TW410360B - Microwave assisted flashlamps - Google Patents

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經濟部t央橾準局員工消费合作社印聚 410360 A7 _____B7____ 五、發明説明（丨） 發明之背景 本發明乃是有關於閃光燈，而較爲特別的是有關微波 輔助式閃光燈。更特別的是，本發明有關微波輔助式閃光 燈，其中的微波乃是用來處理摻雜物的程度以及閃光燈的 初始和邊界條件，以方便地改變閃光燈的放射光譜。 閃光燈迄今已用於影印uv外層的淸除、雷射的應用 、照相排版、視覺標識、以及最近用於生物有機體的毀壞 。例如，查看美國專利第4871559號(旦恩等人)的”食品之 保存(Preservation Foodstuffs)”第 4910942 號（旦恩等人)的” 醫學裝置之無菌包裝方法((Methods for Aseptic Packaging of Medical Device)” ；以及第5034235號(旦恩等人）的”食 品之保存方法(Methods for Preservation Foodstuffs)”，在此 全部將合倂參照，如同提出它們的整髖。 這些閃光燈的應用乃是受限於商業用途閃光燈的光譜 放射特性，其產生它們在可見光和紅外線光所放射的一大 部分。 閃光燈爲一種操作在脈動模式的電弧燈，並且其能夠 將所儲存的電能轉換爲能量的激烈突爆，典型爲每立方公 分大約300kW左右。從閃光燈所放出的能量典型地涵蓋於 紫外線光、可見光和紅外線光區域的光譜之中。光譜的輸 出大多數受限於氙氣和氪氣的黑體光譜。能夠藉由改變放 射線所照射的氣體之實際溫度，來修改紫外線光、可見光 和紅外線光之間的輸出分佈至所限制的範圍。無論如何， 改變輸出分佈的這種能力是受到限制的，並且光譜的控制 一. ___3__..... 本紙ifc尺度適财晒家料（CNS ) Λ4規格（2ΐαϋ公疫） ' ' {請先閲讀-?面之注土¥項再填寫本頁) -裝 線 上 Μ- 410360 a? Β7 經濟部中央標準局員工消费合作社印製

五、發明説明（>) ，例如在適度壓力的氣體放電燈中的，在迄今已知的商用 系統中係無法獲得的。 就MITRE而言，已經硏習脈動RF無電極燈，以充當 利用脈動釋放摻雜物原子的一種工具。（查閱F.W.Perkin ” 藍綠雷射及無電極閃光燈 Blue Green Lasers and Electrodeless Flash Lamps”， MITRE 股份有限公司， JHSR-83-101，1983年8月）。由於RF輻射線圏的攔截， MITRE硏習的fe動RF無電極燈其所產生的放電效應有所 限制，並且也受限於功率密度。 在KRF雷射實驗中，脈動微波燈在實驗上已經操作於 每立方公分10.4百萬瓦特的層級。到目前爲止，可取得的 脈動微波技術比電極式閃光燈或無電極式微波注能電燈泡 較爲昂貴。（查閱V.A.Vaulin，等人所作的”高功率奈秒微 波輻射所激勵的氪氟化物雷射Krypton Fluoride Laser Excited by High Power Nanosecond Microwave Radiation”， Sov.J.量子電子.18(11)，（1988 年 11 月）。 由於能夠以摻雜物的原子，例如水銀、鐵和銅’來製 造穩態的無電極微波注能電燈泡，因此無電極式微波注能 N 電燈泡提供選擇光譜的寬廣範圍。（例如，查看美國專利第’ 4042850 號、第 3874349 號、第 39U318 號、第 488708 號 、第 4749915 號、第 4641033 號、第 4887192 號、第 4902935 號、第 4894592 號、第 4507587 號、第 4954755 號以及第5051663號)無電極式注能燈比閃光燈較爲受限於 功率密度，換言之，受限於每立方公分大約0.09到3kW (請先間讀1?面之注f事項再填寫本頁) -裝· UHL!* --訂1 · 線 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X247公浼） A7 ___B7 五'發明説明㈠） 左右。 硫磺和硒塡充於無電極或電極燈則是討論於美國專利 弟54·〇4〇76號(杜蘭等人）’以及美國專利第5606220號(杜 蘭等人）中，但其並無主張供應RF或微波的能量給電極燈 〇 不同於以上所說明的方法’本發明實現高脈動功率層 級，並且實現摻雜物的掌握以及/或者光譜特性的改變。 