Источники и приёмники Излучения, страница 5

Лампы излучают, в основном, в видимой и УФ-областях и применяются в оптических приборах для получения узких и ярких пучков. Давление паров ртути достигает 1,0 — 7,0 МПа. Поскольку электроды расположены близко друг к другу, лампы СВДШ могут работать от сети 127 или 220 В. Время разгорания ламп 2— 20 5 мин. Срок службы в зависимости от типа 2 ламп и условий эксплуатации меняется от 50 до 500 ч. Лампы выпускаются мощностью от 50 Вт до 2 кВт и отличаются высокой яркостью — (15 —:50) 10' кд/м". Световая отдача ламп 50 — 60 лм/Вт. Схема включения ламп СВДШ представлена на рис.

1.12. 1 При работе с лампами СВДШ следует соблюдать меры предосторожности, так как давление паров ртути достигает нескольких мегапаскалей, а температура колбы 973— 1173 К. Обычно лампу помещают в метал- сееуь лический кожУх с окном Дла выхоДа излУ- Рмс 11Р схема чения. аклсочеапя ламп На рис. 1.13 показано распределение Сндш: энергии по спектру лампы СВДШ-500. ' .

лр В настоящее время разработаны г а з о- елеетрод; е — зажата. юоеее устройство р а з р я д н ы е м е т а л л о г а л о г е ни ы е л а м п ы на основе ртутных ламп с коротким межэлектродным промежутком. В кварцевую лампу, в которую впаяны два вольфрамовых электрода, вводят помимо смеси ксенона и аргона небольшое количество ртути, а также Йодида ртути, натрия, лития, таллия, индия и избыточного Йода. При зажигании лампы с помощью высоковольтного напряжения (800 В) ртуть быстро испаряется и обеспечивает стабильный разряд на электродах при рабочем напряжении питания. В процессе горения лампы йодиды металлов испаряются в зоне разряда с температурой до 5000 К, распадаются на свободные атомы металла и йода.

Вблизи стенок колбы, где температура составляет 1000 К, атомы йода и металлов соединяются и вновь образуют газообразное вещество — йодиды металлов, поэтому после зажигания металлогалогенной лампы в колбе начинается галогенный цикл. Активное участие в газовом разряде принимают Оу съ 12 22 с, сс о ~. В ю В й сс 4 се О ЛО ВУЬО 3ВО Ч20 е суОО УуВО 520 ВВОВОО д, ммк .е, ммк Рас. ! ЛЗ. Рсспрслсксав .« ', гка со позевку лампы СВЛШ-500 свободные атомы металлов и йода, образовавшиеся в результате галогенного цикла. Спектральные линии свечения металлических присадок и йода лежат в видимой области спектра, поэтому светоотдача металлогалогенных ламп значительно выше, чем ртутных (до 90 лм/Вт).

Использование галогенного цикла в газоразрядных лампах не только повышает световую отдачу и улучшает световую характеристику, но и защищает колбу от агрессивного металла — натрия. К тому же ультрафиолетового излучения у них значительно меньше, чем у ксеноновой лампы, что является большим преимуществом при использовании металлогалогенных ламп в проекционной технике (уменьшается выцветание фильма).

Во избежание охлаждения кварцевой колбы лампы воздухом она обычно заключается в колбу из закаленного стекла. Лампы тлеющего разряда изготавливаютввиде стеклянных колб различной формы с двумя электродами из вольфрама, расположенными близко друг от друга. Колбу наполняют разреженным инертным газом (2 — 3 кПа), чаще всего неоном с примесью гелия или аргона (иногда с добавкой ртути). Лампы тлеющего разряда имеют малую мощность: от 0,01 до 10 Вт с рабочим напряжением от 50 до 200 В и более.

По своему назначению они подразделяются на сигнальные (СИ), миниатюрные неоновые (МН), неоновые панельные (ПН), неоновые указатели высокого напряжения (УВН) и др. Неон дает оранжево-красное свечение, ртуть — синевато-белое, аргон — бледно-голубое. Излучение хорошо модулируется с частотой до (20 —:22).10' Гц. В сеть лампы включают через балластное сопротивление. Срок их службы более !000 ч. Н а т р и е в ы е л а м п ы изготавливают в виде стеклянной газоразрядной трубки, заполненной неоном или гелием при низком давлении для обеспечения зажигания ламп н с небольшим количеством натрия, который при разряде испаряется.

Давление паров натрия составляет 1 Па. Такое давление соответствует температуре 553 — 573 К, поэтому газоразрядную трубку помещают в стеклянную теплоизолирующую рубашку. Излучение натриевой лампы в основном сосредоточено в резонансных линиях натрия: Х = 0,5890 и Х = 0,5896 мкм. Такие лампы используются при спектральных исследованиях. Время разгорания натриевых ламп составляет 4 — 15 мин, срок службы 800 — 3000 ч. Ц е з и е в ы е л а м п ы, как и натриевые, выполняют в виде газоразрядных трубок, наполненных аргоном, в которые помещают небольшое количество цезия. Электроды, впаянные в газо- разрядную трубку, изготавливают из вольфрама, активированного оксидами щелочно-земельных металлов. Чтобы поддержи- .

