Устройство для создания импульсов света

. Е. Зале ий и В. Н,Научно-исследовательский институт прикла им. А, Н, Севченко при Белорусском орде Знамени государственном университете им.(71) Заявител ТРОИСТВО ДЛ Я СОЗДАНИ ИМПУЛЬСОВ СВЕТАИзобретение относится к технике гаэораэрядных приборов и предназначено дляиспользования в качестве источника возбуждения люминесценции при исследованиибыстропротекаюших процессов в атомах,молекулах и кристаллах, кроме того ономожет быть также использовано в импульсной фотометрии в качестве источника света сравнения.Известен импульсный газоразрядный1источник света, содержащий два электрода, которые находятся в полом цилиндреи образуют с ним две коаксиальные линиис одинаковым волновым сопротивлением,одна из кбторых короткозамкнута, и ок 1но для вывода излучения 1Известен импульсный источник света,содержащий только два электрода и фокусируюшее зеркало и работаюший на параэитной емкости одного электрода относительно экрана 23 .Указанные источники света не позволяют получать достаточно короткие.импульсы света,Наиболее близким по технической суш-. ности к изобретению является устройство для создания наносекундных импульсов света, содержащее корпус с выходным окном, в котором установлены резистор заряда и последовательно соединенный с ним коаксиальный конденсатор, которые подключены к источнику питания, Коаксиальс ный конденсатор состоит из полого цилиндра, внутри которого установлен стержневой электрод, рабочий конец которого имеет форму полусферы; Между полым цилиндром и стержневым электродом установлен цилиндрический изолятор. В корпусе также установлен второй электрод, рабочий конец которого также имеет форму полусферы и установлен от первого электрода на расстоянии, образующем разрядный промежуток 3 .Конструкция этого устройства имеет очень большую длину и поэтому длительность получаемых с его комошью ипульсов света достаточно велика. Уменьшив геометрическую длину обоих коаксиальных67 йФнии грр.+ Г; " я, Крсме того, они держат второй вольфрамовый электрод 4 соосно первому вольфрамовому электроду 1. Электрод 1 через резистор заряда 7 соединен с одним, а полый цилиндр 2 -с другим полюсами высоковольтного источ" ника питания 8 с помощью высоковольтного коаксиального кабеля через отверстие в корпусе 9. В корпусе 9 имеется также отверстие для напуска рабочего газа (в данном случае азота), Изучение разряда, отразившись от вогнутого отражателя 10, выводится через закрытое выходное окно 11 в корпусе 9.Устройство начинает работать сразу же после включения высоковольтного источника питания 8. Через резистор 7 заряда Р начинается заряд емкости С отрезка коаксиальной линии с постоянной =КС, где В по порядку величины равно 10 Ом, по экспоненциальному закону.ЬПри достижении на электроде 1 напряжения, равного напряженир пробоя, промежуток между электродами 1 и 4 пробивается и его сопротивление становится равным порядка одной или нескольким десятых ома, Отрезок коаксиальной линии, заряженный до напряжения, равного напряжению пробоя, оказывается нагруженным на сопротивление, равное волновому. Через разрядный промежуток будет проходить электрический ток, равный Опр/2 р, и длительность которого должна быть равна времени двойного прохождения импульсом напряжения (туда и обратно) отрезка коаксиальной линии (0,2 нс). Из-за паразитной индуктивности разрядного контура импульс тока через разрядный промежуток затягивается и имеет не прямоугольную, а колоколообразную форму,. После окончания импульса разряда отрезок коаксиальной линии снова начинает заряжаться от источника напряжения от нуля до напряжения пробоя и т. д. Импульсы излучения повторяют импульсы электрического тока через разрядный промежуток.Энергия отдельной вспышки зависит от емкости накопительного конденсатора,роль которого выполняет отрезок коаксиальной линии. Эта емкость и волновоесопротивление отрезка линии определяются по: известным формулам:= 1 д,(Р=где Е - диэлектрическая проницаемостьдиэлектрике линии;9 -длина линии, см;3 ид -наружный и внутренний диаметркоаксиальной линии. 3 9688 линий можно было бы уменьшить длительность импульсов светового излучения. Однако такая конструкция лампы не позволяет воспользоветься отражательным реф лектором, вогнутым зеркалом, на оптичес кой оси которого между первым и вторым фокусами желательно поместить разрядный промежуток для эффективного сбора излучения разряда и проектирования изображения светящегося облака разряда на пред О метную плоскость.11 елью изобретения является повышение эффективности излучения в направлении выходного окна при одновременном уменьшении длительности импульсов. 