發明槪要 在幾個實施例中，本發明提出一種微波輔助式閃光燈 ，用來改變閃光燈的放射光譜，以適合特殊的應用。 在一個實施例中，本發明能夠表述爲一種在具有微波 的雙電極閃光燈中，將能量灌注（注能)於氣體和電漿放電 區域內，用以改變閃光燈放射特性的方法，其中的放射特 性即是放射光譜。本方法具有兩個步驟：（1)至少供應一個 跨於雙電極閃光燈電極對上的電位，用以製造電極對之間 的電弧放電；以及(2)以微波的能量線照射電弧放電所界定 的區域，以增加電弧放電的能量密度，並且改變其燈的放 射特性。 在另一個實施例中，本發明能夠表述爲一種方法，其 所使用的步驟爲：以放射線照射雙電極閃光燈電極對之間 的一個體積.，以製造電極間的微波放電，以及至少供應一 個電位跨於雙電極閃光燈的電極對上，用以製造電極對之 間的電弧放電，而改變放電的放射光譜，其中的電弧放電 本紙張尺度適用中國國家操準（CNS ) Λ4規格（210Χ W7公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _B7_ 五、發明説明（ψ) 乃是由微波放電所決定的初始條件所逐漸產生的。 在另一個實施例中’本發明能夠表述爲一種在一個雙 電撃閃光燈的電弧放電中’保持可控的摻雜物程度之方法 。該方法所具有的步驟爲：至少供應一個跨於雙電極閃光 燈電極對上的電位’用以製造電極對之間的電弧放電；並 且以微波能量照射至少一個、的電極背後區域’用以產生微 波電漿，且因而導致摻雜物的原子移動而形成電弧放電， 改變閃光燈的放射光譜。 在另一個實施例中，本發明能夠表述爲一種操作雙電 極閃光燈的系統。該系統具有：一個閃光燈泡；第一個的 電極，位於閃光燈泡的一端；第二個的電極，位於閃光燈 泡的另外一端；以及設置一個微波能量供應器，經由至少 一個電極周圍的耦合，來傳送在閃光燈泡一個電弧區域中 的微波能量。 在另一個實施例中其系統使用：一個閃光燈泡；第一 個的電極，位於閃光燈泡的一端；第二個的電極，位於閃 光燈泡的另外一端；以及設置一個微波能量供應器，經由 至少一個電極周圍的耦合，來傳送在電極尖端和閃光燈末 端之間區域的微波能量。. 圖式簡單說曰彳 由以下結合附圖更爲詳細的說明，本發明以上及其它 的觀點、特徵和優點將會更爲顯而易見，其中： 圖1爲根據本發明一個實施例的微波輔助式閃光燈系 ---—-------6______________ 本紙張尺度適用中囤國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公货） M I ii 一 j 1/______-·-·. ------l·—!,.--裝------訂------^線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 _____B7 ______ 五、發明説明（< ) 統之側視圖； 圖2爲圖1的微波輔助式閃光燈系統之前視圖； 圖3爲圖1的微波輔助式閃光燈系統一種變體之側視 圖’其中使用一種單端同軸微波耦合器； 圖4爲圖1的微波輔助式閃光燈系統另一種變體之側 視圖’其中使用一種單端同軸微波耦合器； 圖、5爲圖1的微波輔助式閃光燈系統另一種變體之側 視圖’其中使用一種具有凹槽的微波耦合器； ΗΓ6爲圖1的微波輔助式閃光燈系統另外一種變體之 側視圖，其中一種雙端同軸微波耦合器孫協同具有一個圓 柱狀的網孔遮蔽幕而使用，而不具一個變流裝置； 圖7爲圖1的微波輔助式閃光燈系統另外一種變體之 側視圖’其中的微波乃是用來従摻雜物貯存器重新供應摻 雜物到閃光燈的電弧區域中； 圖’8爲一個閃光燈電極的側視圖，可用於圖7的變體 中，其由電子管聚集所組成，充當一個摻雜物原子通量的 視準水平器。 圖,9爲一個微波系統的方塊圖，其能夠協同圖1的微 波輔助式閃光燈系統而使用；以及 圖.10爲一個典型示波器的圖表，顯示當微波並未供給 閃光燈時，跨於圖1的閃光燈電極之電位；以及 圖11爲一個典型示波器的圖表，顯示當微波供給閃光 燈時，跨於圖1的閃光燈電極之電位。 相應的參考符號指示著相應的組件’貫穿於附圖各不 _^____ 7 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（公埯） I _ 一 I linn n- t I 裝 '—訂 線 一 ί (請先間讀背面之注意事項再填寫本買) A7 B7 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 五、發明説明（k ) 相同的圖示中。 