ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК СВЕТА

ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК СВЕТА Область техники Полезная модель относится к газоразрядным осветительным лампам, а именно, к газоразрядным импульсным источникам света и может быть использована при высокоскоростной фотографии и фотограмметрических измерениях. Уровень техники Известен открытый разряд в воздухе, исторически явившийся первым вариантом подсветки при осуществлении скоростного фотографирования (Импульсные источники света, под ред. И. С. Маршака, М., «Энергия, 1978, с. 9, 1). Устройство, реализующее этот принцип, представляет собой пару электродов (анод и катод), электрически связанных с импульсным источником питания и образующих разрядный промежуток, не ограниченный стенками. Однако для реализуемого в подобных устройствах светового импульса характерна быстро уменьшающаяся яркость светового потока, что обусловлено неограниченным расщирением канала разряда и быстрым падением температуры плазмы в последнем. Подобные свойства накладывают ограничения на получение качественного изображения по методикам фотографирования, для которых требуются высокая яркость источника света. Для увеличения яркости (и повыщения плотности энергии) распространение разряда ограничивают в радиальном направлении - реализуют схему капиллярного разряда (К. Фольрат. Искровые источники света и высокочастотная кинематография. Сб. «Физика быстропротекающих процессов под ред. Н. А. Златина, М., «Мир, 1971, т. 1, стр. 137, 152, 2, фиг. 5la). В таком устройстве электроды (анод и катод) размещены в ограниченном, изолированном (оптически непрозрачном) разрядном промежутке капиллярного типа. Вызванный ионизацией при разряде рабочего газа в разрядном промежутке между электродами световой импульс выводят через открытый торец МПК6:Н01 J61/90
искрового разрадника вдоль оптической оси, совпадающей с геометрической осью капилляра. При этом, однако, увеличивается длительность свечения (низкая теплопроводность стенок и само их наличие препятствует быстрому охлаждению расширяющейся плазмы). Использование подобного источника света возможно только для получения фотографического изображения объектов, перемещающихся с малыми скоростями, так как большая длительность светового импульса влечёт за собой появление «смаза на фотографическом изображении.
В силу этого, для ряда приложений используют промежуточную (между открытым и капиллярным разрядами) схему, выбранную нами за прототип, реализуемую с помощью импульсных ламп (например, на основе искровых разрядников, представленных в 2, фиг. 51 г). Искровой разрядник представляет собой разрядную камеру. Камера образована двумя стенками, которые выполнены из оптически прозрачного материала (стеклянные пластины). Эти стенки установлены с зазором друг относительно друга, ограничивая разрядный промежуток. На противоположных концах разрядного промежутка размещены электроды: катод и анод. Электроды электрически соединены с импульсным источником питания. Образующийся в результате разряда световой импульс выводится через открытый зазор, причём оптическая ось располагается параллельно стенкам камеры.
В подобных источниках света не устранён полностью недостаток, указанный выше, а именно: большая длительность светового импульса (не происходит быстрого охлаждение расширяющейся плазмы). Задача, решаемая заявляемой полезной моделью:
Качество фотографических изображений, получаемых при проведении аэробаллистических высокоскоростных испытаний, определяет точность и эффективность обработки снимков и, в конечном итоге, достоверность определения аэродинамических характеристик. Это делает актуальной задачу повышения качества этих изображений. Решение этой задачи может быть получено путём применения в схемах фотографирования
источников света, обладающих высокой яркостью и малым временем существования светового импульса. Технический результат
Технический результат преднолагаемой полезной модели состоит в создании условий для уменьшения длительности и увеличения яркости светового импульса, генерируемого газоразрядным импульсным источником света, за счёт обеспечения оптимального расширения канала разряда в атмосфере инертного газа. Дополнительно, при применении параболического отражателя и увеличении разрядного промежутка, повышается сила света источника. Сущность изобретения
Данный технический результат достижим за счёт того, что в отличие от известного газоразрядного импульсного источника света, включающего разрядную камеру, образованную двумя стенками, выполненными из оптически прозрачного материала, установленными с зазором друг относительно друга, между которыми на противоположных концах разрядного промежутка размещены катод и анод, электрически связанные с импульсным источником питания, а также содержащие каналы для вывода излучения, в предлагаемом источнике: стенки камеры соединены по периметру друг с другом, с образованием замкнутого объёма, заполненного инертным газом (для возможности увеличения размеров разрядного промежутка, следствием является увеличение габаритов тела свечения, что приводит к росту силы света импульса); ширина зазора между стенками выбрана от 0.05 до 0.2 мм (такой зазор с одной стороны поддерживает относительно высокую температуру плазмы, не давая каналу разряда расширяться в двух плоскостях, а с другой стороны обеспечивает относительно короткое время существования канала за счёт расширения в направлении свободных плоскостей); каналы вывода светового излучения образованы стенками газоразрядной камеры из
оптически прозрачного материала, служащими окнами для вывода излучения (что обеспечивает использование оптимальной, короткоживущей проекции тела свечения).
