Микаэлян А.Л., Тер-Микаэлян М.Л., Турков Ю.Г. Оптические генераторы на твердом теле (1967) (1095904), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Она зависит от целого ряда факторов (состав и давление используемого газа, режим питания, диаметр разрядной трубки„ расстояние между электродами и т. д,) и для лучших ламп составляет приблизительно 50',е. Неизлученная часть энергии расходуется на нагрев баллона и электродов лампы, подводящих проводов, конденсаторов [94, 95).
Наибольшим к. и. д. обладают ксеноновые лампы. На рис. 111.3 в качестве иллюстрации приведена зависимость эффективности ксеноновой лампы от давления наполняющего газа р (внутренний диаметр разрядной трубки 6 жи). Как видно, с увеличением )з до 300 мм рт. ст. т)в также быстро растет. При дальнейшем увеличении давления к. п. д. заметно не изменяется. На рис.
1П.4 приведены экспериментальные зависимости к. и. д. ксеноновой лампы-вспышки ИФП-800 от 82 Эффективные температуры излучения порядка 5000— !0 000' К реализуются при использовании газоразрядных ламп, которые получили наиболее широкое распространение среди источников накачки оптических генераторов. Поз гому основные их характеристики будут рассмотрены более подробно. К числу нанболее важных параметров !азоразрядных ламп с точки зрения использования нх для накачки оптических генераторов относятся: эффективность преобразования электрической энергии в световое излучение, спектральный состав излучения, предельная мощность (или энергия), при которой не нарушается нор.лальная работоспособность лампы.
В настоящем разделе мы ограничим.я главным образом рассмотрением характеристик наиболее употребительных импульсных ламп-вспьппек трубчатой формы. Определим коэффициент полезного действия лампы т!л как отношение излучаемой ею энергии (1л к электрической энергии Где, запасенной в питающем конденсаторе. Тогда !г. и, ис СРЯ ' 2 величины подведенной энергии (уо.
Кривая ! соответствует случаю, когда изменение энергии осущестнляется путем изменения напряжения на конденсаторе Г„а емкость гв еи К Гл Рис. 1!!.3. Зависимость к. я. д. ксеноновой лампы от давления газа. гп 0 Гаа юла Зяа гк его остается постоянной (С =-: 700 мкф).
Кривая 2 получена при фиксированном напряжении (к'е =- 1400 п) и переменной емкости. Характерным для обеих кривых является кл Эь Ф0 Рис. ! 11.4. Зависимость к. п. д. ксеноновай лампы от злектрической зяергии, запасенвой в кондевсаторе. 07 20 0 200 а00 000 0Г 0Зг наличие максимума эффективности, который достигается при энергии около 600 дж. Г!ри фиксированной энергии вспышки эффективность лампы существенно зависит от режима питания, причем с увеличением емкости конденсатора т), возрастает (рис.
!П.б). Следует, однако, заметить, что при больпшх емкостях (С ) 2000 лгкф) увеличение интегрального к. п. д. лампы сопровождается перераспределением энергии в спектре излучения Г!ри этом резко возрастает доля нз исходит увеличение плотности разрядного тока и температуры канала импульсного разряда. Это сопровождается увеличением поглощательной способности оазрядной плазмы, и поэтому характер излучения лампы приближается к закону излучения абсолютно черного тела (рнс. 111.6, б) 194, 96). !11.6. Зависимость д.
лампы-вспышки от ости конденсатора Рис. к. и. емк 8/5 а! й -: >о ъ Спектральный внтерваа, кв 1 зооа ОООО в ОООО аооо — оооо"- оооо ооо 5ООО ОООО 7ООО О5ОО ! ЯОООО о >вать спектр> вверена вспышки, дза зооо- 4ООО 600 при 1>О.=-!ЛПО в С == 700 якф !21 в 126 при !» =. 600 в С вЂ”.= 700 вакф 37 5 ОО а5 05 07 00 Рис. 111.6. Спектр излучения лампы ИФП-600. Зависимость прозрачности разряда кссноновой лампы- вспышки от плоти!>сти разрядного тока и длины волны излучения представлена па рйс.
1П.7 (96), Заметим, что с увеличением длины волны поглощение возрастает. С учетом сказанного становится совершенно ясной отмеченная выше зависимость спектра излучсв>я лампы от режима питания. С увеличением емкости конденсатора разрядный 86 накачки мно>их оптических генераторов, оказывается мак симальной прп емкости конденсатора порядка !000 дткф Значения эффективности преобразования энергии для раз литшых спектральных интервалов приведены в табл.
