模擬太陽輻射的四種光源

    模擬太陽輻射的四種光源分別有氙弧燈，鎢絲燈，碳弧燈以及水銀蒸汽燈，符合光譜分布和輻射強度規定的光源可以由一個或幾個燈和附加各種反光器、濾光鏡等光學部件組成。高壓氙弧燈配上適當的濾光器后模擬太陽輻射的匹配*。水銀素氣燈和水銀氙燈都存在模擬不準確的明顯缺點，采用特殊摻雜電極的碳弧燈雖然一直都獲得廣泛應用，但因其穩定性差和維護保養困難而缺乏實用性。鎢絲燈則因其紫外成分不足,只適用于評定熱效應,而不適用于評定光化學效應。有關光源的特性、濾光器的性能和光學部件的組成等內容在下面的各條中介紹。

    模擬太陽輻射的氙弧燈
    氙弧燈的規格大小及其結構形式視試驗的要求而定,典型的氙弧燈光譜分布狀況。由于電極要比氙弧體輻射出更多的紅外線，其作用大小與電極的長短成比例變化,電極越短，電極的輻射就越強，zui終嚴重影響光譜分布的匹配，因而對電極受熱而發射的直接輻射應加以重視。氙弧體的相對光譜分布與氙燈的功率大小幾乎無關，電極的福射光譜分布要隨不同功率下電極的溫度狀態而變化，對于長弧氙燈可以容易地濾除電極輻射。由于結構形狀的特點，短弧氙燈比長弧氙燈的制造容差要大得多，在更換燈時應對這一點特別注意。

    無論是長弧氙燈或是短弧氙燈,由于燈的壽命特性以及輻射效率不斷下降的原因,在使用期滿后均需予以更換。但盡管如此,由于氙氣是一種純元素氣體,氙弧體的相對光譜分布應該保持不變。

    模擬太陽輻射的鎢絲燈
    由于鎢絲燈主要為紅外輻射,其:紫外輻射的份量不足,鎢絲燈不宜用于評定各種劣化效應。除非對鎢絲燈的光譜分布按照自然光譜予以調整 ,否則評定熱效應時的試驗一致性也很差 。典型鎢絲燈在燈絲溫度為2 6oo K時的輻射光譜分布與自然光譜的比較狀況如圖2所示 。由圖可見,鎢絲燈的輻射能量主要集中在紅外區域,并且zui大輻射強度對應的波長為1. oμm。與之相反,太陽光有近半數的能量落在波-長小于 o. 7 μm的可見光區域和素外光區域。石英lii素型鎢絲燈則可提高壽命期間的性能一致性 。

    模擬太陽輻射的碳弧燈
    在某些情況下,經濾光器校正紫外輻射后,碳弧燈的輻射光譜分布可以接近地表的自然光譜,但是碳弧燈的定位性差和壽命較短,并且存在碳弧體容易燒毀的缺陷。即使采取先進的碳弧體移動機構,連續點燃時間仍低于5 h。

    模擬太陽輻射的水銀素氣燈
    水銀蒸氣燈的紅外和近紅外區的輻射份量不足,其輻射光譜含有高能譜線 。目前它們一直與鎢絲燈結合用于日光浴室,汞氙組合弧光燈雖然可用于環境試驗,但由于高能譜線的存在,水銀燈不宜作為模擬太陽輻射時的光源。