較佳實施例之詳細設明 目前所預期實現本發明最佳的型式並不受到限制，而 其目的單單只是爲了說明本發明一般的原理。應該參照申 請專利範圍來決定本發明的範圍 首先參照圖1，其顯示根據本發明一個實施例的微波 輔助式閃光燈系統100之側視圖。 其圖示一個閃光燈102、一個反射器104、一個鎢質 的網孔狀遮蔽幕110、以及第一個和第二個的微波能量來 源106和111，即是微波系統106和111、以及一個高壓脈 動能量來源118。如同所示的，從能源106和111所放射 出的微波能量，由閃光燈的別端1〇8和1U輸入閃光燈 102中。（所要注意到的是，技術師應了解到：實現本發明 ，只需有一個藉由閃光燈的一端，而將微波能量傳到閃光 燈的微波能源。圖1中所示的兩個微波能源乃是充當許多 應用的一個較佳之方法。）位於閃光燈102兩端的電極Π4 和116以及閃光燈中的電弧放電形成微波能量的同軸傳輸 _線之一個中心導體。由脈動能量來源118提供—個跨於電 極114和116之間的電壓，用以形成電極之間的電弧放電 。微波能量來源106和111可以操作於脈動或者連續模式 。反射器104和鎢質的網孔狀遮蔽幕110.形成一個同軸傳 輸線的外部導體。以如此方式所形成的同軸傳輸線有助於 將微波的能量耦合到電弧放電。網孔狀的遮蔽幕U0雖允 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝 線 1 鼻 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公發） A7 B7 經濟部_央標準局員工消費合作社印製 ^10360 五、發明説明（Ί) 許光線離開其系統，但能遏制微波能量108，而對操作人 員提供安全的防護。 …閃光燈的操作條件說明於公開的文獻中，例如，查看 由EG&G電場光學(Electro-Optics)1983年所出版的”閃光 燈應用手冊（Flashlamp Applications Mannual)”。閃光燈乃 是由”脈動”的燈所定義來的，其中隨著例如0.1秒到2秒 或更長的脈波延遲時間，在1到2毫秒的期間中，提供典 型爲一百萬瓦特或更大的巨量功率給位於圖1中的電極對 之間的氣體，如Xe氣。 本發明兼備微波燈的特點，例如經由控制摻雜物的程 度以及藉由提供數量密度的輪廓來控制光譜，隨著包含高 功率密度的閃光燈之特點，在閃光燈102周圍的數量密度 輪廓較其中心線的爲高，以實現不單只有微波來源106或 閃光燈102的驚人性能。 例如，當一種如水銀元素的摻雜物加於閃光燈時，藉 由電漿的壓力，摻雜物的原子從電弧放電區域逐漸地移開 ，並且在電極放電之後，沈積於電極和116背後、閃 光燈較冷的區域中，即是每一個電極各個尖端和閃光燈 102各個末端之間的區域。微波能量108的附加乃是爲了 形成電極114和116背後的微波放電現象，而根據本發明 ，其能夠將摻雜物的原子重新供給電極Π4和116之間的 電弧放電效應。 經由另一個範例，微波能量能夠供給電極1H和116 之間的一個區域，在脈動能量來源118有規律地輸送電極 {請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁}

本紙张尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X297公苋） 410360 A7 B7 五、發明説明（g 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 1M和116之間的電壓之前，隨著閃光燈周圍的電子密度 增加到最大限度，而產生一種微波的放電效應。如此提供 電極114和U6之間的脈動能量一個疏導的門路，用以產 生具有最小”線條重複(line reversal)”的放射現象。 因此，微波能量108乃是用來處理閃光燈102的初始 和邊界問題，以使得所產生的線光譜或連續光譜能夠適合 於特定的需求(依照特定的應用），並且增加閃光燈的壽命 。藉由將微波能量108耦合到閃光燈102的一個專用區域 ，來實現這些的優點。（“耦合”爲白話的術語，用來說明在 一種物質中微波能量的吸收，而其物質則是例如閃光燈 102的電弧或者閃光燈102 —個電極114或116背後的區 域。） 實際上，依照以下更爲完善的說明，微波能量1〇8乃 是由一條同軸傳輸線304(圖3)耦合到一個過渡的區域302( 圖3)。過渡的區域302(圖3)，同樣地充當一種微波傳輸線 ，經由反射器104的末端金屬板306(圖3)延展區域302， 並取道一個由閃光燈電極315和末端金屬板306(圖3) 的一個金屬洞孔所形成的同軸微波模態，用以傳輸微波能 量 108。 一旦傳入閃光燈102的電弧放電區域，不是在閃光燈 102閃爍期間(即是脈動能量來源118脈動期間），便是以近 沸點的模態，而處於閃光燈102中所產生之即將沸騰的電 漿中，則微波能量108能夠經由種種的微波模態”耦合”於 閃光燈102的電弧放電效應。圖1所示對反射器1〇4所修 請 先 閱 請 背 i 本 裝 η 線