С тем, чтобы осуществить возможность управления силой света газоразрядного импульсного источника, катод и анод установлены с возможностью регулирования
расстояния между ними. Кроме того, для получения оптимального результата с точки
зрения силы света светового импульса, газоразрядный импульсный источник света может быть дополнен отражателем. Одним из вариантов конструктивного исполнения источника света является такой, в котором стенки разрядной камеры представляют собой цилиндрические коаксиальные поверхности, отражателю придана форма параболической поверхности, причём канал предполагаемого разряда находится в фокусе отражателя.
Выбор зазора между стенками в заявленном диапазоне (от 0.05 мм до 0.2 мм) способствует созданию в разрядном промежзпгке при возникновении канала разряда оптимальных условий для существования тела свечения при неизменных параметрах разрядного контура. В этом случае сохраняется наибольшая температура плазмы и яркость тела свечения на время работы источника.
Использование стенок газоразрядной камеры из оптически прозрачного материала в качестве окон каналов вывода светового излучения (расположение оптической оси устройства перпендикулярно плоскости стенки) позволяет уменьшить длительность светового импульса. Это происходит потому, что при использовании данной проекции тела свечения (зоны, занимаемой каналом разряда) наблюдается светящийся слой с быстро уменьшающейся оптической толщиной, когда она станет меньше порогового значения - поток излучения прекратит существовать. В 2 используется проекция тела свечения, при которой по мере остывания наружных слоев канала разряда мы будем наблюдать следующие за ними более глубинные слои и т. д., вследствие чего поток излучения существует больщее время.
Перечень фигур и графических изобраэ/сений
На фигуре схематично изображена заявляемая полезная модель. Сведения, подтверждающие возможность достиж-ения технического результата Устройство включает:
анод (1) и катод (4), установленные с возможностью регулирования расстояния между ними в газоразрядной камере, образованной стенками (2) из светопрозрачного материала (оргстекло), причём стенки служат окнами для вывода светового излучения, а газоразрядная камера заполнена инертным газом,
импульсный источник питания (5) электрически связанный с анодом (1) и катодом (4), параболический отражатель (3), размещённый таким образом, чтобы канал предполагаемого разряда в газоразрядной камере находился в фокусе отражателя. Стрелками на фиг. изображен ход световых лучей.
Устройство работает следующим образом. Импульсный источник питания (5) подводит к электродам -аноду (1) и катоду (4) импульс электрического тока (напряжение , энергия Е 1ч-10 Дж, длительность .  мкс). Происходит пробой разрядного промежутка между электродами (1) и (4) в газоразрядной камере, образованной стенками (2) с формированием канала разряда. Канал разряда, ограниченный стенками (2), существует некоторое время ( мкс) излучая световой поток с поверхности. В окружающее пространство выходит световой поток, излучаемый высокотемпературной зоной предполагаемого разряда (канала разряда), характеризующейся определённым значением яркости (максимум: 10 сб). Световой поток собирается параболическим отражателем (3) и направляется на освечиваемый объект.
Реализуемый световой импульс имеет полуширину по длительности to .5-Ю.7 мкс (для указанных параметров источника питания (5)).
разрядном промежутке при возникновении канала разряда оптимальных условий для существования тела свечения.
Работа устройства позволяет реализовать импульс света с яркостью не менее, чем в 1. раза превышающую яркость, достигаемую в 2 (), и длительностью, по крайней мере, в 2 раза меньшей, чем в 2 (to 5..7 мкс). При дополнительном применении в заявляемом устройстве параболического отражателя и увеличении разрядного промежутка сила света з еличивается, по меньшей мере, в 16 раз.
Газоразрядный импульсный источник света с указанными параметрами позволит применять фотографические методы регистращ1и в процессах, для которых ранее это было невозможно ввиду большой скорости объектов съёмки.