DD157729B1 - Bestrahlungseinrichtung - Google Patents

Description

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Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Bestrahlungssystems mit einem gegenüber dem bekannten Stand der Technik verringerten Material-, Herstellungs- und Energieaufwand, einer hohen Gleichmäßigkeit der Strahlung bei sowohl hoher als auch stufenweise reduzierter Bestrahlungsstärke, wobei der Raumbedarf des Systems minimal bleiben soll.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bestrahlungseinrichtung zu schaffen, welche mit Hilfe von bekannten Spiegeln und Streumedien durch bestimmte Anordnung der Spiegel und Streuer zu den Strahlungsquellen und durch bestimmte Ausbildung der Streuer für eine gegebene Bestrahlungsebene eine optimale Gleichmäßigkeit der Strahlung bei sowohl hoher als auch stufenweise reduzierter Bestrahlungsstärke gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einer Bestrahlungseinrichtung hintereinander eine gerade Anzahl und nebeneinander eine ungerade Anzahl von Strahlungsquellen so angeordnet sind, daß sich bei gerader Strahlungsquellenzahl gleichgroße und einanderberührende Nutzstrahlungskegel bilden und bei ungerader Strahlungsquellenzahl die jeweils in der Mitte sich ausbildenden Nutzstrahlungskegel die benachbarten Nutzstrahlungskegel mit überstreichen und daß die Strahlungsquellen mit gleichen Nutzstrahlungskegeln zu einer oder mehreren Gruppen zusammengeschaltet sind.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß — ausgehend von der Ausführungsvariante mit rotationssymmetrischem Reflektor, dereine sehr hohe Bestrahlungsstärke erzeugt — eine hochgebündelte Strahlungsflußabgabe durch entsprechende Wahl des Abstandes Spiegelbrennpunkt zur Strahlungsquelle erfolgt, der Bündelungsgrad für die mittleren Strahlungsquellen jedoch so definiert größer gewählt wird gegenüber den äußeren Strahlungsquellen, daß der Nutzstrahlungsfluß nur vernachlässigbargering abfällt.

Durch die erfindungsgemäße Zusammenschaltung von Strahlungsquellen mit gleichen Nutzstreuwinkeln wird eine Bestrahlungsstärkeabstufung erreicht, wobei durch geeignete Wahl der Strahlungsquellenzahl ein bestimmtes Bestrahlungsstärkeniveau erreicht werden kann und durch die ausgeführte Nutzstreuwinkelabstufung zwischen den Gruppen eine für die jeweils eingeschaltete Strahlungsquellengruppe optimale Gleichmäßigkeit erzeugt wird.

Damit wird gegenüber herkömmlichen Systemen auch bei Stufenschaltung, in denen bei Bestrahlungsstärkeabsenkung durch Strahlungsquellenzahlreduzierung ein Gleichmäßigkeitsabfall eintritt, dieser Nachteil so weit wie strahlungstechnisch möglich kompensiert, ohne daß die Gleichmäßigkeit bei Vollschaltung durch entsprechend geänderte Auslegung negativ beeinflußt wird.

Ausführungsbeispiel

Im Nachfolgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Figur 1 zeigt die Draufsicht auf eine dicht angeordnete Bestrahlungseinrichtung mit den beiden Schnittdarstellungen A-A und