I 本紙張尺度適用中國國家核準（CNS ) Λ4规格（210Χ 297公苋）

經濟部中央椟準局員工消費合作.社印I 410360 A7 ______B7__ 五、發明説明（1 ) 改的一種同軸模態爲較佳的模態，且其爲非方位角地對稱 Ο 大約96%左右爲透明的鎢質網孔狀遮蔽幕110,設置 橫越於反射器104的敞開邊-即是側邊，以構成一個同軸波 導電路，其同軸波導電路允許微波的傳播穿過閃光燈102 電弧放電區域的整個長度。有利地，當人員靠近所示的閃 光燈系統100時，鎢質網孔狀遮蔽幕110也加強了的人員 的安全性。 當爲了冷卻閃光燈102或提供光譜的過濾，而使用一 個冷卻水套312(圖3)於閃光燈102的周圍時，則微波能源 108將會以最小的損失，經由冷卻水套312(圖3)中的薄水 層以及經由冷卻水套312(圖3)本身傳送。 接著參照圖2,顯示一個上述的微波輔助式閃光燈系 統100之前視圖。其圖示反射器104、閃光燈102以及鎢 質網孔狀遮蔽幕110。也圖示一個所要處理的產品202，而 所要處理的產品則可以是一種食品、一種密封的材質、一 種醫學裝置、一種醫學產品或者任何一種微生物解活化性 所需的其他產品；其中的醫學產品則例如一種容納無菌水 或葡萄糖溶液的parenteral或enteral包裝，或者許多醫學 產品的其它任何一種。 接著參照圖3 *顯示上述的微波輔助式閃光燈系統 300 —種變體之側視圖。其圖示閃光燈314、一對的電極 315和316、反射器317 '同軸電纜線304和一個連接頭 318、一條柔軟的接線320、一條接地線_ 322、界限過渡區 (請先閲讀背兩之注意事項再填寫本頁) 裝 .、1Τ 線 良尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210/2^7公货) ^10360 Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消费合作杜印製 五、發明説明（p) 域302(或過渡地帶)的圓柱金屬過渡部份323、反射器317 的末端金屬板3〇6、一對的水冷充體（water cooling plenums)324、冷卻水套312以及鎢質網孔狀遮蔽幕310。 如同較爲通常顯示於圖1中的，閃光燈314實質上爲 具有位於其兩端的電極315和316之圓柱體。藉由一對的 水冷充體324而將閃光燈314托承於適當的位置，同樣地 ，一對的水冷充體324同心地圍繞著閃光燈314托承著冷 卻水套312。經由冷卻水套和312和閃光燈314之間的空 間，水冷充體324也提供水的流通管道。反射器317設置 於閃光燈的周圍乃是爲了指引從閃光燈3Η所放射的光線 朝向所要處理的產品(並無顯示於圖中）(查閱圖2中的產品 202)。反射器317的一個敞開部份(即側邊)乃是由鎢質網 孔狀遮蔽幕310所覆蓋。微波經由同軸電纜線304的耦合 而傳入過渡區域302，過渡區域302也充當一種微波傳輸 線，並適當地延伸，用以經由反射器317的側邊金屬板 306來傳輸微波能量。 鎢質網孔狀遮蔽幕310，在閃光燈314所放射的波長 下，具有大約96%左右的透明度，並且提供閃光燈314電 弧放電中整個微波模態架構的控制。鎢質網孔狀遮蔽幕 310也增強了人員的安全性。 接著參照圖4,顯示上述的微波輔助式閃光燈系統 400另一種變體之側視圖。其圖示閃光燈414、電極415和 416、冷卻水套412、反射器417、鎢質網孔遮蔽幕410、 水冷充體424、反射器317的一對末端金屬板406和426、 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS )八4規格（21〇乂297公釐） Η _ I 1 ----：--:---肿衣------IT------ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 410360 Α7 Β7 五、發明説明（t () 一對的同軸電纜線404和428與一對的連接頭418和429 ' —對柔軟的接線420和43G ' —條接地線422、一條高壓 接線432以及一對的圓柱金屬過渡部份402和434。