Ультрафиолетовые лазеры и люминофоры

[Gall]

похожих ламп на других газах - нету, как я понимаю

Ну не совсем нету. Серийно не производятся за ненадобностью, но сделать можно. Ксенон выбран за его спектр - у него частокол линий по всему видимому диапазону, он почти белый. Ртутные лампы на ртути из-за дешевизны, но ртуть в импульсе работать без предварительного разогрева не будет. Хороший кандидат на наполнение импульсных ламп - аргон, у него спектр с уклоном в короткие волны, а газ дешевый. Либо смеси инертных газов. Если наплевать на сложность лампы и конструкцию, подойдут пары кадмия (опять разогрев).

 

смесью из двух/трех/четырех разных люминофоров, оптически дающих белый свет в сумме

Спектр "долгоиграющих" люминофоров можно корректировать люминофорами с коротким послесвчением - органическими красителями (родамины, флюоресцеины и т.п.), они могут преобразовывать свет люминофора.

 

1.Яркость фотолюминесценции фосфоров не оправдает себя. Вместо якобы дневного освещения получится полумрак в ночи..

Пожалуй, самая серьезная проблема. Даже при непрерывном свете лампы Вуда в комнате с белыми обоями на стенах (яркая голубая флюоресценция) света недостаточно.

 

Есть еще проблема 5: случайные предметы, люди будут во время вспышки отбрасывать на люминофор тени, некоторые участки окажутся незасвеченными. Значительная часть света вспышки до люминофора просто не дойдет.

 

Но много ли таких предметов, которые отражают и поглощают настолько линейчатые спектры ? Т.е. мне казалось, что если провести спектр для многих обыденных предметов, то он будет несколько размазан и четких линий не будет, соответственно "несоответствия" с освещением и цветом будут не столько выявлены

Среди искусственных предметов - довольно много. Так ведут себя многие современные краски. Эффект несильный и малозаметный, но цвета будут слегка искаженными, как на дешевом телевизоре.

 

А чем эти явления схожи между собой ? Вроде как говорится, что плеохроизм - это изменения эмиссии от расположения света и предметов.. Я где-то видел статью про ацетат меди (там-же статьи эксперименты с борноорганическими фотолюминофорами) и разные цвета его мелких кристалликов в зависимости от их размеров и расположения, вращения.

Плеохроизм - зависимость отражения/поглощения от угла падения на кристалл по отношению к кристаллической решетке. Сходство с "александритовым эффектом" - в квантовых явлениях, которые лежат в их основе. (Плеохроизм есть проявление закона сохранения импульса применительно к фотонам и электронам - в кристалле возможны не все направления колебаний, и от угла падения зависит вероятность передачи импульса фотона электронам). В минералах плеохроизм и александритовый эффект часто идут в паре, поэтому их часто путают.

 

Кстати - все что я писал в сокращенном варианте можно создать, наверное, и дома. Только вот борного органического люминофора с красным цветом найти практически невозможно. Придется, скорее всего, довольствоваться смесью сахарного и ацетилсалицилового :D ну и отфильтровать как-то надо излучение фотовспышки до ближнего Ультрафиолета.

Родамин 6Ж для начала. (Чернила от флюоресцентных маркеров, например). У него собственного послесвечения почти нет, но он может преобразовывать зеленый в желтый (можно в красный, родамин Б).

 

Видно, что ксеноновая лампа не подойдет, его эмиссия даже в ближнем УФ крайне мала. Какие есть альтернативы ?

Аргоновая лампа на том же принципе... В стеклодувке даже сделать можно, если постараться. (Вообще, дома, при доступе в слесарную мастерскую с токарным станком и в лабораторию с вытяжкой и стеклодувкой можно делать сложнейшие вещи. Некоторые умельцы С НУЛЯ делают газовые лазеры!)

