Palnik - Flashtube
Palnik błyskowy , zwany także lampy błyskowej , jest łuk elektryczny lampy przeznaczone do produkcji niezwykle intensywny, niespójne , pełne spektrum światła białego przez bardzo krótki czas. Palniki błyskowe są wykonane ze szklanej rurki z elektrodami na obu końcach i wypełnione są gazem, który po uruchomieniu jonizuje i przewodzi impuls wysokiego napięcia w celu wytworzenia światła. Lampy błyskowe są wykorzystywane głównie do celów fotograficznych, ale są również wykorzystywane w zastosowaniach naukowych, medycznych, przemysłowych i rozrywkowych.
Budowa
Lampa składa się z hermetycznie zamkniętej szklanej rurki, która jest wypełniona gazem szlachetnym , zwykle ksenonem , oraz elektrod, które przenoszą prąd elektryczny do gazu. Dodatkowo, do zasilania gazu jako zdarzenia wyzwalającego niezbędne jest źródło zasilania o wysokim napięciu. Naładowany kondensator jest zwykle używany do zasilania lampy błyskowej, aby umożliwić bardzo szybkie dostarczenie bardzo wysokiego prądu elektrycznego, gdy lampa jest wyzwalana.
Koperty szklane
Szklana koperta jest najczęściej cienką rurką, często wykonaną ze stopionego kwarcu , borokrzemianu lub Pyrexu , która może być prosta lub wygięta w wiele różnych kształtów, w tym spiralny, w kształcie litery „U” i okrągły (otoczyć obiektyw aparatu do fotografii bezcieniowej — „ błyski pierścieniowe ”). W niektórych zastosowaniach emisja światła ultrafioletowego jest niepożądana, czy to z powodu wytwarzania ozonu , uszkodzenia prętów laserowych, degradacji tworzyw sztucznych lub innych szkodliwych skutków. W takich przypadkach stosuje się domieszkowaną krzemionkę topioną. Domieszkowanie dwutlenkiem tytanu może zapewnić różne długości fal odcięcia po stronie ultrafioletowej, ale materiał cierpi na solaryzację ; jest często stosowany w lampach medycznych i lampach słonecznych oraz niektórych lampach nielaserowych. Lepszą alternatywą jest kwarc domieszkowany cerem ; nie cierpi na solaryzację i ma wyższą wydajność, ponieważ część zaabsorbowanego promieniowania ultrafioletowego jest ponownie wypromieniowywana jako widoczna przez fluorescencję . Jego odcięcie wynosi około 380 nm. I odwrotnie, gdy wymagane jest promieniowanie ultrafioletowe, jako powłokę stosuje się syntetyczny kwarc ; jest to najdroższy z materiałów, ale nie jest podatny na solaryzację, a jego odcięcie wynosi 160 nm.
Poziom mocy lamp jest wyrażony w watach/powierzchnię, całkowita elektryczna moc wejściowa podzielona przez wewnętrzną powierzchnię ściany lampy. Chłodzenie elektrod i bańki lampy ma duże znaczenie przy wysokich poziomach mocy. Chłodzenie powietrzem jest wystarczające dla niższych średnich poziomów mocy. Lampy o dużej mocy są chłodzone cieczą, zazwyczaj poprzez przepuszczanie wody demineralizowanej przez rurkę, w której oprawiona jest lampa. Lampy chłodzone wodą zazwyczaj mają obkurczone szkło wokół elektrod, aby zapewnić bezpośredni przewodnik termiczny między nimi a wodą chłodzącą. Medium chłodzące powinno przepływać również przez całą długość lampy i elektrod. Lampy łukowe o wysokiej średniej mocy lub lampy łukowe o fali ciągłej muszą mieć przepływ wody przez końce lampy, a także przez odsłonięte końce elektrod, więc woda dejonizowana jest używana do zapobiegania zwarciom. Powyżej 15 W / cm 2 wymuszone chłodzenie jest wymagane powietrze; chłodzenie cieczą w ograniczonej przestrzeni. Płyn chłodzący jest zwykle konieczne, powyżej 30 W / cm 2 .
Cieńsze ścianki mogą wytrzymać wyższe obciążenia średniej mocy ze względu na mniejsze naprężenia mechaniczne na całej grubości materiału, co jest spowodowane gradientem temperatury między gorącą plazmą a wodą chłodzącą (np. domieszkowany kwarc o grubości 1 mm ma granicę 160 W/cm 2 , o grubości 0,5 mm ma limit 320 W/cm 2 ). Z tego powodu w lampach łukowych o fali ciągłej często stosuje się cieńsze szkło. Grubsze materiały generalnie mogą wytrzymać większą energię uderzenia z fali uderzeniowej, którą może wygenerować łuk o krótkim impulsie, dlatego do budowy palników błyskowych często stosuje się kwarc o grubości nawet 1 mm. Materiał koperty stanowi kolejny limit mocy wyjściowej; Topiony kwarc o grubości 1 mm ma granicę 200 W/cm 2 , syntetyczny kwarc o tej samej grubości może osiągać do 240 W/cm 2 . Inne szkła, takie jak borokrzemianowe, mają zazwyczaj mniej niż połowę mocy obciążającej kwarc. Starzejące się lampy wymagają obniżenia wartości znamionowych ze względu na zwiększoną absorpcję energii w szkle z powodu nasłonecznienia i osadów napylonych.
Elektrody i uszczelki
Te elektrody wystaje na obu końcach rury, i są szczelnie do szyby za pomocą kilku różnych sposobów. „Uszczelki taśmowe” wykorzystują cienkie paski folii molibdenowej przyklejone bezpośrednio do szkła, które są bardzo trwałe, ale mają ograniczoną ilość prądu, który może przepływać. „Uszczelki lutownicze” łączą szkło z elektrodą za pomocą lutowia, zapewniając bardzo mocne uszczelnienie mechaniczne, ale ograniczają się do pracy w niskich temperaturach. Najpowszechniejsze w zastosowaniach związanych z pompowaniem laserowym jest „uszczelka prętowa”, w której pręt elektrody jest zwilżany innym rodzajem szkła, a następnie łączony bezpośrednio z rurką kwarcową. Ta uszczelka jest bardzo trwała i wytrzymuje bardzo wysoką temperaturę i prądy. Uszczelka i szkło muszą mieć ten sam współczynnik rozszerzalności.
