Газодинамический источник света
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ пц 479I77
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства 275259 (22) Заявлено 24.04.73 (21) 1908579/24-7 с присоединением заявки № (32) Приоритет
Опубликовано 30,07.75. Бюллетень № 28
Дата опубликования описания 29.09.75 (51) М. Кл. Н 011 61/90
Н Olj 61/06
Государствеииый комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621,327(088.8) (72) Авторы изобретения
Е. Т. Махров, В. И. Ролдугин и В. В. Сысун (71) Заявитель (54) ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК СВЕТА
Изобретение относится к импульсным электрическим устройствам, в частности к газодинамическим разрядным источникам света, основанным на явлении взаимодействия потока плазмы и ударных волн с механической преградой.
Эти устройства генерируют кратковременные световые вспышки, имеют прямоугольную или круглую форму тела свечения с постоянной энергетической яркостью и могут быть использованы в качестве высокотемпературного образцового источника спектрального распределения излучения в спектрофотометрии, для селективного возбуждения примесных ионов в кристаллах и т, и.
По авт. св. № 275259 известен газодинамический источник света, содержащий Т-образную колбу с разрядной камерой и цилиндрическим отростком, в котором коаксиально размещена трубка меньшего диаметра, и металлическую шину обратного токопровода, электрически соединенную с одним из двух электродных узлов разрядной камеры и расположенную на поверхности колбы таким образом, что она перпендикулярна продольной оси указанной трубки.
В этом газодинамическом источнике света упомянутая трубка служит для размещения облучаемого объекта. Один конец этой трубки выполнен открытым, а другой имеет обтекаемую форму (заострен) и размещен почти в середине разрядной камеры лампы, чтобы уменьшить аксиальное воздействие на него ударных волн и потоков плазмы. Последние, 5 обтекая трубку, распространяются в полости между ее стенками и стенками камеры расширения (цилиндрического отростка), покрытой диффузно отражающим излучение слоем.
Эффективно использовать излучение, акси10 ально выходящее из трубки для размещения активного тела ОКГ, затруднительно, во-первых, из-за слабого взаимодействия потока плазмы и ударных волн в камере ускорителя, обтекающих заостренную торцовую часть ци1ч линдрической трубки, и, во-вторых, из-за малой глубины излучающего объема, не обеспечивающей высокую степень приближения излучения к абсолютно черному телу.
Целью изобретения является максимальное
20 приближение излучения источника к излучению абсолютно черного тела с более высокой температурой плазмы и повышение срока службы его при эксплуатации с увеличенными энергиями коротких сильноточных разрядов.
25 Поставленная задача решается путем установки на обращенной к разрядной камере торцовой части трубки оптически прозрачной преграды, служащей окном для выхода излучения и размещенной вблизи разрядной каме30 ры в плоскости, параллельной расположенно479177
25 му на стенке указанной камеры зеркалу, отражающая поверхность которого перпендикулярна продольной оси трубки.
Несущая преграду трубка, выполняющая также роль канала для пропускания излучения, сопряжена с колбой на удаленном от разрядной камеры конце цилиндрического отростка при помощи промежуточного металлического элемента, одновременно герметизирующего колбу и несущего щелевую диафрагму, расположенную параллельно зеркалу и оптически прозрачной преграде.
Оптически прозрачная преграда, выполняющая роль окна для выхода излучения, может быть выполнена в виде полого конуса с продольной осью, перпендикулярной зеркалу, и с углом при вершине 140 .
На фиг. 1 и 2 изображен предложенный газодинамический источник света (два варианта исполнения), вид сбоку с частичным разрезом.
Газодинамический разрядный источник света с торцовым выходом излучения содержит наполненную рабочим газом, например ксеноном, до давления 2 — 100 торр (преимущественно 10 — 50 торр) разрядную камеру 1 со средствами для электромагнитного ускорения генерируемой в ней газоразрядной плазмы и ударных волн, представляющими собой металлическую шину 2, закрепленную на диэлектрической стенке 3 и включенную в разрядный контур с направлением электрического тока, противоположным направлению тока в указанной камере. Цилиндрический отросток колбы (камера расширения 4) сопряжен с ней через конусный переход 5 (фиг. 2) или выполнен как одно целое с ней.
В разрядной камере 1 перпендикулярно продольной оси камеры расширения (отростка Т-образной трубки) смонтированы ножки
6 и 7, в которых вакуумноплотно собраны с совпадающей продольной осью электродные узлы 8 и 9 с плоскими рабочими электродами
10 из торированного вольфрама, расположенными на уровне разрядного пространства.
Торцовая стенка 11 разрядной камеры выполчена плоской и с наружной стороны покрыта зеркально отражающим излучение слоем 12 на основе серебра, алюминия или другого материала для случая, когда камера 1 изготовлена из оптически прозрачного кварцевого стекла, Плоская зеркально отражающая излучение стенка 11 разрядной камеры ориентирована перпендикулярно продольной оси камеры расширения 4, в которой коаксиально размещена стеклянная или керамическая трубка 13, служащая для осевого пропускания излучения и одновременно несущая оптически прозрачную плоскую преграду 14 (фиг. 1) или конусную преграду 15 (фиг. 2).