[Jarro]

Спасибо вам. Вроде как я всё узнал. Вот про яркость - лампа Вуда как-бы имеет относительно вспышки обычного фотоаппарата мощность (выходную в УФ спектре) в разы меньше, как я понимаю. Вспышка на аргоне с фильтром, отражающем излучение до 420нм (и с мощностью, равной двум/трем мощностям фотовспышки, например) дала бы огромное излучение в ближнем УФ, возможно эти фосфоры с близкого расстояния горели-бы очень неслабо под таким светом (по крайней мере, первые секунды). Может нет. Нужен расчёт, было-бы интересно всё это высчитать и просчитать КПД такого освещения. А вдруг он будет выше, чем у люминесцентной лампы...

 

Ну а про пятую проблему - просто повесить такие лампы немного повыше человеческого роста или у потолка.

А вот про преобразование органическими флуорофорами - мне вот лично не кажется, что они не будут излучать кол-во энергии, сравнимое с той, которую "передали" фосфоры и лампы им, т.е. на движение молекул и атомов этих красок будет уходить добрая часть энергии, что сделает их непригодными..

 

Год назад я вообще ничего про свечение веществ не знал. А теперь хожу по улице и насчитываю, сколько-же люминесцентных веществ только-что видел. Обычно, число большое..

Изменено 30 Октября, 2011 в 08:59 пользователем Jarro

[Gall]

Спасибо вам. Вроде как я всё узнал. Вот про яркость - лампа Вуда как-бы имеет относительно вспышки обычного фотоаппарата мощность (выходную в УФ спектре) в разы меньше, как я понимаю. Вспышка на аргоне с фильтром, отражающем излучение до 420нм (и с мощностью, равной двум/трем мощностям фотовспышки, например) дала бы огромное излучение в ближнем УФ, возможно эти фосфоры с близкого расстояния горели-бы очень неслабо под таким светом (по крайней мере, первые секунды). Может нет. Нужен расчёт, было-бы интересно всё это высчитать и просчитать КПД такого освещения. А вдруг он будет выше, чем у люминесцентной лампы...

Брать надо энергию - произведение мощности на время. КПД по энергии у вспышки обычно немного ниже, чем у непрерывного свечения, но можно считать их примерно равными. КПД по электрической части у вспышки точно будет ниже, но мы его не рассматриваем. Существуют точные методы расчета из скоростных квантовых уравнений, но они сложны.

 

А вот про преобразование органическими флуорофорами - мне вот лично не кажется, что они не будут излучать кол-во энергии, сравнимое с той, которую "передали" фосфоры и лампы им, т.е. на движение молекул и атомов этих красок будет уходить добрая часть энергии, что сделает их непригодными..

Да нет, там неплохой КПД получается, все через электроны. Можно считать КПД по закону Стокса, т.е. 1 фотон на входе = 1 фотон на выходе, отношение энергий входа и выхода = отношению энергий фотонов, т.е. обратных длин волн. Во всяком случае, в лазере у того же родамина КПД довольно высок, лучше, чем у большинства веществ.

[Jarro]

Брать надо энергию - произведение мощности на время. КПД по энергии у вспышки обычно немного ниже, чем у непрерывного свечения, но можно считать их примерно равными. КПД по электрической части у вспышки точно будет ниже, но мы его не рассматриваем. Существуют точные методы расчета из скоростных квантовых уравнений, но они сложны.

 

Ну, я имел ввиду КПД от подаваемого на люминофоры излучения (неважно какого) и выпускаемого этими фосфорами за первые 15 минут..

 

Кажется-ли лично Вам, что эту псевдотехнологию с освещением от кристаллофосфоров, решив основные проблемы, стоит развивать когда-нибудь в будущем ? (неблизком)

Изменено 30 Октября, 2011 в 18:05 пользователем Jarro

[Gall]

Ну, я имел ввиду КПД от подаваемого на люминофоры излучения (неважно какого) и выпускаемого этими фосфорами за первые 15 минут..

 

Кажется-ли лично Вам, что эту псевдотехнологию с освещением от кристаллофосфоров, решив основные проблемы, стоит развивать когда-нибудь в будущем ? (неблизком)

 

Может и стоит, но не в таком виде. Не от газонаполненной лампы. Она может иметь смысл в двух случаях:

 

1. Мы используем какой-то источник излучения, который всегда только импульсный.

