Xenon vaku lámpa

A villanólámpa  egy elektromos kisülési lámpa , amelyet erős, inkoherens, rövid távú fényimpulzusok generálására terveztek, amelyek színhőmérséklete közel áll a napfényéhez.

Eszköz

A vakulámpa egy lezárt kvarcüvegből készült cső, amely egyenes vagy hajlítható különféle formákra, beleértve a spirálokat, betűket vagy köröket, hogy a fényképezőgép lencséje köré illeszkedjen az „árnyék nélküli” fotózáshoz. A csövet nemesgázok , túlnyomórészt xenon keverékével töltik meg . Az elektródákat a cső mindkét végébe forrasztják, és egy nagy kapacitású elektrolit kondenzátorhoz csatlakoztatják (egyes esetekben fojtón keresztül ). A kondenzátorlapokon a feszültség 180 és 2000 volt között van, a cső hosszától és a gázkeverék összetételétől függően. A harmadik elektróda egy fémezett pálya a cső külső fala mentén, vagy egy vékony huzal , amely a fő elektródákból bemélyedve a lámpacső köré van tekercselve.

Ezután nagyfeszültségű impulzust adnak a harmadik (gyújtó) elektródára, ami a csőben lévő gáz ionizációját okozza, a lámpában lévő gáz elektromos ellenállása csökken, és elektromos kisülés lép fel a lámpaelektródák között.

Egy villanólámpának csak két elektródája lehet, ebben az esetben a gyújtóelektródát a katóddal kombinálják .

Hogyan működik

A villanás a gáz ionizációja és erős elektromos áramimpulzus áthaladása után következik be. Ionizálásra van szükség a gáz elektromos ellenállásának csökkentésére , hogy a lámpa belsejében több száz amperes áram tudjon áthaladni a gázon. A kezdeti ionizációt például egy Tesla transzformátorral lehet elérni . A gyújtóelektródára adott rövid távú nagyfeszültségű impulzus hozza létre az első ionokat. A gázon átfolyni kezdõ áram gerjeszti a xenon atomokat, aminek következtében az elektronok magasabb energiaszintû pályát keringenek fel. Az elektronok azonnal visszatérnek korábbi pályájukra, és az energiakülönbséget fotonok formájában sugározzák ki. A lámpa méretétől függően a lámpában lévő xenonnyomás néhány kPa -tól több tíz kPa-ig (vagy 0,01-0,1 atm vagy 10-100 Hgmm ) lehet.

A gyakorlatban egy gyújtóimpulzus- transzformátort használnak a gáz kezdeti ionizálására . Az egyik elektródához (leggyakrabban a katódhoz) képest rövid nagyfeszültségű impulzust vezetnek a gyújtóelektródára, ezáltal ionizálják a lámpában lévő gázt, és a kondenzátorok kisülnek a lámpára. A gyújtási impulzus átlagosan 10-szer haladja meg a lámpa üzemi feszültségét. A kételektródos lámpa meggyújtásához a tárolókondenzátorokat a lámpa önletörési feszültségénél nagyobb feszültséggel töltik fel ( ez a paraméter minden típusú villanólámpában jelen van), aminek következtében a gázban ionizáció és kisülés következik be. .

A villanólámpa meggyújtásához ismerni kell a paramétereit, például: üzemi feszültség , villanási energia , önleállási feszültség , villanási időköz és terhelési tényező .

A villanás energiáját a következő képlettel számítjuk ki: , ahol

 a villanási energia, J ;

 - kondenzátor kapacitása , Farad ;

 - elektromos feszültség a kondenzátoron, Volt .

Az elektromos áram áthaladása az ionizált gázon leáll, amint a kondenzátorlapokon a feszültség egy bizonyos értékre csökken, kioltó feszültség , általában 50-60 volt .

A fellángolási energia képlete így fog kinézni:

Az önlebontási feszültség paramétert a kételektródos lámpák kiszámításához használják.

Különös figyelmet kell fordítani a terhelési tényezőre is (méret - μF × kWh ). Nem ajánlott túllépni ezt a paramétert - ez a lámpa felgyorsult meghibásodásához vezet. Ez azt jelenti, hogy adott lámpaenergiával dolgozzon, és ne lépje túl az üzemi feszültséget.

Emellett villogáskor hő keletkezik a lámpában. Ügyeljen a villogások közötti intervallumra . Közönséges üvegnél a maximális hőmérséklet 200 °C, kvarcüvegnél 600 °C. A nagy teljesítményű lámpákhoz hűtést használnak - vizet, néha szerves szilíciumvegyületeket (a leghatékonyabb hűtés).