W przypadku niskiego zużycia elektrod, elektrody są zwykle wykonane z wolframu , który ma najwyższą temperaturę topnienia ze wszystkich metali, aby poradzić sobie z termionową emisją elektronów. Katody są często wykonane z porowatego wolframu wypełnionego związkiem baru , co zapewnia niską pracę ; struktura katody musi być dostosowana do zastosowania. Anody są zwykle wykonane z czystego wolframu lub, gdy wymagana jest dobra obrabialność, z wolframu ze stopu lantanu i często są poddawane obróbce mechanicznej, aby zapewnić dodatkową powierzchnię, aby poradzić sobie z obciążeniem energią. Lampy łukowe prądu stałego często mają katodę z ostrą końcówką, która pomaga utrzymać łuk z dala od szkła i kontrolować temperaturę. Palniki błyskowe zwykle mają katodę o spłaszczonym promieniu, aby zmniejszyć częstość występowania gorących punktów i zmniejszyć rozpryskiwanie spowodowane przez prądy szczytowe, które mogą przekraczać 1000 amperów. Na konstrukcję elektrody wpływa również średnia moc. Przy wysokich poziomach średniej mocy należy zadbać o wystarczające chłodzenie elektrod. Chociaż temperatura anody ma mniejsze znaczenie, przegrzanie katody może znacznie skrócić żywotność lampy.
Gazy i ciśnienie napełniania
W zależności od rozmiaru, typu i zastosowania palnika gazowego, ciśnienie napełniania gazem może wahać się od kilku kilopaskali do setek kilopaskali (0,01–4,0 atmosfer lub dziesiątki do tysięcy tor ). Ogólnie rzecz biorąc, im wyższe ciśnienie, tym większa wydajność wyjściowa. Ksenon jest używany głównie ze względu na dobrą wydajność, zamieniając prawie 50% energii elektrycznej na światło. Z kolei krypton ma tylko około 40% wydajności, ale przy niskich prądach lepiej pasuje do widma absorpcji laserów Nd:YAG . Głównym czynnikiem wpływającym na wydajność jest ilość gazu za elektrodami lub „objętość martwa”. Większa objętość martwa prowadzi do mniejszego wzrostu ciśnienia podczas pracy.
Operacja
Elektrody lampy są zwykle połączone z kondensatorem , który jest ładowany do stosunkowo wysokiego napięcia (zwykle między 250 a 5000 woltów), za pomocą transformatora podwyższającego napięcie i prostownika . Gaz wykazuje jednak niezwykle wysoką odporność , a lampa nie przewodzi prądu, dopóki gaz nie zostanie zjonizowany . Po zjonizowaniu lub „wyzwoleniu” między elektrodami utworzy się iskra , umożliwiając rozładowanie kondensatora. Nagły wzrost prądu elektrycznego szybko podgrzewa gaz do stanu plazmy , w którym opór elektryczny staje się bardzo niski. Istnieje kilka metod wyzwalania.
Wyzwalanie zewnętrzne
.jpg)
Zewnętrzne wyzwalanie jest najczęstszą metodą działania, zwłaszcza w zastosowaniach fotograficznych. Elektrody są ładowane do napięcia wystarczająco wysokiego, aby zareagować na wyzwolenie, ale poniżej progu samobłysku lampy. Impuls o bardzo wysokim napięciu (zwykle między 2000 a 150 000 woltów), „impuls wyzwalający”, jest przykładany bezpośrednio do szklanej bańki lub bardzo blisko niej. (Chłodzone wodą palniki błyskowe czasami przesyłają ten impuls bezpośrednio do wody chłodzącej, a często również do obudowy urządzenia, dlatego należy zachować ostrożność przy tego typu systemie.) Krótki impuls wysokiego napięcia wytwarza narastające pole elektrostatyczne , który jonizuje gaz wewnątrz rurki. Pojemność szkła sprzęga impuls wyzwalający z otoczką, gdzie przekracza napięcie przebicia gazu otaczającego jedną lub obie elektrody, tworząc strumienie iskier. Wstęgi rozchodzą się poprzez pojemność wzdłuż szkła z prędkością 1 centymetra w 60 nanosekundach (170 km/s). (Impuls wyzwalający musi mieć wystarczająco długi czas trwania, aby umożliwić jednemu streamerowi dotarcie do przeciwległej elektrody, w przeciwnym razie nastąpi błędne wyzwalanie.) Wyzwalanie można wzmocnić, przykładając impuls wyzwalający do „płaszczyzny odniesienia”, która może mieć postać metalowej opaski lub odbłyśnika przymocowanego do szkła, przewodzącej farby lub cienkiego drutu owiniętego wokół długości lampy. Jeśli napięcie kondensatora jest większe niż spadek napięcia między katodą a anodą, gdy wewnętrzne strumienie iskier zmostkują elektrody, kondensator rozładuje się przez zjonizowany gaz, ogrzewając ksenon do wystarczająco wysokiej temperatury dla emisji światła.
Wyzwalanie serii
Wyzwalanie seryjne jest bardziej powszechne w lampach błyskowych o dużej mocy, chłodzonych wodą, takich jak te stosowane w laserach . Przewody wysokiego napięcia transformatora wyzwalającego są połączone szeregowo z lampą błyskową (jeden przewód do elektrody, a drugi do kondensatora), dzięki czemu błysk przechodzi zarówno przez transformator, jak i lampę. Impuls wyzwalający tworzy iskrę wewnątrz lampy, bez wystawiania napięcia wyzwalającego na zewnątrz lampy. Zaletami są lepsza izolacja, bardziej niezawodne wyzwalanie i łuk, który ma tendencję do rozwijania się daleko od szkła, ale przy znacznie wyższych kosztach. Transformator wyzwalający szeregowo działa również jako cewka indukcyjna . Pomaga to kontrolować czas trwania błysku, ale zapobiega wykorzystywaniu obwodu w aplikacjach o bardzo szybkim rozładowaniu. Wyzwalanie może generalnie odbywać się przy niższym napięciu na kondensatorze niż jest to wymagane do wyzwalania zewnętrznego. Transformator wyzwalający staje się jednak częścią obwodu błyskowego i łączy obwód wyzwalający z energią błysku. Dlatego, ponieważ transformator wyzwalający ma bardzo niską impedancję, transformator, obwód wyzwalający i prostownik sterowany silikonem (SCR) muszą być w stanie wytrzymać bardzo wysokie prądy szczytowe, często przekraczające 1500 amperów.