5Для достижения поставленной цели устройство снабжено не менее, чем тремя параллельно соединенными резисторами разряда, соединяющими второй электрод с полым цилиндром, и отражателем, обращен 20 ным своей вогнутой поверхностью в сторону выходного окна, .а разрядный промежуток установлен между первым и вторым фокусом указанного отражателя.На чертеже схематически изображено 25 устройство для создания импульсов света.Устройство содержит коаксиальный конденсатор, представляющий собой отрезок :коаксиальной линии с волновым сопротивлением у = 3,5 Ом, образованный электро- З 0 дом 1 м из вольфрама и наружным коаксиальным полым цилиндром 2 с изолятором 3 между ними. Диаметр вольфрамово. го электроде 9 мм, внутренний диаметр полого цилиндра 2 10 мм, толщина слоя35 изолятора 3 (оргстекло) 0,5 мм. Второй вольфрамовый электрод 4 диаметром 2 мм запрессован в бронзовую оправку 5, к которой одним концом припаяны нагрузочные резисторы разряда 6, а другим40 концом они припаяны к полому цилиндру 2 коаксиальной линии, фактически в качестве нагрузочных резисторов разряда использовались четыре резистора типа МЛТ- -0,125-12 Ом + 5%, включенные парал 45 лельно с суммарным сопротивлением 3 Ом .и расположенные через 90 о для минимизации паразитной индуктивности. Для уменьшения индуктивности разрядного контура расстояние между краем цилинд ра 2 .и краем оправы 6 равно длине кор 50 пуса резистора МЛТ-О, 125. Резисторы разряда 6 выполняют в предложенном устройстве две функции: их суммарное сопротивление плюс сопротивление разрядного промежутка, которое изменяется во время иМпульса электрического разряда по величине, должно быть равно волновому сопротивлению накопительной коаксиальной ли867 6формула изобретенияУстройство для создания импульсовсвета наносекундной длительности, содержащее корпус с выходным окном и установленные в нем подключенные к источнику питания, последовательно соединенные резистор заряда и коаксиальный конденсатор, образованный полым цилиндроми установленным внутри него через цилиндрический изолятор электродом, имеющим на рабочем конце форму полусферы,и второй электрод, рабочий конец котороготакже, имеющий форму полусферы, установлен от первого электрода на расстоянии,образующем разрядный промежуток, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения эффективности излучения внаправлении .выходного окна при одновременном уменьшении длительности импульсов, оно снабжено не менее, чем тремяпараллельно соединенными резисторамиразряда, соединяющими второй электродс полым цилиндром, и отражателем, обращенным своей вогнутой поверхностью всторону выходного окна, а разрядный промежуток установлен между первым и вторым фокусом указанного отражателя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Бонч-Бруевич В. А, Мощная импульс.ная лампа наносекундного диапазона длительностей. - Сб. Импульсная фотометрия,, Л"Машиностроение", 1973, вып. 3,с. 147 - 150.2. Льюис, Уэр, Демени, Немецк, Измерение быстро затухающей флуоресценцииметодом счета отдельных фотонов. - "Приборы для научных исследований", 1973,Мо 2, с. 3 - 11.3, "Аррбед БреМ.ось", 1973, 26,Мо 6, с. 631 - 635. Характеристики предложенного устройства;,частота следования импульсов 20 - 40 кГц,средняя энергия излучения 0,6 10 Вт,число фотонов за одну вспышку 2.10,длительность импульсов излучения на полу. -высоте О, 6 нс, измерение выполнено взеленой области спектра на длине волны540 нм.40 5 968Для данной лампы С щ 34,8 пф, р=3,5 Ом.Минимальная длительность импульсного разряда коаксиальной линии будет в том случае, когда она нагружена на волновое сопротивление. При отклонении величины сопротивления нагрузки от значения, равного волновому,в большую или в меньшую сторону длительность импульса излучения . должна увеличиваться иэ-за колебательных 1 О процессов в разрядном контуре. В предложенной конструкции излучателя это согласование достигается как подбором суммарной величины сопротивления резисторов разряда, так и регулировкой величины 5 разрядного промежутка, посредством перемещения электрода 1, сопротивление которого равно нескольким десятым долям ома, изменяется по величине во время разряда и зависит от очень многих 20 факторов. Невозможно изготовить коаксиальную линию с волновым сопротивлением, равным хотя бы 0,36 Ом, Толщина изолятора между электродом 1 и полым цилиндром 2 должна быть в этом случае 25равна 0,05 мм. (Расчет выполнен для оргстекла), Такой тонкий слой диэлектрика не выдерживает высоких напряжений порядка киловольта, Поэтому изготовить такую лампу-вспышку невозможно, приме- . З 0 нение согласующих резисторов разряда обязательно.968867 оставитель В. Горчановаехред И, Гайду Корректор С, Шекмар едактор С. Лыж Заказ 8 187/8 В о делам 5, Моск филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 761осударственного кизобретений ива, Ж, Рауш Подписи итета СССР ткрытий ая наб., д. 4