紫外光源的分类

自然界中太阳光、闪电、烟火和高压放电中都有紫外光谱。太阳光中包含从紫外到红外的所有光谱成份，其中280nm以下紫外光受大气层中臭氧的吸收，基本达不到地球近地表面，所以把这一区间的紫外光称作“日盲紫外”；闪电和烟火中包含300-400nm的紫外光；高压放电过程中，在空气中会产生等离子体，其光谱分布集中在200-400nm。另外，飞机和导弹飞行过程中，尾部喷出的尾焰中也有紫外光谱。

在实际应用于中，往往希望有一些能够通过人工控制的紫外光源，根据使用需要对光源的强度、光谱和辐射方向等进行调节。为此，人们研制了多种人工紫外光源，广泛应用到科研生产中。

紫外光源大体可分为气体放电紫外光源、超高温辐射体和半导体紫外光源等几类。

1、气体放电紫外光源

气体放电紫外光源是由外界电场加速放电管中的电子，通过气体（包括某些金属蒸气）放电而导致原子发光，如汞灯、氙灯、氪灯和氘灯等。放电电压有低气压、高气压和超高气压三种。

汞灯产生的弧光是非常有效的紫外光源，其大部分输出在紫外波段（在254nm附近）。氙灯、氪灯和氘灯在紫外波段能产生强连续光谱，光谱范围与灯丝的成份有关。光谱短波段的输出主要受限于窗口的光源透过性能。

准分子激光器也是一种气体紫外光源，激光器的波长与使用的气体混合物类型有关。常用的准分子激光器有ArF、KrCl、KrF、XeCl和XeF等几种。

2、超高温辐射体

根据黑体辐射定理（也称普朗克辐射定理），当辐射体温度达到3200K以上时，可以辐射出200-2400nm的光谱，其中紫外光谱辐射可以作为连续紫外光源使用。黑体的加热元件主要有石墨和钨灯。由于石墨和钨丝在高温情况（2800K以上）下容易发生氧化，所以，在实际设备中，往往需要把石墨和钨丝放置在充有惰性气体或者真空环境中，以延长其使用寿命。同时，在设备中，需要采用水冷或风冷的方式，对加热元件周围进行散热，实现恒温控制。

3、半导体紫外光源

半导体紫外光源，主要有紫外LED和紫外激光器。

紫外LED是由夹在较薄的GaN结构中的一个或多个InGaN量子阱组合，形成有源区。通过改变InGaN量子阱中InN-GaN的相对比例，可产生从紫外到可见的光谱。以AlGaN作为量子阱，也可以产生350-370nm的紫外光。采用含铝的氮化物，如AlGaN和AlGaInN等，可产生波长更短的紫外光，波长247nm的紫外二极管已经商业化，波长为210nm的紫外LED也已研制成功。

全固态紫外激光器激光产生的方法有两种，一种是利用晶体材料的非线性效应实现变频，对红外全固体激光器的输出光在腔内或墙外进行3倍频或者4倍频，直接输出紫外激光；另一种是利用倍频技术，得到二次谐波后，再利用和频技术，得到紫外激光。

常见紫外光源参数对比：

种类	波长	工作电压	光功率
高压汞灯	365.0nm，404.7nm，435.8nm	100-1000V	250-20KW
氙灯	250-1500nm	220V	几百-几千W
氪灯	300-900nm	100V	100-3000W
氘灯	190-360nm	220V	10-100W
紫外LED	250-400nm	5V DC	十几W（单颗）
准分子 激光器	193nm(ArF),222nm(KrCl),248nm(KrF),308nm(XeCl)和351nm(XeF)	220V	10-100W
固体紫外 激光器	266nm，351nm，355nm	220V	20-30W

审核编辑 黄宇