Wyzwalanie napięciem simmera
Najmniej powszechną metodą jest wyzwalanie napięciem simmera. W tej technice napięcie kondensatora nie jest początkowo przykładane do elektrod, ale zamiast tego pomiędzy elektrodami utrzymywany jest strumień iskier wysokiego napięcia. Wysoki prąd z kondensatora jest dostarczany do elektrod za pomocą tyrystora lub iskiernika . Ten typ wyzwalania jest stosowany głównie w układach o bardzo szybkim czasie narastania , zwykle tych, które rozładowują się w reżimie mikrosekundowym, takich jak stosowane w szybkich fotografiach poklatkowych lub laserach barwnikowych . Gotujący się strumień iskier powoduje, że łuk rozwija się dokładnie w środku lampy, co znacznie wydłuża żywotność. Jeśli zewnętrzne wyzwalanie jest używane do bardzo krótkich impulsów, serpentyny mogą nadal pozostawać w kontakcie ze szkłem, gdy pełne obciążenie prądowe przechodzi przez rurę, powodując ablację ściany lub w ekstremalnych przypadkach pęknięcie lub nawet eksplozję lampy. Jednakże, ponieważ bardzo krótkie impulsy często wymagają bardzo wysokiego napięcia i niskiej pojemności, aby zapobiec zbyt dużemu wzrostowi gęstości prądu, niektóre mikrosekundowe lampy błyskowe są wyzwalane przez zwykłe „przepięcie”, to znaczy przez przyłożenie napięcia do elektrod, które jest znacznie wyższy niż próg samozapłonu lampy, przy użyciu iskiernika. Często stosuje się kombinację napięcia simmer i nadmiernego napięcia.
Techniki przedimpulsowe
Bardzo szybkie czasy narastania są często osiągane przy użyciu techniki przedimpulsowej. Ta metoda polega na przepuszczeniu przez lampę małego błysku tuż przed głównym błyskiem. Błysk ten ma znacznie niższą energię niż błysk główny (zwykle mniej niż 10%) i, w zależności od czasu trwania impulsu, jest dostarczany od kilku tysięcznych do kilku milionowych sekundy przed błyskiem głównym. Impuls wstępny podgrzewa gaz, wytwarzając słabą, krótkotrwałą poświatę, która jest wynikiem wolnych elektronów i zjonizowanych cząstek, które pozostają po wyłączeniu impulsu. Jeśli główny błysk jest inicjowany przed ponownym połączeniem tych cząstek, zapewnia to dobrą ilość zjonizowanych cząstek do wykorzystania przez główny błysk. To znacznie skraca czas narastania. Zmniejsza również falę uderzeniową i wytwarza mniej hałasu podczas pracy, znacznie wydłużając żywotność lampy. Jest szczególnie skuteczny w zastosowaniach o bardzo szybkim rozładowaniu, dzięki czemu łuk rozszerza się szybciej i lepiej wypełnia rurę. Jest bardzo często używany z napięciem simmer, a czasem z wyzwalaniem szeregowym, ale rzadko używany z wyzwalaniem zewnętrznym. W pompowaniu laserów barwnikowych najczęściej stosuje się techniki prepulsowe, co znacznie zwiększa wydajność konwersji . Wykazano jednak również, że zwiększa wydajność innych laserów o dłuższym czasie życia fluorescencji (pozwalając na dłuższe impulsy), takich jak Nd:YAG lub tytanowo-szafirowy , poprzez tworzenie impulsów o prawie prostokątnych kształtach fali .
Ablacyjne palniki błyskowe
Ablacyjne palniki błyskowe są wyzwalane przez podciśnienie. Ablacyjne palniki błyskowe są zwykle zbudowane z rurek kwarcowych i jednej lub obu elektrod wydrążonych, co umożliwia dołączenie pompy próżniowej w celu kontrolowania ciśnienia gazu. Elektrody lampy są połączone z naładowanym kondensatorem, a następnie gaz jest odsysany z lampy. Gdy gaz osiągnie wystarczająco niskie ciśnienie (często zaledwie kilka torów), losowo zjonizowane cząstki są w stanie przyspieszyć do prędkości wystarczających do rozpoczęcia wyrzucania elektronów z katody, gdy uderzają w jej powierzchnię, co powoduje lawinę Townsenda, która powoduje samoczynne -Lampa błyskowa. Przy tak niskich ciśnieniach wydajność błysku byłaby normalnie bardzo niska. Jednak z powodu niskiego ciśnienia cząstki mają miejsce na przyspieszenie do bardzo dużych prędkości, a siły magnetyczne rozszerzają łuk, tak że większość jego plazmy koncentruje się na powierzchni, bombardując szkło. Bombardowanie usuwa (odparowuje) duże ilości kwarcu z wewnętrznej ściany. Ta ablacja powoduje nagły, gwałtowny, zlokalizowany wzrost ciśnienia wewnętrznego lampy, zwiększając wydajność błysku do bardzo wysokich poziomów. Jednak ablacja powoduje znaczne zużycie lampy, osłabiając szkło i zazwyczaj wymagają one wymiany po bardzo krótkim okresie użytkowania.
Ablacyjne palniki błyskowe muszą być ponownie napełniane i odkurzane do odpowiedniego ciśnienia dla każdego błysku. Dlatego nie można ich używać do aplikacji o bardzo dużej powtarzalności. Ponadto zwykle wyklucza to stosowanie bardzo drogich gazów, takich jak krypton lub ksenon. Najczęściej używanym gazem w ablacyjnym palniku błyskowym jest powietrze , chociaż czasami używany jest również tani argon. Błysk zwykle musi być bardzo krótki, aby zapobiec przenoszeniu zbyt dużej ilości ciepła na szkło, ale błyski często mogą być krótsze niż zwykła lampa o porównywalnej wielkości. Błysk z jednej ablacyjnej lampy błyskowej może być również bardziej intensywny niż z wielu lamp. Z tych powodów najczęstszym zastosowaniem lamp jest pompowanie laserów barwnikowych.
Sterowanie zmienną szerokością impulsu
Ponadto tranzystor bipolarny z izolowaną bramką (IGBT) może być połączony szeregowo zarówno z transformatorem wyzwalającym, jak i lampą, co umożliwia regulację czasu trwania błysku. Stosowany do tego celu tranzystor IGBT musi być przystosowany do wysokiego prądu impulsowego, aby uniknąć uszkodzenia złącza półprzewodnikowego spowodowanego przetężeniem. Ten typ systemu jest często używany w systemach laserowych o dużej mocy średniej i może wytwarzać impulsy o długości od 500 mikrosekund do ponad 20 milisekund. Może być używany z dowolną techniką wyzwalania, taką jak zewnętrzna i szeregowa, i może wytwarzać impulsy fali prostokątnej. Może być nawet używany z napięciem simmer, aby wytworzyć „modulowaną” falę ciągłą o częstotliwości powtarzania powyżej 300 Hz. Z odpowiednio dużym otworem, chłodzonym wodą palnikiem błyskowym, można uzyskać kilka kilowatów średniej mocy wyjściowej.