2 Л7 0 7000 7000 0, икр Интересно отметить, что при увеличении энергии вспышки происходит относительное увеличение эффективности лампы в коротковолновой части спектра. Это хорошо видно из рис. ! 11.6, на котором представлены кривые тдвлицд з эффективность преобразования энергии лампы ИФП-600 в Эв для различных областей спектра спектрального распределения излучаемой энергии (в отнотельных е'!иницах) для лаз>пы ИФП-800.
Как следует из этих кривых, спектр излучения лампы прсдставл собой наложение линий и сплошноп> фона. Фон выражен особенно сильно в видимой и ультрафиолетовой частях спектра. В области 0,8 — 1,0 мкм излучаются сильные линии ксснона. При небольших уровнях энергии на долю этих линий приходится значительная часть излучения (рнс. П1.6, а). По мере повьнпения энергии вспышки про- 75 0! $ го 75 70 ОО 05 00 07 40 Д, вт>твв спектр определяется главным образо. используемОГО Газа. Д»зя илчюстрапн! велены спектры излучения ртутной м линиями излучения 1 на рис.
111.9 прин ксеноповой ламп, гв ч~~ вт э св ' ы в о Рнс. 1!1,8. Зависимость ннтенспвностн излучения от плотности разрядного тока. тсп с" гп ятп Лномноснм о»она, а/см с работающих в непрерывном режиме. Как видно, спектр ртутной лампы хорошо соответствует полосам поглощения рубина. Рис. 1П.7, Зависимость прозрачности разряда ксеноиовой лампы на длине 1 см от плотности тока и длины волны излучения. к"ппп аппп Ллоа»нос»пь о»она, а/смз Фу- Рис. 11!тп Спектр излучения ртутной и ксеноповой ламп вепре рывиого режима.
Важными характеристиками импульсных ламп накачки являются предельная энергия испышки и средняя потреб- ток (а следовательно, и температура плазмы) уменыпается, и спектр излучения сдвигается в сторону более длинных воли. При малых емкостях и коротких длительностях импульса плотность тока оказь1вается болыпой, и возрастает доля излучения в коротковолновых областях спектра.
Этот эффект используется, в частности, для получения интенсивного ультрафиолетового излучения в так называемом 0,0 р»н па 7ч Па ~ч пг двухимпульсном режиме 197, 981, В этом режиме через ксепоновую лампу-вспышку предварительно пропускается ток около 2000 а,»слез от конденсатора емкостью порядка 200 юсф, а затем осуществляется разряд конденсатора малой емкости (порядка 10 миф). Прп энергиях вспышки около 200 дж достигаются импульсы тока порядка 28 000 а сиз длительностью в несколько микросекунд, что приводит к интенсивному излучению в ультрафиолетовом диапазоне. Предварительный разряд предотвращает разрушение баллона лампы удар1юй волной в течение короткого импульса, Зависимость интенсивности излучения различных длин волн (в максимуме импульса) От плотности разрядного тока представлена на рис. 111.8.
Отметим, что лампы непрерывного режима работают при сравнительно низких плотностях тока, при которых разрядная плазма практически прозрачна. Поэтому их У и ч, Ъ» , г ч» 7 0 чппп КаПО 0000 10000 Ггопо Л„ Л з;и ляемая мо!цность, при превышении которых лампа выходит из строя (разрушение баллона, повреждение электродов и т. д.). Этн параметры определяются конструктивными особенностями лампы и в значительной степени зависят от режима ее питания и внешних воздействий (окружающая температура, условия охлаждения, механические нагрузки и т.
д.). Подробное исследование предельных нагрузок импульсных ламп н возможных причин выхода их из строя содержится в монографии И. С. Маршака [94[. Г[риведем здесь лишь одно эмпирическое соотнонн ние, характеризующее предельную энергио вспышки трубчатой лампы (работающей в режиме редких вспышек), при превышсшш которой происходит разрушение баллона.
Это соотношение имеет вид где ! — длина разрядной трубки; К вЂ” постоянная величина, зависящая от конструктивных параметров лампы. Приведенная формула означает, что для данной лампы существует предельный режим питания, характеризуемый произведением С)та', которое не должно превыц!ать некоторой критической величины. Сохраняя величину С)т[ постоянной„можно значительно увеличить максимально допустимую энергию вспышки путем увеличения емкости С. 1!ри фиксированной емкости конденсатора энергия вспышки может быть увеличена за счет увеличения длины лампы или последовательного включения нескольких ламп.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
