在本文中，運(yùn)用ITO 玻璃和多孔氧化鋁設(shè)計(jì)了一種平板等離子體紫外燈，最大輻射功率為230 mW。通過實(shí)驗(yàn)方法，研究并討論了放電氣體壓強(qiáng)和放電氣體組成對平板等離子體紫外燈紫外光輻射效率的影響。通過優(yōu)化，平板等離子體燈的紫外燈紫外光輻強(qiáng)密度顯著提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：在3.3×10⁴ Pa、氣體間隙0.71 mm、前板玻璃厚為2.8 mm 的平板等離子體紫外燈中，運(yùn)用1 vol% 氮?dú)夂?9 vol% 氬氣混合氣體作為放電氣體時(shí)，紫外燈輻射功率密度最高可達(dá)到18 mW/m²。

　　介質(zhì)阻擋放電，又稱無聲放電，可以在較高氣壓下產(chǎn)生均勻大面積低溫等離子體。除了常見的工業(yè)生產(chǎn)臭氧以外，在很多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。通過介質(zhì)阻擋放電，可以產(chǎn)生效率較高的紫外和真空紫外輻射，等離子體顯示就是其中重要應(yīng)用之一。紫外燈也是其中一種重要應(yīng)用，在醫(yī)療領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。通常紫外燈都是點(diǎn)光源或線光源，平板等離子體紫外燈很少被設(shè)計(jì)和提及。

　　在本文中，我們將設(shè)計(jì)一種平板紫外燈，紫外燈采用ITO 作為透明電極、多孔氧化鋁作為介質(zhì)。研究了放電氣體組成和氣體壓強(qiáng)對平板等離子體平板燈紫外光輻射功率密度的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通過這種設(shè)計(jì)制作的平板紫外燈，采用氬氣和氮?dú)饣旌蠚怏w作為放電氣體，當(dāng)?shù)獨(dú)夂�量提高時(shí)，輻射功率下降。當(dāng)?shù)獨(dú)夂�量小�? vol%、氣壓約為3.3×10⁴ Pa 時(shí)，最大輻射功率密度約為18 mW/m²、輻射功率約為230 mW。

1、實(shí)驗(yàn)

　　圖1 給出了平板等離子體紫外燈的結(jié)構(gòu)：前板玻璃、后板玻璃、介質(zhì)層和放電氣體間隙。前板玻璃采用約2.8 mm的ITO 玻璃構(gòu)成;后板電極采用鋁箔與玻璃粘接技術(shù)制作，在鋁箔表面通過陽極氧化方法制作一層約20 μm 厚的介質(zhì)層(多孔氧化鋁，如圖2所示)。氣體間隙0.71 mm，紫外燈采用常規(guī)方法進(jìn)行密封，工作時(shí)以脈沖方波直流驅(qū)動(dòng)(頻率為40 kHz，脈沖寬度為2 μs)。

　　放電氣體采用氮?dú)夂蜌鍤饣旌希�其中氮�(dú)夂�量�? vol%變化到20 vol%。燈具及測試系統(tǒng)如圖3 所示，電壓電流采集到電腦，運(yùn)用電壓電流積分法進(jìn)行光源功率計(jì)算。紫外光輻射功率密度通過功率計(jì)(2832-C 雙通道功率計(jì)) 進(jìn)行測試，并通過過濾器(SRG-610)將紫外燈發(fā)出的光分為200 nm~610 nm和610 nm 以上波長兩部分。改變氣體成分和氣壓，研究氮?dú)夂�量和氣壓對平板等離子體紫外燈功率密度的影響。

圖1 平板等離子體紫外燈的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 多孔氧化鋁掃描電子顯微鏡圖

圖3 平板等離子體紫外燈測試系統(tǒng)圖

結(jié)論

　　運(yùn)用ITO 玻璃和電化學(xué)方法在鋁表面產(chǎn)生的多孔氧化鋁制成了平板等離子體紫外燈。通過設(shè)計(jì)優(yōu)化發(fā)現(xiàn)，當(dāng)放電氣體為1 vol%氮?dú)?99vol%氬氣、氣壓為3.3×10⁴ Pa 時(shí)，平板等離子體紫外燈的輻射功率密度相對最高，最高輻射功率密度為18 mW/m²，最大輻射功率約為230 mW。