In Figur 1 und den beiden Schnittdarstellungen ist mit 1 die Strahlungsquelle angedeutet, welche die Strahlung über den Spiegel 2 und die Trennscheibe 3 in den gegebenen Nutzraum 5 in die Nutzraumebene 6 einstrahlt. Dabei wird ein Teil der Strahlung durch mögliche Streuer 4 gestreut, während der übrige Anteil direkt die Nutzraumebene 6 erreicht. Das System kann nun mittels Fokussierungsgrad und Streuerwirkung so abgestimmt werden, daß der Strahlungsfluß innerhalb der eingezeichneten unterschiedlich großen Nutzstrahlungskegel 7,8,9 bei einer durch die geforderte Gleichmäßigkeit bedingten Intensitätsverteilung im Nutzstrahlungskegel 7,8,9 maximal wird und damit bei definierter, geforderter Gleichmäßigkeit eine mögliche Bestrahlungsstärke in der Nutzraumebene 6 erzeugt wird. Im Beispiel nach Figur 1 und den entsprechenden Schnittdarstellungen dazu läßt sich eine Gruppenaufteilung realisieren, wobei jeweils die Strahlungsquellenreihen 10,11 und 12 eine Gruppe mit unterschiedlichem Bestrahlungsstärkeniveau bilden, innerhalb derer die Nutzstreuwinkel konstant sind, zwischen den Gruppen aber definiert abweichen, und zwar so, daß in einer Strahlungsquellenreihe rechtwinklig zu den Reihen 10,11 und 12 die Nutzstrahlungskegel die Berandung des Nutzraumes in der Bestrahlungsebene berühren (Schnitt A-A). Des weiteren können mögliche Streuer 4 innerhalb des Nutzraumes 5 angeordnet werden, und zwar so, daß sie neben ihrer strahlungstechnischen Wirkung auch Teil des strömungstechnischen Systems der Phytokammer werden und bestimmte strömungstechnische Funktionen erfüllen.

Claims (2)

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   Erfindungsanspruch:

   Bestrahlungseinrichtung, bei der eine von Strahlungsquellen emittierte Strahlung über, in einer Ebene in gleichem Abstand zueinander und in unterschiedlichem Abstand zu den Strahlungsquellen über einer Bestrahlungsebene angeordnete Spiegel und Streuer auf ein Bestrahlungsobjekt gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß hintereinander eine gerade Anzahl und nebeneinander eine ungerade Anzahl von Strahlungsquellen (1) so angeordnet sind, daß bei gerader Strahlungsquellenzahl sich in der Bestrahlungsebene gleichgroße und einander berührende Nutzstrahlungskegel (9) bilden und bei ungerader Strahlungsquellenzahl die jeweils in der Mitte sich ausbildenden Nutzstrahlungskegel (8) die benachbarten Nutzstrahlungskegel (7) mit überstreichen und daß die Strahlungsquellen (1) mit gleichen Nutzstrahlungskegeln (7,8,9) zu einer oder mehreren Gruppen zusammengeschaltet sind.

   Hierzu
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   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft eine Bestrahlungseinrichtung, die zur Bestrahlung von Räumen geeignet ist, in denen eine intensive gleichmäßige Strahlung erforderlich ist.

   Angewendet wird die Erfindung in Prüfkammern zur Simulation von Umweltbedingungen, insbesondere bei Wachstumskammern, auch als Phytokammern bezeichnet, und überall dort, wo Bestrahlungsstärke, Gleichmäßigkeit und spektrale Energieverteilung der Strahlung wesentlichen Einfluß auf den Ausgang der Ergebnisse von Versuchen zur Erforschung des pflanzlichen Lebens haben.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Es sind Bestrahlungssysteme bekannt, bei denen die Strahlungsquellen entweder seitlich neben und/oder über dem Nutzraum angeordnet sind, wobei die Strahlung entweder durch aufgebrachte Innenlampenspiegel beziehungsweise gesondert angebrachte Außenspiegel durch die lichtdurchlässige Berandung in den Nutzraum eingestrahlt wird.

   Zur Reflexion werden bekannterweise sowohl Rinnenspiegel für vornehmlich in einer Richtung ausgedehnte Strahlungsquellen als auch rotationssymmetrische Spiegel für vornehmlich näherungsweise punktförmige Strahlungsquellen verwendet. Darüber hinaus sind Bestrahlungseinrichtungen bekannt, die komplizierterer Struktur sind und neben Spiegeln Strahlbegrenzer und Objektive benutzen, die eine Übertragung der Strahlungsenergie über kleine Flächen in der Trennungsebene zwischen Nutzraum und den Strahlungsquellen gestatten und erst im Nutzraum vermöge einer geeigneten optischen Abbildung eine großflächige Bestrahlungsverteilung erzeugen und dadurch vornehmlich für Bestrahlungen unter gasdichten Bedingungen (Vakuum) geeignet sind (DE-AS-1497276).

