Министерство науки и высшего образования российской федерации
федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«Национальный исследовательский томский политехнический университет»
Инженерная школа новых производственных технологий
Обеспечивающее подразделение: Отделение материаловедения
Направление: 12.03.02 Оптотехника
ОТЧЁТ
ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №2
Изучение спектрального состава излучения и временных параметров импульсного разряда дисциплина " Физические основы источников излучения"
Выполнила:
студентка группы _________________
Проверил:
к.ф-м.н., доцент ОМ, ИШНПТ _________________ С.А. Степанов
Томск - 2023
Цель работы:
Изучить электрическую схему питания импульсных газоразрядных ламп;
Провести измерение спектрально-кинетических параметров импульсного разряда;
Изучить и освоить способы управления параметрами импульсного разряда;
Изучить зависимость спектрально-кинетических параметров импульсного разряда от мощности.
Основные понятия и определения.
Электрические разряды (токи) в газах делятся на две большие группы в соответствии с механизмом пробоя. Разряды низкого давления (рd до 200 мм. рт. ст. см, где р- давление газа, d- расстояние между электродами), обусловленные механизмом Таунсенда-Роговского (развитие электронных лавин) и высокого давления (свыше 200 мм.рт.ст.см), обусловленные стримерным механизмом пробоя.
Пробой газа при давлениях, близких к атмосферному, охватывает широкий класс переходных процессов электрического разряда в газах. В зависимости от длины разрядного промежутка, давления газа и величины и длительности, и формы напряжения питания формы пробое подразделяются на несколько типов:
пробой типа А - пробой при малых превышениях статического пробивного напряжения и небольших искровых промежутках между электродами (пробивное напряжение до сотен киловольт), слабой неоднородности поля и внешней ионизации (так называемый короткий статический пробой);
пробой типа В - статический пробой длинных разрядных промежутков (типа молнии) с неоднородным распределением электрического поля;
пробой типа С - импульсный пробой (пробой в результате кратковременного приложения к газоразрядному промежутку импульса напряжения, намного превышающего значение напряжения статического пробоя);
пробой типа Д - высокочастотный электрический пробой с частотой колебания напряжения сопоставимым с частотой столкновения частиц газа;
пробой типа Е - пробой при интенсивной ионизации газоразрядного промежутка вспомогательным источником импульсного высокого напряжения.
Пробои типа А, В, С характеризуются в зависимости от длины разрядного промежутка и давления газа разными механизмами возникновения токопроводящего канала от механизма Таунсенда-Роговского до стримерного с промежуточными стадиями формирования мощных электронных лавин, переходящих в стример. Время формирования разряда изменяется от 10-5 до 10-8 секунды.
В импульсных источниках света используется в основном пробой типа Е, основанного на использовании соединенного с накопительным конденсатором искрового промежутка (конденсированная искра). Сильноточный разряд между основными токоведущими электродами формируется с помощью тонкого вспомогательного канала пробоя, создаваемого импульсом высокого (~10-30 кВ) напряжения от вспомогательного маломощного источника (обычно импульсного трансформатора).
Импульсная лампа представляет собой стеклянную (или кварцевую) трубку большой длины и относительно малого диаметра. При подаче импульсного напряжения вспомогательный канал обычно проходит по внутренней поверхности трубки. Благодаря включению участка поверхностного пробоя, основанного на взаимодействии с статическими зарядами на стенках, существенно снижается напряжение вспомогательного импульса, требуемое для перекрытия большого расстояния между основными электродами (см. рис. 1). Ввиду малой мощности и кратковременности вспомогательного импульса высокого напряжения вспомогательный пробой сам по себе не приводит газовый промежуток импульсной лампы (ИЛ) в состояние высокой проводимости. Поскольку под “пробоем” понимается переход газового промежутка в состояние с высокой проводимостью, то этот процесс включает кроме вспомогательного канала и формирование в ИЛ основного сильноточного разряда. Таким образом, после вспомогательного разряда происходит резкое возрастание тока в цепи, питаемой основным источником питания. Именно этот основной пробой и является пробоем типа Е.