Источники и приемники излучения - Ишанин Г.Г.
ISBN 5-7325-0164-9
Скачать (прямая ссылка):
Лампы накаливания с галогенным циклом имеют срок службы в два-три раза больший, чем обычные лампы, а при одинаковом сроке службы имеют более высокую световую отдачу и меньшие размеры тела накала. Температуру нити можно довести до 3400 К (Гпл = 3600 к).
В настоящее время созданы и газоразрядные лампы с галогенным циклом, где использование последнего позволило наряду с увеличением светоотдачи лампы значительно улучшить спектральную характеристику излучаемого света. Исследуется возможность применения фтора, что позволит приблизить температуру спирали к температуре плавления вольфрама и увеличить световую отдачу на 50%.
Колбы ламп изготавливают из кварца или тугоплавкого стекла, так как для обеспечения галогенного цикла они должны нагреваться до 573 К.
10
Рис. 1.4. Схема включения штифта Нернста
О 2 4 6 8Z,MK
Рнс. 1.5. Спектр излучения штифта Нернста
Обозначают галогенные лампы аналогично лампам накаливания для оптических приборов: К — кварцевая; Г — галогенная; Д — дифференциального излучения; К — с концентрированным телом накала; М — малогабаритная; МН — миниатюрная; СМ — самолетная; О — с отогнутыми концами; Т — термоизлучатель.
Штифт Нернста, силитовый излучатель, темные излучатели, трубчатые кварцевые излучатели. Чтобы получить ИК-излучение, используют излучатели специальных конструкций.
Штифт Нернста изготавливают в виде цилиндрика диаметром от 1 до 3 мм и длиной до 30 мм из оксидно-керамической массы, состоящей из окислов циркония и иттрия. К концам цилиндрика припаивают электроды из платиновых проволочек.
Нагревается штифт проходящим через него током. Электрическая схема включения штифта Нернста показана на рис. 1.4. Поскольку штифт Нернста в холодном состоянии является диэлектриком, то его предварительно разогревают при помощи специальной спирали. Штифт потребляет ток до 1 А при напряжении питания 130—220 В.
Для уменьшения потерь штифт, как правило, помещают в кожух, в котором монтируется окно из материала, прозрачного для заданной области излучения. Температура нагрева штифта Нернста достигает 2000 К. На рис. 1.5 представлен спектр излучения штифта Нернста.
Силитовый излучатель (глобар) представляет собой стержень из карбида кремния, нагреваемый электрическим током. Обычно диаметр глобара 6—S мм, а длина — около 250 мм. Однако иногда глобары выполняют длиной до 1 м. Рабочая температура глобаров 1200—1300 К. Часто глобары покрывают защитным слоем двуокиси тория, что позволяет повысить их рабочую температуру до 2273 К. При температуре 1773 К и выше глобар излучает, как серое тело (рис. 1,6). Штифт Нернста и глобар
11
применяют для получения ИК-излу-чения в спектральных приборах.
Темные излучатели являются ИК-источниками и представляют собой металлические трубки из
0 ^ 8 12 Х,мк жаропрочной (хромо-никелевой) ста-
Рис. 1.6. Коэффициент тепло- ли с коэффициентом теплового из-вого излучения глобара лучения 8 = 0,95. Трубку запол-
няют керамикой, внутри которой помещают нагреватель. Рабочая температура 1000 К. Средняя мощность излучения около 1 кВт на 1 м длины трубки.
Трубчатые кварцевые излучатели появились в 1955 г. ИК-излучатели этого типа устроены следующим образом. На тонкий кварцевый стержень навивают спираль из хромоникелевой стали. На стержень надевают трубку из кварца, которая нагревается спиралью до 1400 К. Срок службы таких ламп достигает 5000 ч. Первая отечественная трубчатая кварцевая лампа была изготовлена в виде трубки из кварцевого стекла диаметром 10 мм, длиной 370 мм с температурой 723 К.
Темные и трубчатые кварцевые излучатели используют в качестве нагревательных элементов.
§ 1.2. Люминесцентные и газоразрядные источники излучения
Люминесценцией называют излучение вещества сверх его теплового излучения при длительности, большей 10"10 с, за счет подводимой к нему в той или иной форме энергии. При этом осуществляются непосредственно резонансные переходы возбужденных атомов в невозбужденное состояние. В зависимости от способа возбуждения атомов различают следующие виды люминесценции:
фотолюминесценцию, при которой атом возбуждается квантами поглощенного излучения оптической части спектра; этот вид широко применяют в источниках света, в которых ультрафиолетовые потоки излучения при помощи люминофора преобразуются в излучение видимой части спектра;
рентгенолюминесценцию — возбуждение, производимое квантами поглощенных рентгеновских лучей;
катодолюминесценцию — возбуждение, производимое за счет кинетической энергии электронов, бомбардирующих люминофор или молекулы газов (например, излучение в электронно-лучевых трубках);
электролюминесценцию — возбуждение, производимое переменным электрическим полем;
хемилюминесценцию — для возбуждения используется химическая энергия;
биолюминесценцию — для возбуждения используется биологическая энергия.
12
Из всего разнообразия люминесцентных источников здесь рассматриваются лишь фотолюминесцентные как наиболее перспективные для применения в оптико-электронных приборах.
Газоразрядные источники излучения — это приборы, в которых излучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов, паров металла или их смесей. Очень часто указанные источники называют газоразрядными лампами. Следует иметь в виду, что последнее понятие уже первого, так как лампами принято называть источники, использующиеся преимущественно как источник света.