   Der hohe Aufwand dieser Systeme ist für pflanzenbiologische Versuche nicht gerechtfertigt, da hier eine absolut dichte Trennung zwischen Umwelt und Nutzraum nur in Ausnahmefällen erforderlich ist.

   Im allgemeinen bereitet die Erstellung von Bestrahlungssystemen speziell für Pflanzenwuchszwecke keine Schwierigkeiten, da hierbei kaum Forderungen zu realisieren sind, die über die normalen Ausleuchterfordernisse hinausgehen und diese meist durch Kombination von Spiegeln mit verschiedenen Anstrahleigenschaften erfüllt werden können (DE-OS-2252991). Schwierigkeiten entstehen dann, wenn extrem hohe und gleichmäßige Bestrahlungs- oder Beleuchtungsstärkeniveaus gefordert werden. So sind Bestrahlungssysteme bekannt, die mit Leuchtstoffröhren mit Innen- oder Außenrinnenreflektor ausgestattet sind, die zwar entsprechend ihrer flächenhaften Strahlungsquellenausdehnung und ihrer zur bestrahlenden Fläche passenden geometrischen Anordnung eine hohe Gleichmäßigkeit erzeugen, deren Bestrahlungsstärke aber durch die geringe Lichtausbeute und den geringen Leuchtenwirkungsgrad relativ niedrig liegt und für viele Anwendungsfälle nicht ausreichend ist. Bei Einsatz von Hochleistungsleuchtstoffröhren läßt sich die Beleuchtungsstärke in 1 m Entfernung zwar bis ca. 55 klx steigern, darüber hinaus ist jedoch mit diesem System keine Erhöhung möglich, da die Anordnung der Leuchten durch ihre naturgegebene Ausdehnung nicht dichter gestaltet werden kann.

   Andere Bestrahlungssysteme verwenden Hochdruckentladungslampen auf Quecksilberdampfbasis ohne oder mit Halogenzusätzen in rotationssymmetrischen Reflektorlampenausführungen oder mit separatem rotationssymmetrischem Außenreflektor. Diese Strahlungsquellen lassen sich geometrisch so dicht anordnen, daß auf Grund ihrer hohen Lichtausbeute und des hohen realisierbaren Leuchtentwirkungsgrades Beleuchtungsstärken in 1 m Entfernung bis zu 10OkIx erreicht werden können. Durch die hoch gebündelte Lichtstromabgabe bei diesem System sinkt notwendigerweise die Gleichmäßigkeit der Strahlung in einer Nutzraumebene stark ab, so daß diese Systeme für anspruchsvolle pflanzenbiologische Untersuchungen nur bedingt geeignet sind.

   Außerdem wird heute von einer Bestrahlungseinrichtung verlangt, daß eine kontinuierliche bzw. in Stufen veränderbare Bestrahlungsstärke gewählt werden kann. Dies wird entweder durch Verändern der Lampenleistung über Transformator-, Transduktor- oder Thyristorsteller beziehungsweise durch entsprechend abgestufte Lampengruppenschaltungen oder aber auch durch Einbringung von lichtschwäciienden Mitteln zwischen Bestrahlungssystem und Nutzraum erreicht. Während die letztgenannte Method» ε- lergieökonomisch kaum vertretbar ist, sind die beiden erstgenannten Metho ,en gebräuchlich, wobei allerdings bei Bestrahlungsstärkeabstufung mittels unterschiedlich eingeschalteter Lampengruppen durch die Veränderung der ursprünglichen optimalen lichttechnischen Überlagerung in der Nutzraumebene ein mit abnehmender Bestrahlungsstärke unvermeidlich wachsender Gleichmäßigkeitsabfall eintritt, der aber in Kauf genommen werden muß, wenn die Strahlungsquelle nicht leistungsgeregelt werden kann. Dies trifft z. B. für Quecksilberdampfhochdrucklampen mit Halogenzusätzen zu, die speziell für hohe Bestrahlungsstärken prädestiniert sind.

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