Газодинамический импульсный источник света

 

III) 308672

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.12.69 (21) 1388550/24-7 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.76. Бюллетень ¹ 6

Даты опубликования описания 09.04.76 (51) М. Кл.е- H 01J 61/80

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытн. I (53) УДК 621.327.771. .44 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. В. Сысун, Б. В. Скворцов, Ю. Г. Басов и В. И. Ролдугин (71) Заявитель (54) ГАЗОДИ НАМИ Ч ЕСКИ Й ИМ ПУЛ ЪС Н Ъ| Й

ИСТОЧНИК СВЕТА

Изобретение относится к газоразрядным источникам света, в частности к газодинамическим импульсным устройствам, в которых используется излучение, возникающее при взаимодействии встречно направленных ударных волн и движущейся газоразрядной плазмы.

Предлагаемый газодинамический импульсный источник света предназначен для получения многократных интенсивных световых вспышек короткой длительности, используемых главным образом для оптической накачки жидких активных сред на основе органических красителей (жидкостных лазеров), а также при флешфотолизе растворов.

Известен импульсный разрядный источник света, имитирующий ударную труоку и выполненный в виде наполненной ксеноном Тобразной кварцевой колбы, в которой смонтированы электродные узлы с совпадающей продольной осью, расположенные симметрично относительно трубчатого отростка колбы, Быстрое расши репие газа, происходящее в результате выделения джоулева тепла в процессе прохождения импульса тока через газ, а также электромап,итное взаимодействие тока разряда с поперечным магнитным полем, создаваемым возвратным током разрядной цепи, протекающим по металлической шине, расположенной ца колбе вдоль .разрядного промежутка, способствует выплескиванию газоразрядной плазмы в цилиндрический отросток, порождая ударную волну.

Основной недостаток такого импульсного источника света — низкий к. и. д. преобразования подводимой энерп|и в полезное световое излучение, используемое для накачки, поскольку 40 — 50% энерпш, подводимой в разряд, рассеивается лампой при помощи излучения, проходящего через грозрачные стенки, ограничивающие плазму в разрядном промежутке. В этом случае полезно используется только излучение выплеснутой при расширении Газа в отросток Газоразрядной плаз !ы II ударных волн. В свою очередь возрастание скорости накопления энергии газсразрядной плазмы разрядного промежутка в течение короткого импульсного разряда увеличивает скорость расширения плазменного столба в излучающем цилиндрическом отростке и спо20 собствует полученшо более сильных ударных волн.

Обычно повышения скорости накопления энергии в разрядном промежутке достигают

52 путем увеличения di/dt. т. с. увеличения скорости нарастания тока разрядной цепи, подключая устройство в мылоиндуктивный разрядный контур, прибегая к целому ряду ухшцрений, обеспечиваюгцих умеш.шенне нндуктив30 ности контура, и практически достигая вели308672

«пну dirndl — 10" а/сек для подобных 1 строй сто.

Цель изобретения -- создщше газодипамп«с кого разрядного источника света, основанного па взаимодействии встречно направленных ударных волн и движущейся газоразрядной плазмы, обладающег0 повышенной эффективностью преобразования подводимой электрической энергии в световое излучение и обеспечивающего возможность получения более коротких световых вспышек и равномерной плотности излучения, исходящего от светящейся части устройства.

В основу изобретения, решающего поставленную задачу, положен известный газодинамический разрядный источник света, содержащий две наполненные рабочим газом разрядные камеры из термостойкого материала с акспально расположенными отверстиями, сопряженными с оптически прозрачной трубой, предназначенной для выхода излучения.

Для повышения к. п. д, источника света и получения более равномерной плотности излучения вдоль трубы стенки разрядных камер выполнены светоотражающими. Они изготовлены из светоотражающего материала или покрыты подобным материалом, например диффузно рассеивающей двуокисью кремния.

Особенностью предлагаемого источника света является также выполнение указанных камер цилиндрическими и с плоскими торцовыми стенками — с одной стороны, и имеющими конический переход со стороны соединения с оптически прозрачной трубой, причем угол раствора указанного конического перехода выбирается в пределах от 15 до 60 .

На фиг. 1 показан предлагаемый газодинамический разрядный источник света, вид спереди с частичным разрезом; на фиг. 2 — разрез по А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — блок-схема включения указанного разрядного прибора.

Предлагаемый газодинамический разрядный источник света 1 выполнен в виде двух аналогичных по конструкции непрозрачных разрядных камер 2 и 3, снабженных соосными отверстиями, которые сопряжены с оптически п розрачной трубой 4 (диаметром 12 мм и длиной 96 мм), изготовленной из плавленого кварцевого стекла и предназначенной для выхода излучения. Указанные камеры выполнены из термостойкого материала со светоотражающими стенками, например из окиси бериллия или из плавленого кварцевого стекла, покрытого слоем 5 отражающей двуокиси кремния, спеченной до нулевой пористости. Каждая камера представляет собой полый цилиндр (диаметром 18 мм) с плоской торцовой стенкой 6 с одной стороны и имеет конический переход 7 со стороны сопряжения с оптически прозрачной трубой 4.

Угол раствора конического перехода 7 раз рядной камеры в цилиндрическую трубу 4 составляет 15 — 60 .

