М ИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра ЛИСТ

Реферат

Импульсный разряд как источник света

Выполнила студентка гр. 1В20:

Королёва Н.С.

Проверил преподаватель:

Штанько В.Ф.

Томск - 2005 Содержание

Введение………………………………………………………………………….1

Глава 1. Возникновение разряда — электрический пробои газа

1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ВИДОВ ПРОБОЯ………………………………………..3

1.2. ПРОБОЙ ВИДА А………………………………………………………………...6

Глава 2. Электрические параметры сильноточной стадии конденсированного импульсного разряда в газе

2-1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИЛЬНОТОЧНОЙ СТАДИИ……………….11

2-2. ТЕОРИЯ РАСШИРЕНИЯ РАЗРЯДА…………………………………………..15

Глава 3. Характеристики излучения импульсного разряда………...…18

Глава 4. Газоразрядные импульсные источники света…………………22

Заключение…..………………………………………………………………………….27

Список используемой литературы………………..………………………..28

Введение

Одним из наиболее широко применяемых агентов переноса энергии и информации в самых различных отраслях современной техники является электромагнит­ное излучение. Решение многих научно-технических проблем требует весьма высокого уровня интенсивности излучения, причем мгновенный уровень интенсивности часто играет в этих проблемах большую роль, чем ее усредненная величина на протяжении длительного вре­мени. В соответствии с этим в технике возникло стрем­ление повышать интенсивность, жертвуя непрерывно­стью излучения, т. е. переходить на импульсные посылки излучения. Помимо увеличения интенсивности, осуще­ствление импульсных посылок открывает также возмож­ность их кодирования, имеющего самостоятельное зна­чение для многих проблем передачи информации, а так­же выделения их на 'постоянном фоне излучения.

Стремление к переходу на импульсные посылки из­лучения в области радиоволнового диапазона длин волн было осуществлено при создании новейшей радиотех­ники—радиолокации, радионавигации и т. п. То же стремление в области оптического диапазона привело к зарождению отрасли импульсных источников опти­ческого электромагнитного излучения (к которому отно­сятся ультрафиолетовые, видимые и инфракрасные лучи). Для краткости такие источники излучения назы­ваются просто импульсными источниками света.

Преимущества импульсных источников света в тех случаях передачи энергии и информации, при которых либо используется приемник излучения, обладающий достаточно малой инерцией (например, ва­куумный фотоэлемент или фотоэлектронный умножи­тель), либо сам процесс передачи должен принципиаль­но продолжаться короткое время (например, фотогра­фирование передвигающегося объекта, стробоскопиче­ское наблюдение и т. д.). Развитие новой техники, ха­рактеризуемое увеличением скоростей, повышением точ­ности, расширением диапазонов и автоматизацией про­цессов, заставляет все чаще прибегать к импульсным источникам электромагнитного излучения оптического диапазона при решении самых различных задач.

Кратковременные световые вспышки могут, вообще говоря, быть получены с помощью постоянного источни­ка излучения, снабженного тем или иным оптическим затвором или действующего в течение короткого време­ни (например, лампы накаливания, работающие в тече­ние короткого времени с перекалом, или мгновенно перегружаемые ксеноновые дуговые лампы). Импульсные источники света могут быть основаны на использовании химической реакции (лампы однократно­го действия ) типа фотовспышек с металлической нитью или фольгой, сгорающими в атмосфере кислоро­да, так называемые магниевые фотовспышки или фото­бомбы, в которых металлический «порошок мгновенно сгорает благодаря выделению кислорода из смешанной с ним богатой кислородом соли, или аргоновые лампы, дающие вспышку под действием ударной волны, которая создается взрывчатым веществом. Они могут основываться на кратковременном возбуждении люми­нофора (например, пучком электронов в электроннолу­чевой трубке, на взрыве металлической про­волочки при прохождении через нее мощного импульса тока и на использовании весьма кратковре­менного электрического разряда в газе—конденсиро­ванной электрической искры. Специфические особенности конденсированного искро­вого разряда: высокие температура и яркость, легкая управляемость, возможность частого повторения вспышек, сравнительная простота вспомогательных устройств — обеспечили последнему виду импульсных источников света наиболее широкое применение.