一個" 帽子”耦合器43'6也設置於閃光燈414的一個高壓電極416 末端，其插於同軸電纜線428和連接到閃光燈414高壓電 極416的柔軟接線430之間。"帽子"耦合器436附加於一 個陶質體或其它非傳導性的物理類品之上，其陶質體或其 它非傳導性的物理類品允許微波從閃光燈414高壓電極末 端上的同軸電纜線428傳輸到閃光燈414的高壓電極端 416，但並不將直流或交流從高壓電極416傳輸到同軸電纜 線428上。 根據圖4的實施例微波能量能夠耦合而傳入閃光燈 412電弧放電的兩端。 接著參照圖5，顯示上述的微波輔助式閃光燈系統 500另一種變體之側視圖。其圖示一個閃光燈5 Μ、一個包 含多個凹槽520的反射器5Π、以及一個分配微波能量給 凹槽520的微波耦合架構522。微波能量能夠經由同軸電 經濟部中央標準局負4消費合作社印製 (請先閱請背面之注意事項再填寫本頁) 纜線或一個波導(並無顯示於圖中)傳送到微波耦合架構522 〇 接著參照圖6.，，顯示上述的微波輔助式閃光燈系統 600另外一種變體之側視圖。其圖示閃光燈614 :電極615 和616、水冷充體624、一對的同軸電纜線618和628、一 對柔軟的接線620和630、一條接地線622、一條高壓接線 632、一對的圓柱金屬過渡部份602和634、冷卻水套61》 本紙張尺度適用中园國家標準（CNS ) Λ4規格（2!ΟΧ»7公煃） 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印製 A7 _B7_ 五、發明説明（\>) 、以及一個圓柱形狀的鎢質網孔狀遮蔽幕640。 本實施例隨著反射表面由幾個英吋而變到遠大於1英 尺，在閃光燈群體設置的情況下，乃是特別有益的。本實 施例的微波耦合架構能夠沿著閃光燈614中的電漿(換言之 或者電弧放電)傳播微波能量。藉由將圓柱形狀的鎢質網孔 遮蔽幕640圍繞閃光燈640，來控制閃光燈614整個的加 熱型態。圓柱形狀的鎢質網孔遮蔽幕640，在從閃光燈6H 所放射出的光線之波長下，較佳地具有96%的左右的透明 度，並且可以用於微波能量的單端或者雙端應用中。（一種 微波能量的雙端應用圖示於圖6中） 接著參照圖7 ,顯示上述的微波輔助式閃光燈系統 700另外一種變體之側視圖。其调示一個閃光燈714、一個 .冷卻水套612、一對的電極715和716、一對的同軸電纜線 718和628、一對柔軟的接線720 .和730 條接地線722 、一條高壓接線732、水冷充體624、一對的末端金屬板 706和726。也圖示一對的微波連接物7Φ4，和一對的微波 之緩波架構746。在所示的變體中，將除了惰性氣體原子 之外的原子”摻雜"於閃光燈714，例如，閃光燈714可以 是一種Xe閃光燈，也可以摻雜以水銀元素的原子。在操 作中，所謂”摻雜”原子乃是原子被驅趕出閃光燈714的電 弧，並越過電極715和716而到電極715和716背後的區 域中(相對於電弧放電區域）。 到目前爲止，儘管也保持了通量的層級範圍相同於一 .種相應的無摻雜閃光燈，然而種種企圖提供所摻雜的原子 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本買) .裝. 訂 ----線

I β 本紙張尺度適用中國國家標-準（CNS ) Λ4規格（21〇ΧΜ7公淹） 410360 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ___B7____ 五、發明説明（0 ) 再補充之原子”貯蓄”’皆未順利產生所摻雜原子特性之光 譜。如此則得緣於在提高壓力下或在低的壓力下使用閃光 燈的需求，其中提高'壓力會導致路線的逆轉，而低的壓力 則會減少放射原子.的總密度，並且會導致太低的通量。 根據本實施例，無論如何，在電極715和716背後和 周圍的電漿所產生的微波能夠提供一種自主可控的方法’ 以重新供應摻雜原子，摻雜原子則是藉由閃光燈714電弧 放電而移離電極715和716的背後。 在所圖示的微波系統7〇〇實施例中，乃是設計來儲存 電極715和716背後相對於電弧放電區域(即是相對於電極 715和716各個端的區域)的所有能量，而不是設計來直接 影響其電弧放電。這種方式使用一種眾所周知的微波耦合 方式，如同和閃光燈714組合的一種”緩波架構”746。 