Преграда выполнена из плавленого кварцевого стекла или другого подходящего материала, пропускающего излучение оптического диапазона длин волн спектра. Оптически прозрачная конусная преграда 15 выполнена в
65 форме полого конуса с углом при вершине
140", выбранным из расчета на заведомо правильное отражение при ориентации его сходящейся частью к разрядной камере.,Продольная ось конусной преграды в этом случае должна совпадать с направлением вектора силы, ускоряющей плазму и ударные волны, что при нормальном отражении последней для скорости, превышающей 2 км/сек, должно обеспечивать повьгшение температуры за отраженной волной более чем в 1,5 раза по сравнению с отражением от плоской преграды.
Конусная так же, как и плоская преграда, смонтирована на торцовой части несущей трубки 13 и расположена вблизи разрядной камеры параллельно ее плоской зеркально отражающей стенке 11 на расстоянии 20—
50 мм от оси разрядного промежутка. Геометрические размеры преграды в форме шайбы или конуса выбраны в пределах 4 — 8 мм по диаметру, т. е. такими, чтобы ее тормозящая площадка составляла по крайней мере /4, площади внутреннего сечения камеры расширения диаметром до 20 мм. В этом случае между стенками несущей преграду трубки 13 и камеры расширения 4 образуется кольцевой балластный объем, который должен быть не меньше величины объема разрядной камеры.
При выполнении источника света (фиг. 2) с конусным переходом 5 разрядной камеры 1 в камеру расширения 4 преграда размещается почти в зоне перехода конусной части в цилиндрическую часть камеры 4. Для увеличения срока службы источника при эксплуатации в режиме коротких сильноточных разрядов несущая преграду трубка 13 механически и вакуумноплотно соединяется с камерой расширения 4 на удаленном от разряда конце при помощи промежуточного металлического стакана 16 из титана или ковара, боковые стенки которого образуют кольцевые зазоры
17 и 18 соответственно со стенками трубки и камеры, заполняемые в процессе герметизации сплавом олово — титан. Для устранения воздействия излучения ударно нагретого газа на зону герметизации несущей преграду трубки 13 и стакана 16 применена экранирующая втулка 19 из алюминия или другого отражающего свет материала, навинчиваемая на аксиально выступающую часть упомянутого стакана перед окончательной терметизацией камеры расширения 4 в зоне кольцевого зазора 17. Промежуточный металлический стакан
16, герметизируя камеру расширения и механически укрепляя несущую трубку и преграду в ней, является одновременно держателем диафрагмы 20 диаметром 4 — 6 мм, выполненной в центральной его части. Для выделения в центральной части тела свечения площадки прямоугольной .формы размером 2)(3 мм или других размеров с постоянной энергетической яркостью можно использовать съемную щелевую диафрагму (на чертеже не показана), навинчиваемую на металлический стакан 16
479177 по резьбе 21, выполненной на его боковой поверхности.
Разрядная камера и отросток колбы могут быть покрыты светоотражающим слоем, например, на основе спеченной двуокиси кремния и (или) заключены в металлическую рубашку 22 (фиг. 2), например, из алюминия со светоотражающими внутренними стенками, снабженную на торцовой части щелевой диафрагмой 20 для пропуска излучения.
Описанный газодинамический источник света включается в разрядный контур (фиг. 1) с емкостным накопителем 23 через управляемый разрядник 24, срабатывающий от блока
25 последовательного поджига.
При срабатывании разрядника 24 батарея конденсаторов 6 накопителя 23 обеспечивает образование расширяющегося канала сильноточного разряда в камере 1.
Образовавшаяся газоразрядная плазма выплескивается в камеру расширения 4 в результате расширения при выделении Джоулева тепла, а также под действием силы, возникающей при электромагнитном взаимодействии противоположно направленных токов разряда и расположенной вблизи разрядной камеры металлической шины 2. B данном случае магнитное поле возвратного тока в шине отталкивает плазму с текущим по ней разрядным током на преграду 14 в сторону камеры расширения 4.
Образующаяся сильная ударная волна формируется в плоскую на начальном участке камеры расширения, т. е. между разрядной камерой и преградой, на которой при торможении ударной волны и потока плазмы наблю5
1О
25 зо
35 дается повышение яркости изучения, исходящего в торцовом направлении.
Предмет изобретения
1. Газодинамический источник света по авт. св. 275259, отл ич а ю щи и ся тем, что. с целью максимального приближения излучения источника света к излучению абсолютно черного тела с более высокой температурой плазмы и повышения срока службы источника при эксплуатации его с увеличенной энергией короткого сильноточного разряда, на обращенной к разрядной камере торцовой части трубки установлена оптически прозрачная преграда, служащая окном для выхода излучения и размещенная вблизи разрядной камеры в плоскости, параллельной расположенному на стенке разрядной камеры зеркалу, отражающая поверхность которого перпендикулярна продольной оси трубки.
2. Источник света по п. 1, отл ич а ю щи й тем, что несущая преграду трубка, выполняющая также роль канала для пропускания излучения, сопряжена с колбой на удаленном от разрядной камеры конце цилиндрического отростка при помощи промежуточного металлического элемента, одновременно герметизирующего колбу и несущего щелевую диафрагму, ориентированную параллельно зеркалу и оптически прозрачной преграде.
3. Источник света по п;п. 1 и 2, о тл и ч а ющи и ся тем, что оптически прозрачная преграда выполнена в виде полого конуса с продольной осью, перпендикулярной зеркалу, и с углом при вершине 140 .
4- °
479177
2 Q
/7 20 /б
Фаг/
/ //
Составитель Л. Сольц
Корректоры: В. Дод и Е. Давыдкина
Техред Л. Казачкова
Редактор В. Левятов
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 2923/6 Изд. ¹ 1685 Тираж 833 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5