2. Мы хотим получать освещение при выключенном источнике излучения накачки. Например, если этот источник создает помехи. Или если он дает вредное для людей излучение, которое нельзя оставить постоянно включенным (вспышку можно давать, когда в комнате никого нет).

 

Остается понять, зачем нам может это потребоваться. В первом случае - почему мы используем такой странный источник, а не обычный электрический? Если у нас нет электричества, почему мы не используем горение или хемилюминесценцию? Во втором - ладно, если от электричества мы отказываемся, то все равно тот же вопрос - чем не устраивает свечка?

 

Я пока придумал единственный сценарий применения. Накачка - не ультрафиолетовая. Она радиоактивная (или рентгеновская). Используем мы ее потому, что она у нас "бесплатная" (например, в помещении находится радиоактивный источник, и достаточно лишь поднять свинцовую заслонку, чтобы пошло излучение). А освещаем мы лабораторию, в которой такой источник находится. Пока в лаборатории нет людей, заряжаем люминофор, потом закрываем заслонку и входим в помещение. Для космического корабля тоже можно использовать, радиация снаружи.

[Jarro]

Может и стоит, но не в таком виде. Не от газонаполненной лампы.

Почему всё-же не от газоразрядной ? Если мощности у импульса будет недостаточно, то её можно добавить, заплатив некую цену.. Ведь широкий смысл вся эта затея имеет от импульсного фотозаряда. А если сделать, может, не импульс, но короткое свечение большого количества световой энергии например, от лампы накаливания ?

 

Остается понять, зачем нам может это потребоваться. В первом случае - почему мы используем такой странный источник, а не обычный электрический? Если у нас нет электричества, почему мы не используем горение или хемилюминесценцию? Во втором - ладно, если от электричества мы отказываемся, то все равно тот же вопрос - чем не устраивает свечка?

Электрический - катодолюминофоры ? Их довольно неудобно ставить и подводить к ним ток, а вода просто замкнет все. Фотолюминофоры имеют больше преимуществ в гибкости (не только физической) и удобстве. Мне кажется, что это всё-равно как ионизировать воздух, используя его как провод к катодолюминофорам, что гораздо удобнее. Не просто-же так в соседнем магазине нету катодного люминесцентного листика вместо лампочки накаливания ? Кстати, можно попробовать сделать вместо УФ вспышки на 360* узконаправленный на какую-то область из кристаллофосфоров импульсный прожектор, чтобы сконцентрировать свет на фосфоры и зарядить их еще лучше.

А вот свечки имеют свойство заканчиваться, это не электросети :D

 

Для космического корабля тоже можно использовать, радиация снаружи.

А ведь это экономило-бы (пусть относительно немного) энергию. Как вариант - сделать стёкла непробиваемыми всеми типами частиц (если есть такие) и просто налепить с одной стороны радиолюминофоры, а с другой стороны спокойно ходили-бы в свету люди.

 

Если решить проблему с накачкой фотолюминофоров и взять такой, который сможет безопасно и хорошо заряживать поверхность из фосфоров каждый промежуток времени, имитируя константную яркость и цвет, то почему такое-бы не годилось в форме повседневного освещения ?

Изменено 30 Октября, 2011 в 20:06 пользователем Jarro

[Gall]

Почему всё-же не от газоразрядной ? Если мощности у импульса будет недостаточно, то её можно добавить, заплатив некую цену.. Ведь широкий смысл вся эта затея имеет от импульсного фотозаряда. А если сделать, может, не импульс, но короткое свечение большого количества световой энергии например, от лампы накаливания ?

С точки зрения физики свечение газоразрядной вспышки и короткий импульс лампы накаливания почти не отличаются. Они оба достаточно длинные (миллисекунды и более). Действительно короткий импульс, то есть такой, при котором из-за малой его длительности явления отличаются от обычных - это наносекунды.

 

 

Электрический - катодолюминофоры ?