Начало такому применению искрового разряда было положено в середине XIX в., когда Фокс-Тальботом было впервые осуществлено скоростное фотографирование при освещении электрической искрой.

В наше время импульсный электрический (искровой) разряд в газах явился предметом изучения и освоения в весьма большом числе работ. Им много занимаются в технике высокого напряжения при разработке про­блем грозозащиты и изоляции. Он применяется как основной способ зажигания горючих смесей, например, в двигателях. Искровой разряд широко используется в спектроскопии для возбуждения спектров ионизован­ных атомов. Он играет значительную роль во многих коммутирующих приборах электротехники, радиотехники и электроники (разрядники, тиратроны и т. п.);

Благодаря тому, что импульсный разряд в газе являет­ся в настоящее время самым высокотемпературным фи­зическим процессом, который может быть осуществлен в малом объеме (в отличие от взрывных процессов, использующих кратковременные химические или ядер­ные цепные реакции, которые захватывают колоссаль­ные пространства), им заинтересовалась в последнее время и ядерная физика, рассматривая его как

теневого световым пучков и т.д.), серия строботронов с частотой вспышек до нескольких килогерц для стробоскопов и осветителей при скоростной киносъемке (от маломощных. неоновых строботронов—тиратронов для строботахометров до ксеноновых ламп со средней мощностью в десятки киловатт), серия ламп для светосигнальных устройств (частота 1—3 гц. мощность 10-500 вт, срок службы—до нескольких вспышек), серия ламп длн скоростной фотографии и различной электронной аппаратуры, имеющих короткий искровой промежуток в широком баллоне (длительность вспышки порядка 1 мксек), серия строботронов для счетно-решающих устройств (мощность несколько ватт, частота—сотни герц) и т. д.

Для питания этих ламп и их использования выпускается большой ассортимент оптической аппаратуры, в числе которой могут быть названы различные электронные фотовспышки широкого потребления, осветители для скоростной, медицинской (внутриполостной, офталмологический, хирургической и т. п.), биологической, воздушной и другие специальных видов фотографии, рачличные стробоскопы и осветители для скоростной киносъемки и т. д. Импульсные лампы приме­няются в автоматике и телемеханике (приборы со световыми каналами управления и передачи информации —оптические дистанционные контактирующие устройства, датчики «угол —число» счетно-решающих машин, аппаратура светового ограждения, управление преобразователями на линиях высокого напряжения, передач постоянным током, толщиномеры и т. п.).Они находят применение в оптической локации и связи (измерители высоты облачности и другие дальномеры, оптическая телефония, так называемые «лазеры»— квантомеханические усилители и генераторы света).Все больше создается светосигнальных приборов с импульсными лампами (световые трассеры, маяки и огни для вождения современных скоростных самолетов большого радиуса действия, прочее транспортное светооборудование). Существует и разрабатывается целый ряд приборов, в которых импульсные лампы исполь­зуются для получения отметок времени, фоторегистрации, микрофильмирования, цайтрафферной съемки, изготовления полиграфических клише, фото- и сенси- тометрических целей и т. п. Недавно появилось несколь­ко типов кинопроекторов с импульсными лампами и эти лампы начали применяться для телевизионной переда­чи кинофильмов, а также для освещения телестудий при системе передачи со сканирующим лучом. В настоя­щее время намечаются пути применения импульсных ламп в целом ряде новых отраслей, как, например, в фотохимии (фотолиз, фотосинтез, металлообработка путем поверхностного травления листа, предварительно покрытого светочувствительным лаком, который задубляется светом в непротравливаемых местах) и т. п. Можно не сомневаться в том, что дальнейшее развитие науки и техники откроет и другие важные отрасли.

Правильное использование существующих типов импульсных ламп, а также проведение работ по созда­нию новых типов ламп и изысканию новых областей их применения требуют знания физических процессов, про­текающих в этих лампах, а также знания связи тех­нических характеристик ламп с их конструктивными данными и параметрами их питания. Необходимым так­же является знакомство с ассортиментом существующих ламп и аппаратурой, в которой эти лампы находят при­менение.