UV灯罩的光学原理分析

反射UV光的材料要求对固化段uv光反射效率高,表1列出几种材料对UV光的反射系数。

表1 某些材料对紫外线和可见光的反射系数

某些材料对紫外线和可见光的反射系数

表2所示经抛光氧化后的铝表面对不同波长光的反射率。

表2 经过氧化抛光的铝表面对不同波长的紫外线反射率经过氧化抛光的铝表面对不同波长的紫外线反射率

从表1看出氧化镁表面对UV光反射系数最髙,处理过的铝表面次之,而镍(不锈钢的主要材料)对UV光反射率很低。氧化镁很不稳定,不能用于制造UV光反射板材。最实用的是经处理过的铝表面,经酸氧化铝表面硬度髙、表面粗糙度低、耐氧化等特性。从表2看出经抛光氧化的铝表面对长波长光反射效率高。

铝、氧化铝、氧化镁等金属,用电子显微镜观察是晶体结构。所谓“晶体”是组成分子的原子或离子按固定的点阵结构排列,就好像用同样的砖码起来的房子。每块砖相当于一个原胞,是构成晶体的最基本单元,在固态条件下,每个晶格形状不变,而晶体是无数小晶格的堆积。图1所示 为尖晶石型铁氧体结构。

MgAl2O4晶体结构中的小单元                 (a)甲型立方单元                                                                       (b)乙型立方单元

图1 MgAl2O4晶体结构中的小单元

从图中看出同样的分子组成都是MgAl2O4,但由于形成晶体的外界条件不同,其晶体结构不相同。同种材料的同一种晶体结构熔点相同,而同种材料不同晶体结构熔点不相同。例如铝、铸铝、一般铝材和锻压后的铝材晶体结构不完全相同,其熔点也不同,锻压或碾压后的铝更耐温。经氧化后的铝表面有氧原子掺在铝晶体结构中间,其晶体结构与纯铝晶体结构差异较大。

金属表面对某一波长的光波的作用由金属表面晶体结构和光波的波长共同决定的。光射到金属表面会发生三种现象,反射、吸收、穿入产生衍射。从能量守恒原理分析,入射光能量等于反射光能量加透射光能量。从上述分析得出结论,金属表面对某一种光波的反射决定于金属表面晶体结构和光波波长,而与金属表面粗糙度无直接关系。选择反光材料时正确地选择与某光波对应的材料及表面晶体结构最重要。从表1看出氧化铝表面比未处理铝表面UV光反射率髙很多。因此材料通过表面改性提高反射率也很重要。

反射板表面平滑反射光效率高的原理是,其实反射板某一微小面积可视为小平面,但是无数微小平面反射光的角度不同,如果是杂乱无章地反射,我们称之为漫反射;如果每个小平面按规则排列例如排列成椭圆柱形,则每个小平面将光反射到椭圆焦点,若将测量表对准焦点测量则光强度较大,如图2所示。而漫反射情况,同样的能量被反射板反射出来,只是没有集中在某一点上,但总能量没有改变。

反射板反射UV光示意图

图2 反射板反射UV光示意图

上述意思是说,光滑的反光板和不光滑的反射板对光能量的反射效率是相等的,光能量的反射只与材料性质有关,而与材料表面几何性质无关。但反射区域某一点光强与材料表面曲率有关系。