Wymagania elektryczne
Wymagania elektryczne palnika błyskowego mogą się różnić w zależności od pożądanych wyników. Zwykła metoda polega na określeniu najpierw czasu trwania impulsu, maksymalnej ilości energii tolerowanej w tym czasie (energia wybuchu) oraz bezpiecznej ilości energii operacyjnej. Następnie wybierz gęstość prądu, która będzie emitować pożądane widmo, i pozwól, aby rezystancja lampy określiła niezbędną kombinację napięcia i pojemności do jego wytworzenia. Rezystancja w palnikach błyskowych jest bardzo zróżnicowana, w zależności od ciśnienia, kształtu, objętości martwej, gęstości prądu, czasu i czasu trwania błysku, i dlatego jest zwykle określana jako impedancja . Najpopularniejszym symbolem używanym do określenia impedancji lampy jest K o , który jest wyrażony w omach na pierwiastek kwadratowy amperów (omy (ampery 0,5 ).
K O służy do obliczenia ilości napięcia wejściowego i pojemności potrzebne do wydawania pożądane widma, kontrolując gęstość prądu. K O jest określony przez wewnętrzną średnicę, długość łuku, oraz rodzaju gazu lampy oraz, w mniejszym stopniu, ciśnienie napełniania. Rezystancja w palnikach błyskowych nie jest stała, ale szybko spada wraz ze wzrostem gęstości prądu. W 1965 John H. Goncz wykazał, że rezystywność plazmy w lampach błyskowych jest odwrotnie proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego gęstości prądu. W miarę rozwoju łuku lampa doświadcza okresu ujemnej rezystancji , powodując spadek zarówno rezystancji , jak i napięcia wraz ze wzrostem prądu. Dzieje się tak, dopóki plazma nie zetknie się z wewnętrzną ścianą. Kiedy tak się dzieje, napięcie staje się proporcjonalne do pierwiastka kwadratowego prądu, a rezystancja w plazmie staje się stabilna przez pozostałą część błysku. To właśnie ta wartość jest określana jako K o . Jednak w miarę rozwoju łuku gaz rozszerza się, a obliczenia dla K o nie uwzględniają objętości martwej, co prowadzi do mniejszego wzrostu ciśnienia. Dlatego każde obliczenie K o jest jedynie przybliżeniem impedancji lampy.
Widmo wyjściowe
Ksenon
Jak wszystkie zjonizowane gazy, ksenonowe palniki błyskowe emitują światło w różnych liniach widmowych . To jest to samo zjawisko, które nadaje neonom charakterystyczny kolor. Jednak neony emitują czerwone światło ze względu na wyjątkowo niskie gęstości prądu w porównaniu do tych obserwowanych w lampach błyskowych, co faworyzuje linie widmowe o dłuższych długościach fal. Wyższe gęstości prądu mają tendencję do faworyzowania krótszych długości fal. Światło ksenonu w neonowym znaku również jest raczej fioletowe. Widmo emitowane przez palniki błyskowe jest znacznie bardziej zależne od gęstości prądu niż od ciśnienia napełniania lub rodzaju gazu. Niskie gęstości prądu powodują emisję wąskiej linii widmowej na słabym tle ciągłego promieniowania. Ksenon ma wiele linii widmowych w zakresie UV, niebieskim, zielonym, czerwonym i IR. Niskie gęstości prądu powodują zielonkawo-niebieski błysk, wskazujący na brak znaczących żółtych lub pomarańczowych linii. Przy niskich gęstościach prądu większość ksenonu zostanie skierowana na niewidzialne linie widmowe IR w okolicach 820, 900 i 1000 nm. Niskie gęstości prądu dla palników błyskowych są zazwyczaj mniejsze niż 1000 A/cm 2 .
Wyższe gęstości prądu zaczynają powodować emisję ciągłą . Linie widmowe poszerzają się i stają się mniej dominujące, gdy światło jest wytwarzane w całym widmie, zwykle osiągając szczyt lub „wyśrodkowane” na określonej długości fali. Optymalną wydajność wyjściową w zakresie widzenia uzyskuje się przy gęstości, która sprzyja „promieniowaniu ciała szarego” (łuk, który wytwarza głównie emisję ciągłą, ale nadal jest w większości półprzezroczysty dla własnego światła; efekt podobny do światła słonecznego, gdy przechodzi przez chmurę) . W przypadku ksenonu promieniowanie ciała szarego jest wyśrodkowane w pobliżu zieleni i tworzy odpowiednią kombinację dla światła białego . Promieniowanie Greybody jest wytwarzany przy gęstości powyżej 2400 A / cm 2 .
Gęstości prądu, które są bardzo wysokie, zbliżają się do 4000 A/cm 2 , mają tendencję do faworyzowania promieniowania ciała doskonale czarnego . Linie widmowe prawie znikają, gdy dominuje promieniowanie kontinuum, a centrum wyjściowe przesuwa się w kierunku ultrafioletu. Gdy gęstość prądu stanie się jeszcze wyższa, wizualnie widmo wyjściowe ksenonu zacznie osadzać się na radiatorze ciała doskonale czarnego o temperaturze barwowej 9800 kelwinów (raczej błękitny odcień bieli). Z wyjątkiem przypadków, w których potrzebne jest intensywne światło UV, takie jak odkażanie wody, promieniowanie ciała doskonale czarnego jest zwykle niepożądane, ponieważ łuk staje się nieprzezroczysty, a większość promieniowania z łuku może zostać pochłonięta przed dotarciem do powierzchni, pogarszając wydajność wyjściową.
Ze względu na wysokowydajną, białą moc wyjściową ksenon jest szeroko stosowany w zastosowaniach fotograficznych, pomimo wysokich kosztów. W laserach zwykle preferowana jest emisja linii widmowej, ponieważ te linie mają tendencję do lepszego dopasowania do linii absorpcyjnych mediów laserowych. Krypton jest również sporadycznie używany, choć jest jeszcze droższy. Przy niskich gęstościach prądu wyjściowa linia widmowa kryptonu w zakresie bliskiej podczerwieni jest lepiej dopasowana do profilu absorpcji neodymowych nośników laserowych niż emisja ksenonu i bardzo ściśle odpowiada wąskiemu profilowi absorpcji Nd:YAG. Żadna z linii spektralnych ksenonu nie pasuje do linii absorpcyjnych Nd:YAG, więc podczas pompowania Nd:YAG z ksenonem należy zastosować promieniowanie ciągłe.