В боковых стенках разрядных камер 2 и 3

G5 аксиально смонтированы две пары цилиндри«,".êèх ножек 8 (диаметром 12 мм), в которых «обраны две пары одинаковых по конструкции электродных узлов с совпадающей продольной осью симметрии, каждый из которых содержит электрод 9 " плоской раоо«ей поверхностью из торированного вольфрама. Электрод запрессован в полый коваровый держатель 10, снаоженный кольцевым выступом, на котором размещен титановый цилиндр

11, образующий кольцевой зазор с ножкой 8, заполняемый в процессе герметизации олово.ч.

:-1лектродные узлы смонтированы в ножках кг лбы так, что плоская рабочая поверхность каждого электрода, имеющего диаметр, близкий к внутреннему диаметру сечения ножки, выставлена на уровень разрядного объема камеры вблизи от ее торцовой стенки, образуя параллельные разрядные промежутки (длиной 20 мм). Вдоль этих разрядных промежутков с внешней стороны колбы, перпендикулярно продольной оси трубы 4, соединяющей камеры 2 и 3, смонтированы две токоведущие шины 12 и 13, выполненные в виде металлических колпачков, насаженных на выступающие торцовые стенки цилиндрической части камеры, по которым пропускают ток разрядной цепи к одному из электродных узлов каждой разрядной камеры.

Описанный разрядный источник света, наполненный ксеноном до давления 50 Toplp, включается в симметричный малоиндуктивный разрядный контур с общей землей (см. фиг, 3), содержащий две накопительные батареи 14 и 15, управляемые двухканальным блоком последовательного поджига 16, обеспечивающим инициирование разряда одновременно в двух разрядных камчах. Направления разрядных токов в обоих разрядных промежутках совпадают между собой и противоположны направлениям токов в вышеуказанных металлических шинах.

Перемещаясь с большой скоростью за счет теплового расширения газа и электромагнитного взаимодействия токов, разряда с возвратным током шин внешней цепи, газоразрядная плазма выплескивается одновременно из обеих камер 2 и 3 в соединяющую их трубу 4, порождая сильные встречно направленные ударные волны. После отражения друг от друга ударные волны движутся уже по распространяющимся навстречу расширяющимся столбам газоразрядной плазмы, подогреваемой энергией токов разрядных промежутков и отраженными от торцов камер ударными волнами, Эта стадия разряда характеризуется заполнением канала трубы и равномерной плотностью излучения.

Предлагаемый источник света по сравнению с известными газодинамическими разрядными устройствами обладает существенными преимуществами, а именно: — — увеличенным к. и. д. преобразования подводимой в разряд электрической энергии в

308672 световое излучение (примерно на 20 — 30% ) в результате уменьшения рассеивания энергии толкающей газоразрядной плазмы («толкающего поршня») за счет излучения в раз рядных промежутках и использования для подогрева плазмы отраженных от плоских стенок камепы парных волн; — уменьшенной длительностью световой вспышки в результате затенения разрядных промежутков относительно облучаемого объекта, исключающего воздействие на объект

«светящегося шлейфа», т. е. остаточного излучения последней стадии разряда накопительной батареи конденсаторов разрядного конту ра; — увеличенной скоростью заполнения газоразрядной плазмой оптически прозрачной трубы и получением более равномерной плотности излучения, исходящего из нее, за счет дополнительной фотоионизацип газа впереди скачков уплотнения движущихся в трубе навстречу ударных волн и светящейся плазмы; — возросшей скоростью уда рных волн в трубе за счет плавного перехода сечений разрядной камеры в указанную трубу меньшего диаметра.

Достоинством описанного источника света является также то, что при изменении соотношения диаметров излучающей трубы и разрядной камеры, а также в зависимости от напряжения на накопительной батарее конденсаторов малоиндуктивного разрядного контура и давления рабочего газа можно изменять в сравнительно широких пределах спектральный к. п.д. излучения (спектральный состав излучения) . T;ii, например, уменьшение отношения диаметра излучающей трубы к диаметру разрядной камеры прп прочих равных условиях способствует увеличеншо скорости ударных волн и уменьшению проникновения газоразрядной плазмы в излучающую трубу, обеспечивая увеличение излучения в ультрафиолетовой области спектра.

Формула изобретения

1. Газодинамический импульсный источник света, содержащий две наполненные рабочим газом камеры из термостойкого материала, в которых смонтированы разрядные промежутки, оптически прозрачную трубу, соединяющую указанные камеры, и две токоведущие шины, размещенные вне камер вдоль разрядных промежутков, подключенных к пускорегулпрующей аппаратуре, создающей разряд одновременно в обеих камерах, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения к. п. д. источника света и получения более равномерной плотности излучения вдоль трубы„указанные камеры выполнены со светоотражающими стен к ам и.

2. Источник света по п. 1, отл и ч а ю щи йся тем, что обе камеры выполнены с коничсск: и сопряжением с оптически прозрачной трубой.

3. Источник света по пп. 1 и 2, о тл и ч а юшийся тем, что угол раствора конического перехода разрядной камеры в трубу для вы35 хода излучения составляет 15 — 60 .

308672

9ри8. Z

rz г- иг. 3

Составитель М. Лойш

Техред Т. Курилко

Корректор Л. Брахнииа

Редактор Л. Речицкий

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 666)3 Изд. № 1099 Тираж 977 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4(5