вать необходимую температуру, разрядную трубку помещают в стеклянную рубашку. Давление паров цезия составляет несколько сотен паскалей. Иалучение сосредоточено в близкой ИК-области от 0,8 до 1 мкм, резонансные линии излучения 0,8943 и 0,852! мкм. В видимой области лампа излучает слабо. Излучение цезиевой лампы хоро'по модулируется до частоты 10 000 Гц. Цезиевые лампы изготавливают мощностью оО, 100, 500 Вт. Имеются данные, что при высоких давлениях паров цезия разряд должен давать излучение, непрерывное по спектру и соответствующее температуре 5000 К со световой отдачей 90— 120 лм/Вт. Трудности создания таких ламп заключаются в том, что при высоких температурах цезий разрушает стекло.

В циркоиневых дуговых лампах дуговой разряд происходит з парах циркония и аргона. Катод лампы выполняют из тугоплавкого металла (вольфрама, молибдена или тантала) в виде трубки, которую наполняют порошком двуокиси циркония. Анод имеет фор~у кольца из вольфрама или молибдена. Излучение выходит через отверстие в кольце. Колба, выполненная из стекла, наполнена аргоном. При дуговом разряде на торце катода появляется небольшое яркое пятно.

Верхний слой циркония расплавляется и испаряется, образуя в лампе атмосферу из паров циокония. Излучение лампы хорошо модулируется звуковой частотой. Выпускают два типа ламп: ДАЦ-50 и ДАЦ-500 (дуговую аргоноциркониевую). Питается лампа от сети переменного тока 220 В через выпрямитель, зажигается при помощи высокочастотного индуктора. При мощности 100 Вт средняя яркость составляет 3,9 10"' кд/м', а наибольшая сила света 77,0 ка. В г а з о в ы х л а и п а х высокого и сверхвысокого давления используется дуговой разряд в тяжелых инертных газах (аргоне, криптоне или ксеноне) при больших плотностях тока и давлениях от одной десятой до единиц мегапаскалей. Спектр излучения ламп — непрерывный с ярко выраженными полосами на участке от 0,820 до 1 мкм — сплошная линия на рис.

1.14. Для сравнения там гке штриховой линией показан спектр излучения Солнца. Тепловой спектр соответствует 5273 †62 К. В отличие от ртутных ламп и ламп с парами металлов в газовых лампах давление ппи разряде меняется слабо, что способствует быстрому разгораиию ламп, а также тому, что световые характеристики их мало зависят от внешних условий. Для наполнения ламп чаще используют ксенон, который обеспечивает наиболее стабильное положение разряда. Конструктивно к с е н о н о в ы е л а м п ы выполняют аналогично ртутным лампам СВДШ.

23 у ! ! ! ! ! ! — — — — — — ! Рис, 1.И, Схема включения исеконоиоа лампы Рпс. 1.14. Спектр иалуееиия Солана и гапонов лам- пы сверхвысокого давления ЛамПЫ ЭТОГО ТИПа Иагсеовт!ИЮТ С ЕСТЕСТЗЕИНЫМ И ИСКуССТ- венным охлаждением, причем искусственное охлаждение может быть как воздушным, так и водяным. Ксеноновые лампы высокого давления имеют яркость от 900 до 2000 Мкдтмв. Их широко применяют з кннопроекциониой аппаратуре, что намного упрощает обслуживание кпнопсгписпкя по сравнению с киноустановкой с дуговым истгчияком Шаровые ксеисисвые лампы с естественным Охлаждением обо" зиачают ДКСШ, п с водяным — ДКСР.

Цифра, следующая после буквенного обозначения, показывает мощиссть лак'пы, иагример, ДКСШ-!000 (Д вЂ” дуговая, КС -- ксепоисвая, Ш вЂ”. шаровая, мощность — !000 Вт). В настоящее время ксеноновые лампы язляюгся преимутцественио лампами постоянаого тока, так как д) га переменного тока, находящаяся под высоким давлением, разрушает электроды ламп, что сокращает срок их службы. У ламп постоянного тока анод делают массивнее катода, поскольку ои нагреваетсп электронной бомбардировкой и конвекпией, в то время как катод охлаждастся за счет эмиссии электронов.

Такая лампа может работатв только в вегтпкальнсм положении. При большом отклонении от вертикального положения конвекционные потоки сдувают дугу, ч работа ла!лпы Становится неустойчивой. В рабочем положении анод всегда располагзют в верхней части лампы, для того олобы пстречиье потоки газа и электронов не нарушали устойчивого горения дуги. Колбы ксеноиовых ламп изготавливают из кварца в виде шара. Лампы большой мощности имеют лишь два электрода из вольфрама, близко расположенные друг к другу !для Облегчения нажита!тия). Колба лампы нагревается до 973 — 1173 К.

Поскольку внутри лампы давление высокое, сиа взрывоопасна, Схемы включения ксеновсвых ламп атилогичиы схемам включения ртутных ламп. Одна из возможных схем включения приве- дека па рис. 1.13. После включения лампы 4 в сеть через дроссель заряжается конденсатор С до напряжения пробоя искрового генератора 5, после чего высоковольтный импульс от высоковольтнотс трансформатора ! через импульсный трансформатор 8 по.