Krypton i inne gazy
Wszystkie gazy wytwarzają linie widmowe, które są specyficzne dla gazu, nałożone na tło promieniowania ciągłego. W przypadku wszystkich gazów niskie gęstości prądu wytwarzają głównie linie widmowe, przy czym najwyższa moc wyjściowa jest skoncentrowana w bliskiej podczerwieni między 650 a 1000 nm. Najsilniejsze szczyty kryptonu to około 760 i 810 nm. Argon ma wiele silnych pików przy 670, 710, 760, 820, 860 i 920 nm. Neon ma szczyty w okolicach 650, 700, 850 i 880 nm. Gdy gęstości prądu stają się wyższe, wyjście promieniowania kontinuum wzrośnie bardziej niż promieniowanie linii widmowej w tempie 20% większym, a środek wyjścia przesunie się w kierunku widma widzialnego. Przy gęstości prądu ciała szarego występuje tylko niewielka różnica w widmie emitowanym przez różne gazy. Przy bardzo wysokich gęstościach prądu, wszystkie gazy zaczną działać jako promienniki ciała doskonale czarnego, z widmowymi wyjściami przypominającymi niebieskiego olbrzyma , wyśrodkowany w promieniowaniu UV.
Cięższe gazy wykazują wyższą odporność, a zatem mają wyższą wartość K o . Impedancja, definiowana jako opór wymagany do zamiany energii na pracę, jest wyższa dla cięższych gazów i jako taka cięższe gazy są znacznie bardziej wydajne niż lżejsze. Hel i neon są zbyt lekkie, aby wytworzyć wydajny błysk. Krypton może być tak dobry, jak 40%, ale wymaga do tego 70% wzrostu ciśnienia w stosunku do ksenonu. Argon może być do 30% wydajny, ale wymaga jeszcze większego wzrostu ciśnienia. Przy tak wysokich ciśnieniach spadek napięcia między elektrodami, wytworzony przez streamer iskier, może być większy niż napięcie kondensatora. Lampy te często potrzebują „napięcia doładowania” podczas fazy wyzwalania, aby przezwyciężyć wyjątkowo wysoką impedancję wyzwalania.
Azot w postaci powietrza był używany w lampach błyskowych w domowych laserach barwnikowych, ale obecny azot i tlen wchodzą w reakcje chemiczne z elektrodami i samymi sobą, powodując przedwczesne zużycie i konieczność dostosowania ciśnienia dla każdego błysku.
Przeprowadzono pewne badania dotyczące mieszania gazów w celu zmiany mocy widmowej. Wpływ na widmo wyjściowe jest znikomy, ale wpływ na wydajność jest świetny. Dodanie lżejszego gazu tylko zmniejszy wydajność cięższego.
Produkcja lekka
Gdy impuls prądu przepływa przez rurkę, jonizuje atomy, powodując ich przeskoczenie na wyższy poziom energii. W plazmie łukowej znajdują się trzy rodzaje cząstek, składające się z elektronów , dodatnio zjonizowanych atomów i neutralnych atomów . W dowolnym momencie błysku zjonizowane atomy stanowią mniej niż 1% plazmy i wytwarzają całe emitowane światło. Gdy rekombinują z utraconymi elektronami, natychmiast wracają do niższego stanu energetycznego, uwalniając w tym procesie fotony. Metody przekazywania energii występują na trzy różne sposoby, zwane przejściami „związany-związany”, „wolny-związany” i „wolny-wolny”.
W plazmie jony dodatnie przyspieszają w kierunku katody, podczas gdy elektrony przyspieszają w kierunku anody. Atomy obojętne poruszają się w kierunku anody wolniej, wypełniając pewną zlokalizowaną różnicę ciśnień wytworzoną przez jony. Przy normalnym ciśnieniu ruch ten odbywa się na bardzo krótkie odległości, ponieważ cząstki oddziałują i zderzają się ze sobą, a wymieniając elektrony, zmieniają kierunek. Tak więc podczas impulsu atomy obojętne stale jonizują się i rekombinują, za każdym razem emitując foton, przekazując elektrony z katody do anody. Im większa liczba przejść jonowych dla każdego elektronu; im lepsza będzie wydajność konwersji , więc dłuższe rury lub wyższe ciśnienia pomagają zwiększyć wydajność lampy. Podczas impulsu efekt naskórkowości powoduje, że wolne elektrony gromadzą się w pobliżu wewnętrznej ściany, tworząc otoczkę elektronową wokół plazmy. To sprawia, że obszar jest elektroujemny i pomaga utrzymać go w chłodzie. Efekt skórny zwiększa również indukcyjność poprzez indukcję prądów wirowych w centralnej plazmie.
Przejścia związane z wiązaniem występują, gdy zderzają się jony i neutralne atomy, przenosząc elektron z atomu na jon. Ta metoda dominuje przy niskich gęstościach prądu i jest odpowiedzialna za wytwarzanie linii widmowej. Swobodne przejścia mają miejsce, gdy jon wychwytuje wolny elektron. Ta metoda wytwarza emisję ciągłą i jest bardziej widoczna przy wyższych gęstościach prądu. Część kontinuum powstaje również, gdy elektron przyspiesza w kierunku jonu, zwanych przejściami swobodnymi, wytwarzając promieniowanie bremsstrahlung . Promieniowanie Bremsstrahlung wzrasta wraz ze wzrostem gęstości energii i powoduje przesunięcie w kierunku niebieskiego i ultrafioletowego końca widma.
Intensywność i czas trwania błysku
Jedynym rzeczywistym ograniczeniem elektrycznym tego, jak krótki może być impuls, jest indukcyjność całego układu , w tym kondensatora, przewodów i samej lampy. Błyski krótkoimpulsowe wymagają zminimalizowania całej indukcyjności. Zwykle odbywa się to za pomocą specjalnych kondensatorów, najkrótszych dostępnych przewodów lub przewodów elektrycznych o dużej powierzchni, ale cienkich przekrojach. W przypadku bardzo szybkich systemów można zastosować przewody osiowe o niskiej indukcyjności, takie jak rurki miedziane, druty z rdzeniem z tworzywa sztucznego, a nawet wydrążone elektrody, aby zmniejszyć indukcyjność całego systemu. Lasery barwnikowe wymagają bardzo krótkich impulsów i czasami używają osiowych lamp błyskowych, które mają pierścieniowy przekrój poprzeczny o dużej średnicy zewnętrznej, elektrody w kształcie pierścienia i wydrążony rdzeń wewnętrzny, dzięki czemu zarówno niższa indukcyjność, jak i ogniwo barwnika mogą być umieszczone jak oś środek lampy.