典型的閃光燈泡乃是藉由實際的幾何形狀、材質以及" 塡充”所指定的。到目前爲止，”塡充”在商業用途上最常用 的是不摻雜的Xe氣或氪氣，其典型在大約1〇〇陶爾左右 至大約750陶爾左右之間。在此所說明的微波輔助式閃光 燈系統，無論如何，較佳地使用變體於目前最常使用的閃 光燈中。特別的是，對微波操作而言，摻雜閃光燈的”塡充 "爲一種背景氣體，例如〇至大約300陶爾之間的Xe或氪 氣，以及任何一種具有特殊應用所需的放射特性之摻雜原 子，使用於本發明特殊的應用中。例如，在紫外線光的應 用中，水銀、鎘和鐵爲可能的摻雜物。在可見光的應用中 ，鋰和硫磺則是較佳的摻雜物。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝· 1

I 、tr 本紙浪尺度適用中國國家標孪（CNS ) A4規格（2丨ϋχ 297公桡） 細360 A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（) 接著參照圖8,顯示可與本發明上述的變體一起使用 的一種閃光燈之一部分的側視圖。閃光燈814包含一個電 極815，電極815在它的末梢部位則包含一個金屬電子管 的聚集部份848。其電子管能夠以鎢質金屬製作，每一個 電子管皆具有0.1毫米的直徑以及0.02毫米的牆壁厚度。 選擇閃光燈的塡充參數，以使得微波電漿根據本變體，而 能夠利用金屬電子管848，以平行於回到閃光燈電漿的電 弧中之摻雜原子之通量(即是到圖8中的右邊方位）。例如 ，如果石英外殼的內徑爲9mm並且固體的陰極爲7mm， 則可用來放射回到電弧放電的摻雜物元素原子之有效截面 積爲0.25cm2。如以上所定義的，大約5000個左右的電子 管能夠形成一個7毫米直徑的陰極，並且增大有效的截面 積爲0.38cm2。如此則增大了 50%。可以在平坦柄把上使 用雷射鑽孔來製作這些電子管。 接著參照圖9，顯示一個微波系統900之方塊圖，其 可以用於以上所說明的各種微波輔助式閃光燈。其圖示一 個電源902、一個微波來源904、一個循環器906、一個負 載908、一個直接耦合器910 ' —個反射功率表912、一個 傳輸功率表914、一個調諧器916、一個波導91、一個同 軸接合器920.、以及一個同軸電纜線922。 微波來源904較佳的爲一個2450MHz具有20%漣波 變動的微波電源。日立公司的M131磁電管爲適合的微波 電源之一個範例。微波來源9〇4的輸出經由一個矩形波導 918輸入循環器906，用以保護微波來源904，即保護微波 _:_16 __________ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2I0X 297公漦) " — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝' 、y6 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ^10360 A7 B7 五、發明説明u Ο 來源904中的一個磁電管。負載908乃是用來吸收偏離循 環器906所反射的微波能量。循環器9〇6的輸出則輸入直 接耦合器910中，其同時測量順向和反向的功率流動。直 接耦合器910的輸出供給一個三桿式(three-stub)調諧器， 即調諧器916，以提供最大的功率轉換給波導918。調諧器 916的輸出供給波導918，其依次將所具有的微波能量傳給 同軸接合器920，然後再傳給同軸電纜線922。 範例1 —種塡充200陶爾的Xe氣體並且具有一個1.51!11的水 銀球之Xe閃光燈操作於近沸點的模態，其模態具有1.6安 培的電流以及1〇〇至150伏特的電位。一個近沸點電路， 例如在技術中所知的，乃是設計來保持在近沸點模態下的 閃光燈電極之間固定的電流。閃光燈電弧放電中微波能量 的作用乃是遵行跨於閃光燈的電壓之改變。圖10顯示對應 微波能量關閉時，跨於閃光燈的電壓，而圖11則顯示對應 微波能量開啓時，跨於閃光燈的電壓。其漣波乃是象徵微 波來源所調變的120Hz。圖10和圖11所描出的結果暗示 著閃光燈在微波能量的作用下，從大於標準變化到小於標 準的總電阻率。 使用相同的閃光燈，也論證了閃光燈能夠以大約60瓦 特左右的微波能量”開啓”，以及在如此的條件下”開啓： 隨著閃光燈電擊之間的電漿達到大約4英吋左右。因此而 論證處理”近沸點”的電漿之能力，以及產生帶有微波能量 B L f -----r--.