低壓鈉燈的鈉的放電

從過程上嚴(yán)格地講，低壓鈉燈是放電燈中唯一可稱為有離子泵作用的，在每一電壓半周內(nèi)均會(huì)發(fā)生。所謂離子泵的特性，系指一種很容易電離的氣體(鈉蒸氣)在電流增大時(shí)產(chǎn)生向管壁遷移的趨向，并因此而使燈的電特性和輻射性能得到全面的改善。要詳細(xì)解釋這種作用，需先了解燃點(diǎn)的燈在穩(wěn)定時(shí)期，整個(gè)半周內(nèi)的情況。

燈內(nèi)電流每半周停止流動(dòng)一次，但其中有少量、并很快消失的鈉離子仍然保持在放電的路程中;也正由于這些殘余鈉離子的存在，當(dāng)下半周再建立起適當(dāng)?shù)碾妷簳r(shí)，便使電流恢復(fù)。燈內(nèi)電流變化近于正弦曲線。電弧電壓雖在2~3毫秒內(nèi)降低到較低值,但在5毫秒時(shí)卻上升到峰值;在4毫秒前幾乎沒有光輸出，但到6毫秒時(shí)達(dá)到最高光輸出。光效曲線也很有趣，特別表現(xiàn)在中心部位出現(xiàn)的一個(gè)小峰值。

通過頻閃觀察器可看到，電流在放電管中先在中心部位增高。當(dāng)電流開始增加，燈電壓即下降，這是一種典型的無拘束放電。周期的初期階段，光輸出低，并可看到放電充滿整個(gè)放電管。所產(chǎn)生的自由電子比同樣電荷的正離子更為活躍，當(dāng)電子到達(dá)管壁建立負(fù)極性管壁電荷。這時(shí)便產(chǎn)生一種徑向電場，導(dǎo)致正離子向管壁遷移，離子和電子便在管壁或接近管壁處再結(jié)合，從而增加了熱損耗，并使接近管壁處的鈉蒸氣密度提高。這樣的過程在大多數(shù)低壓放電中是相同的，只是未予注意而已，因?yàn)殡娀」軆?nèi)的氣體迅速擴(kuò)散，保持著氣壓的平衡。低壓鈉燈中，氖氣壓力可能是鈉蒸氣壓力的5000倍數(shù)量級(jí)。在這種情況下，鈉的擴(kuò)散速率實(shí)際上比鈉離子在徑向電場中的遷移速率慢。

杜瓦式低壓鈉燈在每半周開始3毫秒后，上述過程使管壁附近鈉蒸氣密度增加;增加雖不大，作用卻很重要，因?yàn)楣鼙诟浇c原子的激發(fā)和電離作用要比管中的其它部分更為頻繁。這種作用漸增的結(jié)果實(shí)際上使燈的全部光輸出從管壁以內(nèi)1毫米區(qū)域中輻射出來。當(dāng)以頻閃觀察器觀察月牙形截面燈管內(nèi)壁的彎曲部分時(shí)，這種現(xiàn)象最為顯明。