DE2634000A1 - Intensive punktlichtquelle mit einstellbarer leuchtdauer - Google Patents

Intensive punktlichtquelle mit einstellbarer leuchtdauer

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/30Circuit arrangements in which the lamp is fed by pulses, e.g. flash lamp

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  • X-Ray Techniques (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

  • Intensive Punktlichtquelle mit einstellbarer Leuchtdauer
  • Die Erfindung betrifft eine intensive Punktlichtquelle einstellbarer Leuchtdauer, welche von einer elektrischen Laufzeitkette gespeist wird und bei welcher ein Kurzschlußschalter parallel liegt.
  • Punktlichtquellen hoher Intensität sind in der lIochgeschwindigkeitsphotographie in vielen Aufnahmetechniken wie Schlieren-, Schatten- oder Interferome te ranordnu ngen unentbehrlich. Bei Ilochfre quenzkinematographie soll die Lichtquelle eine hohe, möglichst gleichmäßige Lichtemission aufweisen, um gleiche Schwärzung der F:inzelbilder zu erreichen. Die Leuchtdauer muß genau einstellbar sein, um bei den am häufigsten benutzten Hochges chwindigkeitskame ras, den Drehspi egelkame ras, Doppelb elichtungen zu vermeiden.
  • Während räumlich ausgedehnte Lichtquellen hoher Intensität wie Argonbomben oder Blitzlampen kommerziell verfügbar sind und daher auch immer wieder als Notbehelf für Punktlichtquellen eingesetzt werden, sind echte Punktlichtquellen langer Leuchtdauer von einigen hundert Mikrosekunden in der Literatur nur sehr wenig beschrieben worden.
  • Zur Erreichung einer hohen Lichtemission bei kleiner Abmessung der Lichtquelle sind bereits koaxial angeordnete Funkenstrecken mit zentralem Anodenstift und Kathodenscheibe mit gegenüberliegender Bohrung als Lichtaustrittsöffnung vorge schla gen worden.
  • Diese vorbekannten Punktlidltqucllc11 haben einen offenen oder nur teilweise verdämmten Entladungskanal mit dem sich daraus ergebenen Nachteil der nicht konstanten Lichtemission. Bei offenen I'unktlichtquellen ist es nachteilig, daß das Plasma austreten ksalm und dabei nicht nur die wirksame Leuchtfläche in radialer und axialer Richtung vergrößert wird, sondern daß auch durch Partikel- und Plasmaemission die nachfolgende Optik besonders geschützt werden muß.
  • Die ebenfalls bekannten Punktlichtquellen langer Leuchtdauer mit äußerer Leuchtdauerbeschneidung durch mechanischen oder optischen Verschluß sind durch die erforderlichen elektronischen Steuerkreise aufwendig und können wegen Einfügung eines Verschlusses in den optischen Strahlengang eine Anwendung auf kleine Gesichts felder beschränken.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und die Anwendbarkelt von Punktlichtquellen langer Brenndauer zu erweitern.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Punktlichtquelle über einen Vorwiderstand an eine elektrische Laufzeitkette angepaßt ist, also der Wellenwiderstand gleich der Summe aus stationärem Funkenwiderstand und Vorwiderstand ist. Zweckmäßig wählt man den Vorwiderstand so, daß er etwa das drei- bis fünffache des stationären Funkenwiderstandes wird, um trotz starker Änderungen des Funkenwiderstandes beim Beginn der Entladung etwa konstante Abschlußbedingungen der Laufzeitkette zu erreichen. Nach Abklingen der instationären Einschaltvorgänge sinkt der Funkenwiderstand auf einen stationären Wert ab, der während der Entladung beibehalten wird. Bei der Entladung einer aus n Gliedern bestehenden LC-Laufzeitkette, die mit dem Wellenwiderstand abgeschlossenX ist, entsteht ein etwa rechteckförmiger Strompuls der Länge Durch einen elektrischen Schalter kann die Länge des Strompulses durch die Funken-Punktlichtquelle in gewünschter Weise verkürzt werden, so c3;1ß auch ein Lichtpuls variabler Länge entsteht. Zweckmäßig liegt der Schalter parallel zum Ausgang der T,aufz{ itkette und schließt bei Betatigung den Strom, der durch die Punktlichtquelle fließt, kurz.
  • Wenn man nach einer Weiterbildung der Erfindung die koaxiale Funken-Punktlichtquelle verdämmt aufbaut und mit einem Plexiglasfenster abschließt, so hat man den Vorteil, daß das Plasma optisch dicht wird und die Lichtemission während der Stromflußdauer weitgehend konstant bleibt.
  • Außerdem ist vorteilhaft, daß sich Strom änderungen, wie sie iln Anstieg und Abfall des Strompulses unvermeidbar vorliegen, weniger auf die Lichtemission auswirken.