W przeciwieństwie do tego, zmiany napięcia wejściowego lub pojemności nie mają wpływu na czas rozładowania, chociaż mają wpływ na gęstość prądu. Wraz ze skróceniem czasu trwania błysku energia elektryczna zostaje skoncentrowana w krótszych impulsach, więc gęstość prądu wzrośnie. Kompensacja tego zwykle wymaga obniżania pojemności w miarę zmniejszania się czasu trwania impulsu, a następnie proporcjonalnego podnoszenia napięcia w celu utrzymania wystarczająco wysokiego poziomu energii. Jednak wraz ze zmniejszaniem się czasu trwania impulsu zmniejsza się również ocena „energii wybuchu” lampy, więc poziom energii musi również zostać zmniejszony, aby uniknąć zniszczenia lampy.
Największym ograniczeniem mechanicznym jest wielkość obciążenia, jakie może wytrzymać szkło. Nawet jeśli ilość zużywanej energii ( dżuli ) pozostaje stała, moc elektryczna ( moc ) wzrośnie odwrotnie proporcjonalnie do skrócenia czasu rozładowania. Dlatego energia musi być zmniejszana wraz z czasem trwania impulsu, aby utrzymać poziom mocy impulsu przed zbyt wysokim wzrostem. Szkło kwarcowe (grubość 1 milimetra na 1 sekundę wyładowania) zwykle może wytrzymać maksymalnie 160 watów na centymetr kwadratowy powierzchni wewnętrznej. Inne okulary mają znacznie niższy próg. Niezwykle szybkie systemy, z indukcyjnością poniżej krytycznego tłumienia (0,8 mikrohenów), zwykle wymagają diody bocznikowej na kondensatorze, aby zapobiec uszkodzeniu lampy przez odwrócenie prądu (dzwonienie). Jeśli impulsowi pozwoli się przebić przez lampę, wydłuży to błysk, więc dioda wyłapuje dzwonienie, umożliwiając lampie wyłączenie się we właściwym czasie.
Ograniczenia dla długich czasów trwania impulsów to liczba elektronów przeniesionych do anody, rozpylanie spowodowane bombardowaniem jonami na katodzie oraz gradienty temperatury szkła. Impulsy, które są zbyt długie, mogą odparować duże ilości metalu z katody, podczas gdy przegrzanie szkła spowoduje jego wzdłużne pękanie. W przypadku pracy ciągłej ograniczeniem jest chłodzenie . Czasy trwania wyładowań dla zwykłych lamp błyskowych wahają się od 0,1 mikrosekundy do dziesiątek milisekund i mogą mieć częstotliwość powtarzania setek herców . Czas trwania błysku można dokładnie kontrolować za pomocą cewki indukcyjnej .
Błysk, który emanuje z ksenonowej lampy błyskowej, może być tak intensywny, że może zapalić łatwopalne materiały w niewielkiej odległości od lampy. Nanorurki węglowe są szczególnie podatne na ten spontaniczny zapłon, gdy są wystawione na światło z palnika błyskowego. Podobne efekty można wykorzystać do stosowania w zabiegach estetycznych lub medycznych, znanych jako zabiegi intensywnego światła pulsacyjnego (IPL). IPL może być stosowany do zabiegów takich jak usuwanie owłosienia oraz niszczenie zmian lub znamion .
Dożywotni
Żywotność palnika błyskowego zależy zarówno od poziomu energii użytej przez lampę, proporcjonalnie do jej energii wybuchu, jak i od czasu trwania impulsu lampy. Awarie mogą być katastrofalne, powodując pęknięcie lampy, lub mogą być stopniowe, zmniejszając wydajność lampy poniżej użytecznej oceny.
Katastrofalna awaria
Katastrofalna awaria może wystąpić z dwóch oddzielnych mechanizmów: energii i ciepła . Gdy zużywa się zbyt dużo energii na czas trwania impulsu, może wystąpić strukturalne uszkodzenie bańki szklanej. Palniki błyskowe wytwarzają łuk elektryczny zawarty w szklanej rurce. W miarę rozwoju łuku tworzy się naddźwiękowa fala uderzeniowa , biegnąca promieniowo od środka łuku i uderzająca w wewnętrzną ściankę rury. Jeśli poziom energii jest wystarczająco niski, usłyszysz tylko stuknięcie w szybę. Jednakże, jeśli zastosowany poziom energii jest równy wartości „energii wybuchu” lampy, uderzająca fala uderzeniowa rozbije szkło, rozrywając rurę. Powstała eksplozja tworzy głośną, dźwiękową falę uderzeniową i może rzucić rozbite szkło o kilka stóp. Energia wybuchu jest obliczana poprzez pomnożenie wewnętrznej powierzchni lampy pomiędzy elektrodami przez moc obciążającą szkła. Obciążenie mocą zależy od rodzaju i grubości szkła oraz zastosowanej metody chłodzenia. Obciążenie mocą mierzy się w watach na centymetr kwadratowy. Jednakże, ponieważ poziom mocy impulsowej wzrasta wraz ze skróceniem czasu trwania błysku, energia wybuchu musi być następnie zmniejszana wprost proporcjonalnie do pierwiastka kwadratowego czasu wyładowania.
Awaria z powodu ciepła jest zwykle spowodowana zbyt długim czasem trwania impulsu, wysokimi średnimi poziomami mocy lub nieodpowiednim rozmiarem elektrody. Im dłuższy puls; tym więcej jego intensywnego ciepła zostanie oddane do szkła. Kiedy wewnętrzna ścianka lampy staje się zbyt gorąca, podczas gdy zewnętrzna ściana jest nadal zimna, ten gradient temperatury może spowodować pęknięcie lampy. Podobnie, jeśli elektrody nie mają wystarczającej średnicy, aby wytrzymać prądy szczytowe, mogą wytwarzać zbyt duży opór, szybko się nagrzewając i rozszerzając termicznie . Jeśli elektrody nagrzewają się znacznie szybciej niż szkło, lampa może pęknąć, a nawet rozbić się na końcach.
