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地球表面的標準太陽光譜記作AM 1.5G,即光輻照度為為1000 W/m2,也可記作100 mW/cm2,通常通過氙燈光源搭配AM 1.5G濾光片實現(插入AM1.5G濾光片的鏈接),因此在光化學研究領域中,光功率密度是光化學反應中重要的參數之一,可保證衡量不同光催化劑反應活性數據對比的準確性。
對于不均勻光斑來說,如用光斑中的某一區域來表征整個光斑的光功率密度數值則會帶來極大的誤差。以PLS-SXE 300D氙燈光源為例,從圖2中可以看出,氙燈光源的光斑分布不均勻,中心區域較強,從圓心向外擴散光強逐漸衰減,如圖1所示。

圖1. 氙燈光源光斑實物圖和光斑中心點與邊緣位置光功率實測對比
對于氙燈光源的不均勻光斑,計算光功率密度可采用五點法計算光功率密度E[1]。

圖2.五點法測量點氙燈光源光功率密度示意圖
在打開氙燈光源后,待光斑形狀穩定后,測量氙燈光源光斑中心的光功率密度,然后依照如圖3所示位置測量邊緣4個區域處的光功率密度,計算公式如下:

—光斑中心處光功率密度
—光斑邊緣處光功率密度
光功率密度的測量方法因光功率計的型號不同,測量方法也不盡相同,具體由如下兩種方式:
①由光功率計直接測量,屏幕顯示示數即為所測的光功率密度;(如圖2所示)
②由光功率計換算得到,換算公式如下:

—光功率密度 W/m2
P—光功率 W
S探—探頭面積 m2

圖3. 左顯示為光功率 右顯示為光功率密度,測量時讀取紅框內示數
對于PLS-FX300HU高均勻性一體式氙燈光源發出均勻光來說,只需測量光斑內某一區域的光功率密度,即可代表整個光斑的光功率密度。

圖4. PLS-FX300HU高均勻性一體式氙燈光源
PLS-FX300HU高均勻性一體式氙燈光源輸出的光斑均勻性4%,光斑大小可調焦范圍在1~5 cm2之間,可匹配導電玻璃的大小,輸出光功率密度3000 mW/cm2,可滿足高強度均勻性光斑的實驗需求。
以上部分是筆者根據參考文獻進行翻譯和匯總,筆者水平有限,如有錯誤,請大家指正!
[1] 西安交通大學. GB/T 26915-2011太陽能光催化分解水制氫體系的能量轉換效率與量子效率計算[S]. 北京: 中國標準出版社,2012: 18
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