деутерийлі шам 112 нм-ден 900 нм-ге дейінгі сәуле шығаруды жүзеге асырады, бірақ оның үздіксіз спектрі 180 нм-ден 370 нм-ге дейін ғана. Жоғарыда көрсетілгендей спектрдің интенсивтілігі 250 нм-ден 200 нм-ге дейін төмендей бермейді. Графиктің төмендеуі шамның интенсивтілігін өлшеу үшін қолданылатын фотодетектордың төмен толқын ұзындықтарындағы тиімділігінің төмендеуіне байланысты. Деутерий шамның үздіксіз спектрі УФ-радиометриялық жұмыста анықтама ретінде де, әр түрлі фотометриялық құрылғыларда сигнал беру үшін де пайдалы.
Қауіпсіздік
Лампа шығаратын ультрафиолет сәулелерінің жоғары қарқындылығына байланысты, дейтерийлі лампаны пайдаланғанда көзді қорғау ұсынылады. Сонымен қатар, жоғары температурада жұмыс істеуден пайда болатын күйілулерді болдырмау үшін, шамға тікелей тиісуден аулақ болу керек. Тіпті салқын күйінде шамға тікелей жанасу қабыққа кіршік қоспалар жинауы мүмкін, олар қысқа толқын ұзындығы УФ сәулелерін қатты сіңіреді, сондықтан шығыс қарқындылығын азайтады.