光源技術及應用（簡體書）

通過燈管的電流使水銀蒸發，同時電子同水銀原子碰撞導致紫外光的產生。這種水銀蒸汽電燈是由美國發明家彼得·庫珀（Peter Cooper）在不采用磷光體的情況下首先發明的，到今天為止仍然是光視效能最高的方法。放電燈將大約60％的電能轉化為水銀的共振輻射，發出遠紫外波段的光波（253.7 nm擴展到短波的l85 nm），繼而通過在燈泡玻璃內壁上所涂覆的磷光體再轉變為可見光。極高的效率使得日光燈（熒光燈）成為了在世界上應用最廣泛的光源之一，創造了巨大的市場價值。這種燈泡也含有氬氣，在氣壓為3～5托的情況下用作緩沖氣體。緩沖氣體的作用是用來降低電極濺蝕的影響，防止帶電粒子到達管壁，同時促使在低電壓下更易分解。
像水銀和氬氣這樣的混合物被稱為潘寧（Penning）混合物，因為它接近一種成分的亞穩態能級（氬的亞穩態能級在11.53～11.72 eV）和其他成分的電離能（水銀的電離能是10.44 eV）。對于潘寧混合物來說，由于能量轉變過程的發生，分解在一個更低的電場情況下就會發生。能量儲存在一種成分的亞穩態能級，然后轉換給另一種成分的原子，從而導致電離。
4.2.1.1 磷光體
在正常的工作情況下，即電磁鎮流器在使用電子輔助設備時的交流主頻率能達到幾十個赫茲，水銀輻射光強最大時的波長是254 nm，也被叫作共振譜線，它是由電子從第一原子激發態躍遷到基態而激發的。通過磷光粉或熒光粉將紫外輻射轉變為可見光的過程引出了一種能量損耗效應，叫作斯托克斯（Stokes）損耗。這一效應不僅存在于水銀，任何活性介質在將激發出的光子用磷光粉轉變為長波長波段時，都具有這種效應。在不能發光的材料中，激發態原子的電子能量將全部轉變為振動能量，所以這些電能將以熱能的形式損耗。在磷光體中，激發態的電子躍遷回到基態，同時將發出輻射，輻射波長一般都大于激發波長。這被稱為斯托克斯定律，其中，激發波長越短，晶格吸收的能量越多（見圖4.4）。