Stopniowa awaria
Im bliżej energii wybuchu palnik błyskowy działa, tym większe jest ryzyko katastrofalnej awarii. Przy 50% energii wybuchu lampa może wytworzyć kilka tysięcy błysków przed wybuchem. Przy 60% energii wybuchu lampa zwykle ulega awarii w mniej niż stu. Jeśli lampa pracuje poniżej 30% energii wybuchu, ryzyko katastrofalnej awarii staje się bardzo niskie. Metody awarii stają się wtedy tymi, które zmniejszają wydajność wyjściową i wpływają na zdolność wyzwalania lampy. Procesy mające na nie wpływ to rozpylanie i ablacja ściany wewnętrznej.
Rozpylanie występuje, gdy poziom energii jest bardzo niski, poniżej 15% energii wybuchu lub gdy czas trwania impulsu jest bardzo długi. Sputter to odparowanie metalu z katody, który ponownie osadza się na ściankach lampy, blokując strumień świetlny. Ponieważ katoda jest bardziej emisyjna niż anoda , lampa błyskowa jest spolaryzowana, a nieprawidłowe podłączenie lampy do źródła zasilania szybko ją zniszczy. Jednak nawet przy prawidłowym podłączeniu stopień rozpylania może się znacznie różnić w zależności od lampy. Dlatego niemożliwe jest dokładne przewidzenie czasu życia przy niskich poziomach energii.
Przy wyższych poziomach energii ablacja ścian staje się głównym procesem zużycia. Łuk elektryczny powoli eroduje wewnętrzną ściankę rury, tworząc mikroskopijne pęknięcia, które nadają szkłu wygląd matowego szkła. Ablacja uwalnia tlen ze szkła, zwiększając ciśnienie poza dopuszczalny poziom. Powoduje to problemy z wyzwalaniem, znane jako „ jitter ”. Powyżej 30% ablacja może spowodować zużycie wystarczające do rozerwania lampy. Jednak przy poziomach energii powyżej 15%, żywotność można obliczyć z dość dużą dokładnością.
W przypadku eksploatacji poniżej 30% energii wybuchu żywotność palnika błyskowego wynosi zwykle od kilku milionów do dziesiątek milionów błysków.
Aplikacje
Ponieważ czas trwania błysku emitowanego przez ksenonową lampę błyskową można dokładnie kontrolować, a ze względu na dużą intensywność światła, ksenonowe lampy błyskowe są powszechnie używane jako stroboskopowe światła fotograficzne . Ksenonowe lampy błyskowe są również używane w fotografii z bardzo dużą szybkością lub „stop-motion” , która została zapoczątkowana przez Harolda Edgertona w latach 30. XX wieku. Ponieważ mogą generować jasne, przykuwające uwagę błyski przy stosunkowo niewielkim, ciągłym poborze energii elektrycznej, są również stosowane w samolotowych światłach ostrzegawczych , oświetleniu pojazdów awaryjnych , urządzeniach powiadamiania o alarmie przeciwpożarowym ( strobe klaksonu ), powietrznych radiolatarniach antykolizyjnych i innych podobnych. Aplikacje.
W stomatologii stosuje się go w urządzeniach typu „light box” do aktywowania światłem utwardzania różnych regeneracyjnych i pomocniczych żywic światłoutwardzalnych (np. Megaflash mini, Uni XS i inne).
Ze względu na ich wysoką intensywność i względną jasność przy krótkich długościach fal (rozchodzących się w ultrafiolet ) i krótkich szerokościach impulsów, lampy błyskowe idealnie nadają się również jako źródła światła do pompowania atomów w laserze do stanów wzbudzonych, gdzie mogą być stymulowane do emitowania spójnego , monochromatycznego światła . Właściwy dobór zarówno gazu wypełniającego, jak i gęstości prądu ma kluczowe znaczenie, tak aby maksymalna wypromieniowana energia wyjściowa była skoncentrowana w pasmach najlepiej pochłanianych przez medium laserowe ; np. palniki błyskowe kryptonowe są bardziej odpowiednie niż palniki ksenonowe do pompowania laserów Nd:YAG , ponieważ emisja kryptonu w bliskiej podczerwieni jest lepiej dopasowana do widma absorpcyjnego Nd:YAG.
Lampy błyskowe ksenonowe zostały wykorzystane do wytworzenia intensywnego błysku białego światła, którego część jest pochłaniana przez szkło Nd: szkło, które wytwarza moc lasera do inercyjnej fuzji termojądrowej . W sumie około 1 do 1,5% energii elektrycznej dostarczanej do lamp błyskowych jest zamieniane na użyteczne światło laserowe do tego zastosowania.
Światło impulsowe (PL) to technika odkażania powierzchni poprzez zabijanie mikroorganizmów za pomocą impulsów o intensywnym szerokim spektrum, bogatym w światło UV-C. UV-C to część widma elektromagnetycznego odpowiadająca pasmu między 200 a 280 nm . Światło pulsacyjne współpracuje z lampami ksenonowymi, które mogą wytwarzać błyski kilka razy na sekundę. Roboty dezynfekujące wykorzystują pulsacyjne światło UV.
Ostatnim zastosowaniem lamp błyskowych jest utwardzanie fotoniczne .
Historia
Lampa błyskowa została wynaleziona przez Harolda Edgertona w latach 30. XX wieku jako środek do robienia ostrych zdjęć poruszających się obiektów. W badaniach naukowych lampy błyskowe były używane głównie do lamp stroboskopowych, ale w końcu zaczęły zastępować lampy błyskowe chemiczne i proszkowe oraz lampy błyskowe w fotografii głównego nurtu.
Ponieważ łuki elektryczne można było wytwarzać znacznie szybciej niż szybkości migawki mechanicznej, wczesne szybkie zdjęcia były robione z wyładowaniem łuku elektrycznego na świeżym powietrzu, zwanym fotografowaniem iskrowym, pomagającym usunąć rozmycie z poruszających się obiektów. Odbywało się to zwykle przy otwartej migawce w ciemnym lub słabo oświetlonym pomieszczeniu, aby uniknąć prześwietlenia filmu, oraz przy użyciu metody synchronizacji lampy błyskowej z fotografowanym wydarzeniem. Najwcześniejsze znane zastosowanie fotografii iskrowej zaczęło się od Henry'ego Foxa Talbota około 1850 roku. W 1886 roku Ernst Mach użył iskry na wolnym powietrzu do sfotografowania rozpędzonego pocisku, ujawniając fale uderzeniowe, które wytwarzał przy prędkościach naddźwiękowych. Systemy iskier na wolnym powietrzu były dość łatwe do zbudowania, ale były nieporęczne, miały bardzo ograniczoną moc świetlną i wytwarzały głośne dźwięki porównywalne z wystrzałem.
