لامپ زنون یک نوع بسیار تخصصی از لامپ تخلیه‌ی گاز است، لامپ بخار جیوه نیز نوعی لامپ گازی است. یک چراغ الکتریکی که با عبور برق از گاز زنون یونیزه شده با فشار بالا، نور تولید می‌کند. نور سفید روشن تولید شده توسط این لامپ‌ها بسیار شبیه به نور طبیعی خورشید است. به طوری که لامپ‌های زنون برای آزمایش‌های محیطی شتاب‌دار نسبت به انواع مختلف لامپ‌های تخلیه‌ی گاز ترجیح داده می‌شوند. در این مطلب، نحوه‌ی تولید نور لامپ زنون را بررسی خواهیم کرد.
چونگی و نحوه‌ی تولید نور لامپ زنون
جزء اصلی لامپ زنون یک لوله‌ی شیشه‌ای است که دارای تماس‌های فلزی تنگستن به نام الکترود در هر انتهای آن است که جریان الکتریکی را هدایت می‌کند. لوله‌ی شیشه‌ای با گاز زنون با فشار بسیار زیاد یا بسیار کم پر می‌شود. نحوه‌ی تولید نور لامپ زنون به شرح زیر است: ۱- جریان الکتریکی به الکترودها برخورد کرده و نیروی الکتریکی قوی تولید می‌کند. ۲- الکتریسیته باعث می‌شود اتم‌های گاز زنون به قطعات کوچک‌تر تقسیم شوند (یونیزاسیون). ۳- فرآیند یونیزاسیون باعث می‌شود اتم‌ها به یون‌های دارای بار مثبت و الکترون‌های دارای بار منفی تقسیم شوند. ۴- یون‌ها از طریق لوله‌ی شیشه‌ای به سمت الکترود منفی و الکترون‌ها به سمت الکترود مثبت حرکت می‌کنند. ۵- جریان الکتریکی تشکیل می‌شود. ۶- همانطور که الکترون‌ها و یون‌ها به یکدیگر برخورد می‌کنند، انرژی را به شکل فلاش‌های نور تشکیل می‌دهند که از شکاف بین الکترودها می‌جهد، شبیه به رعد و برق‌های کوچک. ۷- الکترودها گرم می‌شوند و گرما باعث ایجاد نور اضافی می‌شود.
بررسی نحوه تولید نور لامپ زنون
لامپ‌های پلاسمای قوس کوتاه زنون و جیوه بالاترین درخشندگی و خروجی را در بین هر منبع نوری با کارکرد مداوم دارند و به عنوان منبع نور نقطه‌ای بسیار ایده‌آل هستند. نحوه‌ی تولید نور لامپ زنون با لامپ‌های جیوه‌ای متفاوت است. برخلاف منابع روشنایی جیوه و متال هالید، لامپ زنون از این جهت متمایز است که طیف گسترده‌ای از نور را به صورت پیوسته و یکنواخت در کل منطقه‌ی طیفی مرئی تولید می‌کند. از آنجایی که مشخصات تابش لامپ زنون دارای دمای رنگ تقریبا 6000 K (نزدیک به نور خورشید) و فاقد خطوط انتشار برجسته است، این منبع روشنایی برای بسیاری از کاربردها در میکروسکوپ فلورسانس کمی از لامپ‌های جیوه‌ای سودمندتر است. با توجه به نحوه‌ی تولید نور لامپ زنون ، این لامپ برای کاربردهایی که نیاز به تحریک هم‌زمان چندین فلوروفور در یک محدوده‌ی طول موج گسترده در میکروسکوپ فلورسانس تحلیلی دارند، مناسب‌تر است.
اگرچه نحوه‌ی تولید نور لامپ زنون تقریبا پیوسته است و دمای رنگی تقریبی نور خورشید در طول موج‌های مرئی دارد (اغلب به عنوان نور سفید شناخته می‌شود)، این لامپ طیف خطی پیچیده‌ای را در ناحیه‌ی ۷۵۰ تا ۱۰۰۰ نانومتری از طیف نزدیک به فروسرخ نشان می‌دهد. بین 400 تا 700 نانومتر، تقریبا 85 درصد از کل انرژی ساطع شده توسط لامپ زنون در پیوستار قرار دارد، در حالی که حدود 15 درصد از طیف خط ناشی می‌شود. خروجی طیفی (دمای رنگ) لامپ زنون با بالا رفتن سن لامپ (حتی تا پایان عمر) تغییر نمی‌کند و برخلاف لامپ‌های جیوه‌ای، نمایه‌ی انتشار کامل بلافاصله پس از احتراق رخ می‌دهد. یک لامپ XBO 75 معمولی تقریبا 15 لومن در هر وات تولید می‌کند، اما لامپ به چند دقیقه پس از احتراق نیاز دارد تا به حداکثر نور خروجی برسد، زیرا فشار گاز زنون در داخل لامپ همچنان افزایش می‌یابد تا زمانی که به دمای عملیاتی نهایی و تعادل حرارتی برسد.
تاثیر جهت‌گیری لامپ زنون در نحوه‌ی تولید نور
جهت‌گیری لامپ زنون در نحوه‌ی تولید نور لامپ زنون و همچنین عملکرد مناسب و طول عمر آن بسیار موثر است. در لامپ‌هایی که برای عملکرد عمودی طراحی شده‌اند (تا زاویه‌ی خارج از محور 30 درجه)، آند در بالا و کاتد در زیر (پایین لامپ) قرار دارد. این پیکربندی به صورت چرخشی متقارن است و عملکرد قوس بسیار خوبی را به همراه دارد. در مقابل، لامپ‌هایی که برای عملکرد افقی طراحی شده‌اند (حتی اگر به صورت عمودی نیز کار کنند) قوس‌هایی تولید می‌کنند که به تثبیت نیاز دارند تا ساییدگی زودرس و تسریع شده الکترود را کاهش دهند. عملکرد لامپ افقی دارای تقارن ذاتی در عملکرد لامپ عمودی نیست، اگرچه این جهت‌گیری توسط برخی از طرح‌های لامپ خانه مورد نیاز است.
منبع
