荧光灯中汞齐工作原理是什么？

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汞能与与其它金属元素如Bi、In、Sn、Pb、Ag、Ti、Au和Zn等组成的一元或多元的合金，在常温下呈固态，又人称之固汞、或汞齐。固汞可制成汞丸、汞带和汞柱等形状。汞齐通常有二类：一类是汞齐对汞原子的控制是一次性的，不能收回如TiHg汞齐，这种汞在500℃以下几乎不扩散，其周围汞原子浓度几乎为零，若加热到800℃以上分解释放出汞原子成为自由原子不再受Ti元素约束，这种特性就象液汞一样。这类汞齐优点是运输、加工时污染小，加量容易控制。另一类汞齐释放出来的汞原子始终受到汞齐的约束，在常温下，汞齐周围汞原子的浓度很低，但随着温度升高汞齐释放出更多汞原子，如果温度降低，这些释放出来的汞原子仍能回到汞齐，汞齐周围的浓度又恢复成很低水平，汞原子的释放和吸收是可逆的，目前荧光灯生产中应用的都是这一类汞齐，例如BilnHg、BiPbLnHg、BiPbSnHg和ZnHg等。使用这类固汞，既可以较精确控制加汞量还便于回收，对环境保护来说非常重要。汞齐周围汞原子的浓度主要决定于汞齐合金中的汞的含量和工作温度。汞齐与液汞一样，其周围的浓度随着升高而增加，但所不同的是液态汞浓度与温度关系是一种线性关系。而汞齐在温度上升过程中，汞蒸气浓度不是随温度单调上升，而在0.8Pa附近出现一个上升——下降——再上升现象，也就是在0.8Pa附近温度变化对汞原子浓度影响不很大，如图12-3-15所示。图中H表示液汞的汞气压-温度特性，是一根单调上升线，即一条直线。图中Q1-Q5是表示汞齐中不同含汞量的汞气压-温度特性曲线，都是徘徊形曲线。现在正是利用汞齐这种汞气压受温度影响较小的特性，使得在较宽的温度范围内荧光灯管内能够获得推荐或者接近推荐的汞气压。Q1-Q5不同曲线是表示汞齐中不同的含汞量，Q1-Q5逐渐递增。Q1是汞齐的含量在2%左右，其曲线有三次通过0.8Pa推荐值；Q5为汞齐中汞的含量达17%左右，其曲线实际上已是一根类似液汞的直线。在汞齐使用过程中碰到一个问题，即含汞量较低的汞齐在常温下汞气压较低，不利于荧光灯启亮。为了解决好这个问题又专门制造了网状辅助汞齐，这是与上述固汞不同性能的。为区分，网状辅助汞齐称为辅助汞齐、简称辅汞，上述固汞称为主汞齐。辅助汞齐是由能吸附汞气的金属细丝编成网状物，因网状有较大的表面积，对汞原子有很强的吸附作用。一般把小块辅汞金属网片安装在芯柱内导丝上，让它处在灯启动时温度较高处，即靠近灯丝；但又不能离灯丝电极太近，否则汞原子蒸发时会对灯丝造成伤害，一般距灯丝3mm左右为好。主汞放置方法有两类：简单的方法是与液汞一样放在灯管内(称内汞)，但固汞颗粒在运输等移动过程中会伤害管壁上的荧光粉。另一种是将固汞安放在芯柱排气管中(称外汞)，此时必须安放辅汞，如图12-3-16所示荧光灯启动时总是灯丝先热，外汞方式的荧光灯，灯丝附近的辅汞也受到热，从而释放出所吸附的汞气，使灯内汞气迅速上升，使灯易于启亮，此时光输出因汞气压尚低而低。灯亮后电流增大，管内温度升高，主汞齐所在位置的温度随之上升，使主汞达到释放汞气的温度。主汞释放汞气使灯电流增加，灯管温度再升高，主汞进一步释放汞气……，直致平衡。从这平衡过程可发现：主汞释放汞气量与其受热状况有关，而受热状况与其所在位置，即离灯丝距离有关。要在灯平衡时汞气压达到0.8P左右的推荐气压，主汞的位置必须适当，可用其支架长短来控制。不同种类主汞的温度特性不同，故而对灯的光通量也会有影响，图12-3-17画出几种主汞的温度-光通量特性曲线。因此，我们在选择汞齐时一定要掌握好荧光灯工作环境温度情况，再决定选用汞齐种类、安放位置、用量。</a>