W 1927 roku Harold Edgerton zbudował swoją pierwszą lampę błyskową w Massachusetts Institute of Technology . Chcąc sfotografować ruch silnika w żywych szczegółach, bez rozmycia, Edgerton postanowił ulepszyć proces fotografowania iskrowego, używając do wytwarzania światła prostownika rtęciowego zamiast wyładowania na wolnym powietrzu. Był w stanie osiągnąć czas trwania błysku 10 mikrosekund i był w stanie sfotografować poruszający się silnik, jakby „zatrzymał się w czasie”.
Zainteresowanie jego kolegi nową lampą błyskową szybko skłoniło Edgertona do ulepszenia projektu. Wydajność lamp rtęciowych była ograniczona przez najchłodniejszą część lampy, co powodowało, że działały lepiej, gdy były bardzo gorące, ale słabiej, gdy były zimne. Edgerton postanowił zamiast tego spróbować gazu szlachetnego , czując, że nie będzie on tak zależny od temperatury jak rtęć, i w 1930 r. zatrudnił firmę General Electric do skonstruowania kilku lamp przy użyciu argonu . Rurki argonowe były znacznie bardziej wydajne, były znacznie mniejsze i mogły być montowane w pobliżu reflektora, skupiając ich moc wyjściową. Powoli projektanci kamer zaczęli dostrzegać nową technologię i zaczęli ją akceptować. Edgerton otrzymał swoje pierwsze duże zamówienie na stroboskopy od firmy Kodak w 1940 roku. Później odkrył, że ksenon był najbardziej wydajnym ze szlachetnych gazów, wytwarzając widmo bardzo zbliżone do światła dziennego, a ksenonowe lampy błyskowe stały się standardem w większości dużych fotografii zestawy. Dopiero w latach 70. jednostki stroboskopowe stały się na tyle przenośne, aby można je było stosować w zwykłych kamerach.
W 1960 roku, po wynalezieniu lasera rubinowego przez Theodore'a Maimana, pojawiło się nowe zapotrzebowanie na lampy błyskowe do stosowania w laserach, a nowe zainteresowanie wzbudziły badania nad lampami.
Bezpieczeństwo
Palniki błyskowe działają pod wysokim napięciem , a prądy są wystarczająco wysokie, aby były śmiertelne. W pewnych warunkach wstrząsy tak niskie jak 1 dżul były zgłaszane jako śmiertelne. Energia zmagazynowana w kondensatorze może pozostać zaskakująco długo po odłączeniu zasilania. Lampa błyskowa zwykle wyłącza się, zanim kondensator całkowicie się rozładowuje i może odzyskać część swojego ładunku w procesie zwanym „ absorpcją dielektryczną ”. Ponadto niektóre rodzaje systemów ładowania same mogą być równie śmiercionośne. Napięcie wyzwalające może wywołać bolesny wstrząs, zwykle niewystarczający do zabicia, ale często może zaskoczyć osobę, która wpadnie lub dotknie czegoś bardziej niebezpiecznego. Kiedy osoba jest naładowana wysokim napięciem, iskra może przeskoczyć , dostarczając wysoki prąd kondensatora bez dotykania czegokolwiek.
Palniki działają pod wysokim ciśnieniem i wiadomo, że wybuchają, wytwarzając gwałtowne fale uderzeniowe. „Energia wybuchu” lampy błyskowej (ilość energii, która zniszczy ją w zaledwie kilku błyskach) jest dobrze zdefiniowana i aby uniknąć katastrofalnej awarii, zaleca się, aby nie używać więcej niż 30% energii wybuchu. Palniki powinny być osłonięte za szkłem lub we wnęce reflektora. Jeśli nie, należy nosić ochronę oczu i uszu.
Lampy błyskowe wytwarzają bardzo intensywne błyski, często szybciej niż oko może zarejestrować i mogą nie wydawać się tak jasne, jak są. Szkło kwarcowe przepuszcza prawie wszystkie długo- i krótkofalowe promieniowanie UV, w tym bakteriobójcze, i może stanowić poważne zagrożenie dla oczu i skóry. To promieniowanie ultrafioletowe może również wytwarzać duże ilości ozonu , który może być szkodliwy dla ludzi, zwierząt i sprzętu.
Wiele aparatów kompaktowych ładuje kondensator lampy błyskowej natychmiast po włączeniu, a niektóre nawet po włożeniu baterii. Samo włożenie baterii do aparatu może spowodować, że kondensator stanie się niebezpieczny lub przynajmniej nieprzyjemny na kilka dni. Zaangażowana energia jest również dość znacząca; kondensator 330 mikrofaradów naładowany do 300 woltów (powszechne wartości występujące w kamerach) przechowuje prawie 15 dżuli energii.
Kultura popularna
W książce The Andromeda Strain i filmie z 1971 roku , specjalne narażenie na ksenonowe lampy błyskowe zostało użyte do wypalenia zewnętrznych warstw nabłonka ludzkiej skóry jako środek antyseptyczny, aby wyeliminować wszelkie możliwe dostępy bakterii dla osób pracujących w ekstremalnych, ultraczystych warunkach. środowisko. (W książce użyto terminu „ultraflash”; film określił aparat jako „xenon flash”).
Animacja
Rama 1: Tuba jest ciemna.
Ramka 2: Impuls wyzwalający jonizuje gaz, świecąc słabym, niebieskim światłem. Strumienie iskier tworzą się z każdej elektrody, zbliżając się do siebie wzdłuż wewnętrznej powierzchni szklanej rurki.
Ramka 3: Serpentyny Spark łączą się i odsuwają od szkła, a tunel plazmowy tworzy się, umożliwiając przepływ amperów.
Ramka 4: Prąd kondensatora zaczyna uciekać, ogrzewając otaczający ksenon.
Ramka 5: Gdy rezystancja spada, spadki napięcia i prąd wypełnia rurę, podgrzewając ksenon do stanu plazmy.
Ramka 6: W pełni nagrzana, rezystancja i napięcie stabilizują się w łuk, a pełne obciążenie prądowe przepływa przez rurę, powodując, że ksenon emituje błysk światła.
Zobacz też
- Lampa błyskowa (fotografia)
- Lista źródeł światła
- Latarnia stroboskopowa
- Światło stroboskopowe
- Błysk w szczelinie powietrznej