안녕하세요. 김찬우 과학전문가입니다.
형광등은 플라스마를 이용한 조명입니다. 방전 된 플라스마에서는 자외선이 나오는데, 형광등 벽에 발라진 형광물질이 이 자외선에서 에너지를 얻어 빛을 냅니다. 형광등은 플라스마를 방전시키기 위해 열음극을 이용합니다. 열음극에 열을 가하면 에너지를 얻은 열전자가 방출됩니다. 열전자는 형광등 내부의 기체인 아르곤(Ar) 이나 수은(Hg) 을 이온화해 플라스마를 방전시킵니다. 금속의 종류에 따라 열전자가 방출되는 온도가 다른데, 보통 텅스텐과 같은 금속은 비교적 낮은 온도에서 열전자가 방출 됩니다.
전구와 형광등에서는 필라멘트가 열음극의 역할을 합니다. 형광등이 켜져 있을 때, 플라스마가 방전되면서 높은 에너지를 갖는 양이온이 열음극(필라멘트)에 충돌합니다. 이때 바륨(Ba), 칼슘(Ca) 같은 산화물이 튀어나와 형광등 벽에 달라 붙습니다. 이것이 검게 보입니다. 이를 흑화 현상이라고 하는데 심해지면 그만큼 열음극이 손상 됐다는 신호고 이는 형광등의 수명이 다했다는 증거입니다.
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