  • Erfindungsgemäß wird die Verdämmung der Punktlichtquelle durch eine Haltevorrichtung erreicht, mit welcher die vier Hauptelemente der Lichtquelle, nämlich zentrale Elektrode, Kathodenscheibe, Abstandshalter und Fenster gegeneinander gepreßt werden. Vorteilhaft können diese Elemente von der Frontseite der Funkenstrecke her beschickt und durch Rändelschrauben bequem ein- und ausgebaut werden Der Gegenstand der Erfindung ist in den nachfolgenden Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel schaltungs- und konstruktionsmäßig dargestellt.
  • Fig. 1 zeigt den Aufbau der Punktlichtquelle. Das Gehäuse 1 mit verschiebbarer Abdeckung 2 enthält den Anodenhalter 3, welcher über eine Spannzange 4 die zentrale Anodenstange 5 arretiert. Die Spannzange 4 liegt auf Hochspannungspotential und ist von Gehäuse 1 durch eine Isolierstoffbuchse 6 isoliert. Die Stromzuführung erfolgt über drei spmetrisch angeordnete Koaxialbuchsen 7, deren Mittelleiter mit der Spannzange 4 verschraubt sind. Der Kathodenhalter 8 trägt den Isolierabstandshalter 9, die Stahlkathode 10 uml das I'lexiglasfenster 11.
  • Die Kathodenscheibe 10 und das Fenster 1 werden durch einen Isolierstoffring 12 im Kathodenhalter 8 -entriert und durch einen gerändelten Kocher 13 gegen einen Kontaktri3ng 14 aus abbrandfester Wolframlegierung gepreßt, der in dem Kathodenhalter 8 eingebettet ist. Die wirksame Ausdehnung der Punktlichtquelle wird durch die zentrale Bohrung in der Blendenscheibe l3' bestimmt und beträgt je nach Aiisführungsform 1 bis 2 mm im Durchmesser. Um eine lange Standzeit der scharfkanflgen Blendenöffnung zu erreichen, besteht die Blendenscheibe 13' aus Silberstahl und ist in den Köcher 13 eingepreßt. Die vier Hauptelemente der Funkenstrecke 5" 9, 10 und 11 sind Verschleißteile und können von der Kathodenseite her in die Haltevorrichtung 8 bequem ein- und ausgebaut werden. Sie werden der Reihenfolge nach durch die beiden Rändelschrauben 13 und 15 fest mitein;inder verpreßt. Dann wird die Anodenstange 5 bis zum Anschlag im Isolierabstan(lshalter 9 vorgeschoben und durch die Rändelmutter 16 arretiert. Der Ano<lcnhalier :3 und der Kathodenhalter 8 sind durch Schrauben 17 mit dem Gehäuse l verbunden. Zur bequemen Montage der Punktlichtquelle auf einer optischen Bank durch übliche Reiter sind an der Unterseite des Gehäuses 1 zwei Säulen 18 angebracht.
  • Fig. 2 zeigt die elektrische Schaltung zum Betrieb der Punktlichtquelle 19.
  • Die Laufzeitkette 20 wird durch ein Ilochspannungsversorgungsteil 21 auf + 10 bis 15 kV aufgeladen. Durch ein Triggersignal an der Eingangsbuchse 22 wird über einen Ilochspannungsimpulsgenerator 23 die Schaltfunkenstrecke 24 durchgeschaltet und die Laufzeitkette 20 über den Vorwiderstand 25 und die Punktlichtquelle 19 entladen. Der Vorwiderstand 25 besteht aus einer Folie aus ÄViderstandsmetall und ist haarnadelförmig gebogen, um geringe Eigeninduktivität und kleine Baulänge zu erreichen. Die Stromabschneidung für die Punktlichtquelle 19 erfolgt durch ein Ignitron 26, welches parallel zum Ausgang der Laufzeitkette 20 liegt. Der Zündkreis des Ignitrons besteht aus einem Stoßkondensator 27, der über eine weitere Schaltfunkenstrecke 28 durch einen Widerstand 29 über den Ignitor des Ignitrons 26 aperiodisch entladen wird. Der Kondensator 27 wird durch ein weiteres llochspannungsversorgungsteil 30 auf + 2. o kV aufgeladen.
  • Das Triggersignal an 22 startet einen Verzögerungskreis 31, welcher nach einer einstellbaren Verzögerungszeit T iiber einen weiteren Tlochspannungsimpulsgenerator 32 die Schaltfunkenstrecke 28 triggert, das Ignitron 26 leitend macht und damit den Stromfluß zur Punktlichtquelle 19 abschneidet.
  • Für eine bequeme Handhabung der Punktliditquelle in optischen Anordnungen ist diese mit der elektrischen Schaltung über lange parallelgeschaltete Koaxialkabel verbunden. Zur originalgetrcuen Übertragung des Strompulses großer Stromstärke sind drei Koaxialk.lbel 33 parallelgeschaltet.
  • Fig. 3 zeigt ein Oszillogramm des zeitlichen Verlaufs des Stromes (obere Kurve) und des Lichtes (untere Kurve) für eine praktisch erprobte Laufzeitkette mit n = 5 Gliedern mit L = 3 \iH und C = 30 µF.
  • Die Stromstärke beträgt 11 kA. Die Stromabschneidung erfolgte nach einer am Verzögerungsteil 31 eingestellten Zeit von T = 112 ,usec. Die Anstiegszeit des Lichtpulses beträgt auf dem Film 2. 5 isec. Die Abfallzeit ist wegen des unvermeidlichen Nachleuchtens des Plasmas nach Abschalten des Stromes größer und beträgt etwa 7 µsec. Der Vorwiderstand 25 hat den Wert 250 mn und ist fünfmal größer als der stationäre Funkenwiderstand. Bei einem Durchmesser der Lichtquelle von 1. 5 mm beträgt die Lichtstärke etwa 3 x 106 candelas.
  • L e e r s e i t e

