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在氙灯光源的使用过程中,由于对氙灯光源基础知识了解不够深入,易踏入使用“雷区”,导致氙灯光源无法正常使用或实验数据存在较大偏差。
因此,在进行光化学/光催化实验中,对光源结构、电源系统和灯泡特性等性能指标有一定了解,会对实验方法的优化和实验数据准确性的提高带来帮助。
雷区一:光功率还是电功率?傻傻分不清
氙灯光源的型号和电功率在许多文章中被提及,但实际上型号和电功率只是一种极为粗略的实验参数,在参考时要注意。
氙灯光源的主要作用是将电能转化为光能,为光化学/光催化实验提供外部能量源,在能量转化过程中电-光转化效率必然小于100%,如300 W氙灯光源的输入电功率为300 W,其转化输出的光功率仅为50 W。而且,同一台氙灯光源在同一电功率的条件下,因照射距离、施加电流、使用滤光片型号、使用液体滤光器型号、光窗材质和灯泡使用时长等诸多因素不同,其光功率和波谱形态均存在巨大差异。
氙灯光源使用须知:
因此,实验人员在使用氙灯光源进行实验时,需要使用认证或标定过的光功率计测量并记录每次实验的实际光功率或光功率密度数值。有条件的实验人员,应使用光纤光谱仪定期测量光到达反应体系界面的辐射光谱。
光功率密度数值涉及到STH、AQY、IPCE和ABPE等重要数值的计算,为确保数据的准确性,请实验人员务必注意氙灯光源和光功率计的正确使用。
氙灯灯泡是氙灯光源的核心器件,其内部充有高压气体,属于消耗品,使用寿命<1000 h。随着氙灯光源使用时间的延长,光功率或光功率密度数值会逐渐减小,照射光斑从原来的“中心强周围弱”逐渐变化到趋于均匀。因此,氙灯光源的灯泡不能永久使用,在正常使用条件下,使用时长>700 h后,需更换氙灯灯泡。
如何判别更换灯泡的时机?如下三种情况可供参考:
当光功率或光功率密度数值不再能满足实验要求,且将氙灯光源电流调节到最大值也不能满足时,需更换氙灯灯泡;
开机后,连续触发超过10次仍不能成功点亮氙灯光源时,需更换氙灯灯泡;
氙灯光源点亮时,将光束照射至1~2米外的平整墙面上,光斑中心点的亮度与周围亮度非常接近,说明氙灯灯泡消耗严重,需更换氙灯灯泡。
雷区三:氙灯的散热和我不相干
在泊菲莱科技氙灯光源产品介绍中经常见到诸如“专利轴向吸风式散热结构,保证灯箱的有效散热”的字眼,氙灯光源的散热究竟对实验有什么影响?
事实上,氙灯光源的输入电功率为300 W,输出光功率仅仅为50 W,83.3%的电能转化为热能并需要耗散。因此,优秀的散热设计,可以有效延长氙灯光源的使用寿命,并提高发光效率。
表1. 氙灯灯泡辐射能量分布
注:以上数据来源于EXCELITAS公司
泊菲莱科技PLS系列氙灯光源采用综合热管理设计:
一方面压缩氙灯光源灯箱尺寸,以提高使用的灵活性;
另一方面,通过精心优化的轴向散热设计、关机风扇散热延时和温度传感器监测控制等多重手段,获得优良的综合性能,可达到或超越EXCELITAS灯泡的标准寿命参数。
同时需要注意的是,在氙灯光源点亮后,禁止在附近放置易燃易爆易融等物品,避免造成人员和财产的损失。
深入了解氙灯光源的基础知识,学习正确选择和使用光源,提高实验效率和质量。
你,学会了吗?
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