Не только. Лампы накаливания, светодиоды, лампы "дневного света" тоже. Если у нас есть электричество и нам надо "просто" освещение, мы скорее всего используем один из этих вариантов. При низких напряжениях даже вода не помеха. Светодиоды могут работать при меньших напряжениях, чем запускается электролиз. Ну и изоляция не проблема.

 

Не просто-же так в соседнем магазине нету катодного люминесцентного листика вместо лампочки накаливания ?

http://www.ebay.com/itm/EL-Panel-Sheet-Pad-Back-Light-Display-Backlight-DIY-cut-/160547664441?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item256162f239

 

Если решить проблему с накачкой фотолюминофоров и взять такой, который сможет безопасно и хорошо заряживать поверхность из фосфоров каждый промежуток времени, имитируя константную яркость и цвет, то почему такое-бы не годилось в форме повседневного освещения ?

Оно годится, но непонятно, чем оно лучше более простых, например, светодиодов. Которые имеют к тому же крайне высокий КПД. Чтобы предпочесть прямому преобразованию электричества в свет непрямое, надо иметь очень веские причины. Самая очевидная из веских причин - электричества нету, зато есть радиация.

[Jarro]

http://www.ebay.com/...=item256162f239

Вот именно - Американский Ebay это не соседний магазинчик, честное слово

К тому же, цена в 27 долларов за листик (+ доставка из Чины) - это не возможная цена в 3 доллара за фосфоресцентный лист (в $3 входила бы основа в форме гипсокартона/пластика и сам недорогой тончайший слой кристаллизованного сульфида цинка с активатором, например)

 

Чтобы предпочесть прямому преобразованию электричества в свет непрямое, надо иметь очень веские причины.

Ну, возможно, ценой КПД и других преимуществ прямого использования электричества для освещения, фотолюминофоры с зарядкой от самого света имели-бы тоже некоторые преимущества. Использовать сам свет как "абстрактный" переносчик электричества это, может быть, не самая умная идея зато, опять-же, могла бы себя оправдать в некоторых аспектах.

Кстати, что будет, если попробовать использовать вместо фотовспышки какую-нибудь лампу Вуда большой мощности ? (из-за того, что ксеноновая вспышка генерирует куда меньший заряд в ближнем УФ, чем ртутная лампа) Она вскоре сломается, но..

Изменено 31 Октября, 2011 в 09:11 пользователем Jarro

[Gall]

Вот именно - Американский Ebay это не соседний магазинчик, честное слово

Не показатель. В наших магазинах нет очень многих простых вещей. Во всяком случае, я уже давно рассматриваю eBay как "еще один магазин", и заказать вещь там мне проще, чем съездить за нею на другой конец города.

К тому же, цена в 27 долларов за листик (+ доставка из Чины) - это не возможная цена в 3 доллара за фосфоресцентный лист (в $3 входила бы основа в форме гипсокартона/пластика и сам недорогой тончайший слой кристаллизованного сульфида цинка с активатором, например)

У них блок питания в комплекте (повышающий преобразователь от батареек), как минимум половина цены за него. К тому же это розничный магазин, у них накрутки нехилые. Во всяком случае, майка со светящимися надписями стоит примерно столько же.

 

 

Кстати, что будет, если попробовать использовать вместо фотовспышки какую-нибудь лампу Вуда большой мощности ? (из-за того, что ксеноновая вспышка генерирует куда меньший заряд в ближнем УФ, чем ртутная лампа) Она вскоре сломается, но..

Она вспышкой работать не будет, если ртутная. Ей требуется несколько секунд на прогрев и испарение ртути до рабочего парциального давления. Импульсную ртутную лампу сделать можно, в ней будет внизу маленький резервуар со ртутью и нагревателем, примерно как в ртутном или кадмиевом лазере.

[Jarro]

Она вспышкой работать не будет, если ртутная. Ей требуется несколько секунд на прогрев и испарение ртути до рабочего парциального давления. Импульсную ртутную лампу сделать можно, в ней будет внизу маленький резервуар со ртутью и нагревателем, примерно как в ртутном или кадмиевом лазере

 

ну не вспышкой, а просто сильным излучением около 10 секунд каждые 15 минут, например..