Claims (8)

  1. Patentansprüche unktlichtquelle mit einstellbarer Leuchtdauer, dadurch gekennzeichnet, daß die Funken-Punktlichtquelle (19) über einen Vorwiderstand (25) an eine Laufzeitkette (20) angepaßt und parallel ein elektrischer Schalter (26) angeordnet ist, welcher die Dauer des Stromflusses durch die Punktlichtquelle zu steuern gestattet.
  2. 2. Punktlichtquelle mit einstellbarer Leuchtdauer nach Anspruch 1. bei welcher die koaxiale Funken-Punktlichtquelle aus Anodenstange (5 ), Kathodenscheibe (10), Abstandshalter (9 ) und Fenster (11) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß diese lreile ( 5, 10, 9,11 )durch einen gerändelten Köcher (13), eine weitere Rsmdelschraube (15) und eine Randelmutter (16) miteinander fest verpreßt werden.
  3. 3. Punktlichtquelle mit einstellbarer Leuchtdauer nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Anodenstange (5 ) durch ein Spannfutter (4) mit einer Rändelmutter (16) arretiert werden kann.
  4. 4. Punktlichtquelle mit einstellbarer Leuchtdauer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Kathodenhalter (8 ) ein Kontaktring (14) aus funkenerosionsfester Hartmetallegierung eingebettet ist.
  5. 5. Punktlichtquelle mit einstellbarer Leuchtdauer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Anodenstange ( 5), Kathodenscheibe (10), Abstandshalter (9 ) und Fenster (11) kathodenseitig durch Herausschrauben des Köchers (13) dernontabel sind.
  6. 6. Punktlichtquelle mit einstellbarer Leuchtdauer nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwiderstand (25) größer als der stationäre Funkenwiderstand ist.
  7. 7. Punktlichtquelle mit einstellbarer Leuchtdauer nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwiderstand (25) in induktionsarmer Weise, z. B. als haarnadelförmig gebogene Folie aus Widerstands material aus gebildet ist.
  8. 8. Punktlichtquelle mit einstellbarer T,cuchtdaucr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Schalter (26) als Ignitron ausgebildet ist.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3122677A (en) * 1961-01-12 1964-02-25 American Speedlight Corp Electric flash producing system having shunting means to terminate flash at desired instant
DD99496A1 (de) * 1971-04-22 1973-08-13

Patent Citations (2)

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DD99496A1 (de) * 1971-04-22 1973-08-13

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