A nagy kapacitású C 1 tárolókondenzátor (tipikus kapacitásértékek több száz mikrofarad, az üzemi feszültség 300 ... 400 V, a vaku típusától függően), párhuzamosan csatlakoztatva a xenonlámpa elektródáival . Az EL 1 a váltakozó áramú hálózatról töltődik egy egyenirányítón keresztül ( VD 1 és VD 2 diódák R 1 áramkorlátozó ellenállással ) vagy nagyfeszültségű akkumulátorról , vagy alacsony feszültségű akkumulátorról és inverterről . Ezzel egyidejűleg az R 4 és R 5 ellenállásokon keresztül a C 2 kondenzátor feltöltődik . A feszültségosztón ( R 2 , R 3 ) keresztül bekapcsolt HL 1 neonlámpa fényével jelzi a vaku készenlétét. A kamera szinkronérintkezőjének (vagy az SA 1 tesztgombnak ) kioldásakor a C 2 kondenzátor a T 1 emelőtranszformátor primer tekercséhez zár, amelynek szekunder tekercsén nagyfeszültségű (tízezres) volt) impulzus jön létre, amely gyújtóérintkezőjén keresztül ionizálja a lámpában lévő gázt. A C 1 kondenzátor kisülését a lámpán keresztül erős fényvillanás kíséri. A villanás végén a ciklus megismétlődik. A következő villanás csak a C 1 kondenzátor teljes feltöltése után lehetséges, amit az áramkörében lévő HL 1 neonlámpa világítása tükröz . A kondenzátor újratöltési idejét (a felvillanások közötti minimális intervallumot) az átalakító teljesítménye és az akkumulátorok által leadható maximális áram korlátozza.

Sugárzási spektrum

Mint minden ionizált gáz, a xenon emissziós spektruma különböző spektrumvonalakat tartalmaz . Ez ugyanaz a mechanizmus, amely a neon jellegzetes fényét adja . De a xenonban a spektrumvonalak eloszlanak a látható spektrumban, így sugárzása fehérnek tűnik az ember számára.

A vaku intenzitása és időtartama

Rövid impulzus esetén a katód által kibocsátott elektronok száma korlátozott. Hosszabb impulzus esetén a hőelvonás is korlátozott. A legtöbb fotóvaku impulzusideje mikroszekundumtól több milliszekundumig terjed, az ismétlési frekvencia pedig akár több száz hertz is lehet.

Vakulámpák esetén (nagy villanási energiával és hosszú villanások közötti időtartammal) az impulzusteljesítmény meghaladja a több száz kW-ot.

A xenon villanólámpa sugárzási intenzitása olyan magas, hogy a lámpa közvetlen közelében meggyújthatja a gyúlékony tárgyakat.

Alkalmazás

A működési módok szerint a lámpákat világításra (főleg villanásra használják) és stroboszkóposra osztják. A stroboszkópos lámpák villanási energiája jóval alacsonyabb, de a villanási frekvencia akár több száz hertz is lehet. 400 Hz körüli frekvencián elektromos ívgyújtás lehetséges , ami nagyon nem kívánatos.

Mivel a vaku időtartama jól szabályozott és intenzitása meglehetősen magas, főként vakukban használják. A Harold Egerton által az 1930-as években úttörő nagysebességű fényképezésben is használták .

A villogó lámpákban csökkentett villanási időtartamú lámpákat használnak .

A sugárzás nagy intenzitása a spektrum rövid hullámhosszú részében (UV-ig) és a villanás rövid időtartama miatt ezek a lámpák kiválóan alkalmasak pumpás lámpának lézerben . A lámpagáz összetételének kiválasztása lehetővé teszi a maximális sugárzás elérését a lézer munkatestének maximális abszorpciós területein.

A villanólámpákat a kozmetológiában is használták: fotoepilációra és a bőr fotofiatalítására használják, egy szűrővel együtt, amely levágja az ultraibolya és kék komponenseket.

Lásd még

• fotó vaku

Irodalom

• Rokhlin G. N. Gázkisüléses fényforrások. - M . : Energoatomizdat, 1991. - ISBN 5-283-00548-8 .
• Villanólámpa // Willow - Dőlt. - M .  : Szovjet Enciklopédia, 1972. - ( Great Soviet Encyclopedia  : [30 kötetben]  / főszerkesztő A. M. Prohorov  ; 1969-1978, 10. v.).
• Vakulámpa / S. V. Kulagin. // Kuna - Lomami. - M .  : Szovjet Enciklopédia, 1973. - ( Great Soviet Encyclopedia  : [30 kötetben]  / főszerkesztő A. M. Prohorov  ; 1969-1978, 14. köt.).