---裝------訂--------- 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本買) 本纸張尺度通用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（2丨0'〆；^7公釐） 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印製 410360 A7 B7 五、發明説明（u) ,n.丨· 的電漿之能力。 範例2 對一個450陶爾Xe氣、具有包含於其中的〇.6m丨水銀 球之閃光燈而言，當閃光燈閃動時觀察其水銀光譜，無論 如何，由於水銀抽離閃光燈電弧放電區域的效應，水銀光 譜隨著閃光燈連續地閃動而降低。一旦水銀光譜幾乎完全 消失於閃光燈所產生的光線中時，900瓦特的微波能量則 供給電極背後並且觀察到水銀光譜的增大，因此而論證了 傳入閃光燈電弧放電區域的微波能量.能夠導致摻雜物重新 供給閃光燈的電弧放電區域。在重複如此的處理數次之後 ，微波微波如果只供給一個的電極，則最後將不能夠重新 增強水銀光譜。在微波能量所供給而相對於電極的電極背 後區域觀察到水銀的積聚物。 能夠設置一個紫外線檢測器來接收來自閃光燈中心的 光線及檢測一個或者更多的摻雜物放射線。在水銀摻雜物 的範例中’一條2536.52埃的線條乃是適當的.。藉由回授 .控制，能夠保持摻雜物的放射層級於固定的層級上，換言 之，如果所檢測到的放射功率降低，則改變圖9微波來源 904的操作點，以提洪更多的微波功率。以一種電源供應 器’例如Acopian公司型號B12G900型的DC電壓電源供 應器，能夠實現如此的調整。 重要的是’特別在微埃復員（deactivation)應用中，只 晕保持閃光燈的的總放射線，Xe閃光燈的水銀摻雜則會導 ---- —— _ ] ^ 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS )八4规格（2丨公趁, --1 {請先間讀背面之注意事項再填寫本頁)

410360 A7 B7 五、發明説明（\/\) 致奈米波長範圍的光譜輸出之增加。由於在此所說明的實 施例能夠將水銀回復到閃光燈的電漿中，以克服閃光燈將 水銀抽離每個電極背後區域的傾向，因此而能夠明示Xe 閃光燈摻雜水銀的優點。 儘管藉由特定的實施例和應用，已經說明了在此所揭 示的本發明，而在不偏離申請專利範圍中所提出的本發明 之觀點之下能夠從事許多的修改和變體。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ： -言 1 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 19 本紙張尺度適用中國园家標準（CNS ) Μ規格（210X 297公超：）

Claims (1)

1. 經濟部中央標率局貝工消費合作社印製 A8 B8SI__ 六、申請專利範圍 、ι·一種將具有微波的雙電極閃光燈中的氣體和電漿放 電注能之方法，包含： 施加至少一電氣電位於雙電極閃光燈的一對電極之間 ，用以產生電極對之間的電弧放電；以及 以微波照射電弧放電，用以改變電弧放電的放射光譜 〇 如申請專利範圍第1項之方法，其中該照射包含： 順著一條同軸傳輸線耦合其微波，而該同軸傳輸線則設置 於該對電極的其中一個上，以充當一個中心導體。 3.如申請專利範圍第1項之方法，其中該照射進一步 地包含：順著另一條同軸傳輸線耦合其微波，而該同軸傳 輸線則設置於該對電極的另一個上，以充當該中心導體。 4·如申請專利範圍第1項之方法，其中該照射包含： 順著一條微波同軸傳輸線耦合其微波，而該同軸傳輸線則 設置於該對電極的其中一個和一個帽型耦合器上，以充當 一個中心導體。 5.如申請專利範圍第1項之方法，進一步地包含： 以一個鑽孔的.微波耦合器圍繞，至少部份地圍繞該對 電極之間的電弧放電。 6_如申請專利範圍第1項之方法，其中該電氣電位的 施加在時間上乃是脈動的，其脈動則是具有相當於2毫秒 的脈動期間，並且具有從1Hz到1200Hz之間的脈動重複 率〇 7_如申請專利範圍第i項之方法，其中該微波照射乃 410360 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝 訂 線 _j >r 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS )八4規格（21〇x297公釐） 經濟部中央橾隼局男工消費合作社印製 410360 锰 C8 D8 _ 六、申請專利範圍 是時間脈動的，其脈動則是具有2毫秒的脈動期間，並且 具有連續的運作。 '8.—種將雙電極閃光燈中的電漿放電注能之方法，包 含： 照射雙電極閃光燈一對電極之間的區域，用以產生一 種在電極之間的微波放電；以及 施加至少一個的電氣電位跨於雙電極閃光燈的一對電 極之間，用以增加額外的能量給電極對之間的微波放電。 9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該照射包含： 順著一條同軸傳輸線耦合其微波，而該同軸傳輸線則設置 於該對電極的其中一個上，以充當一個中心導體。 10. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該照射包含： 順著另一條同軸傳輸線耦合其微波，而該同軸傳輸線則設 置於該對電極的另一個上，以充當一個中心導體。 '11.如申請專利範圍第8項之方法，其中該照射包含： 順著一條微波同軸傳輸線耦合其微波，而該同軸傳輸線則 設置於該對電極的其中一個和一個帽型耦合器上，.以充當 一個中心導體。 12. 如申請專利範圍第8項之方法，進一步地包含： 以一個鑽孔的微波轉合器圍繞’至少部份地圍繞該對 電極之間的電弧放電。 13. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該電氣電位的 施加在時間上乃是脈動的。 14. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該微波照射乃 (請先閲读背面之注意事項再填寫本頁) .裝_ _j 訂 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 8888 ABCD 410360 六、申請專利範圍 是以時間脈動的方式供應。 ’I5.—種保持閃光燈可控的摻雜程度之方法，其包含： 供應至少一個的電位跨於閃光燈的一對電極之間； 照射至少一個電極的背後，用以產生其區域中的微波 放電； 調整供給電極背後微波放電的功率，用以導致摻雜物 原子移進電弧放電區域中 調整供給電極之間電弧放電的功率，用以導致該摻雜 物原子返回電極背後的區域；以及 重複調整供給微波放電的功率，旅且重複調整供給電 弧放電的功率直到穩態的摻雜物程度，而實現所規定的放 射光譜。 '46.如申請專利範圍第15項之方法、，其中該照射包含 :順著一條同軸傳輸線耦合其微波，而該同軸傳輸線則設 置於該對電極的其中一個上，以充當一個中心導體。 Ί7.如申請專利範圍第15項之方法，其中該照射包含 :順著另一條同軸傳輸線耦合其微波，而該同軸傳輸線則 設置於該對電極的另一個上，以充當一個中心導體。 1+8.如申請專利範圍第.15項之方法，其中該照射包含 :順著一條微波同軸傳輸線耦合其微波，而該同軸傳輸線 則設置於該對電極的其中一個和一個帽型親合器上，以充 當一個中心導體。 19.如申請專利範圍第15項之方法，其中該照射包含 :經由一個緩波架構耦合該微波，而緩波架構則圍繞著該 3 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4現格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部t央標隼局貝工消費合作社印製 •榮.

   經濟部中央橾隼局員工消費合作社印製 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 電極其中至少一個。 如申請專利範圍第15項之方法，其中該電氣電位 乃是以時間脈動的方式供應。 21·如申請專利範圍第I5項之方法，其中該微波照射 乃是以時間脈動的方式供應。 種用以操作雙電極閃光燈的系統，其包含： 個閃光燈泡； 第一個的電極，設置於閃光燈泡的一端； ®二個的電極，設置於閃光燈泡的另一端； -個脈動的電氣電位來源，連接到電極上； 微波耦合架構； 一個微波能量來源，連接到微波播_合架構；以及 個電子的控制系統，用於適時地操作電氣電位來源 和微波能量來源。 23. 如申請專利範圍第22項之系統，其中該第一個和 第二個的電極界定其間的電弧放電區域，而其中設置該微 波能量來原來將微波能量傳入於電弧放電區域中。 24. 如申請專利範圍第22項之系統，進一步地包含： 第一條的微波傳輸線，設置於該第一個的電極上，用 以充當一個中心導體》 '25.如申請專利範圍第24項之系統，進一步地包含： 第二條的微波傳輸線，設置於該第二個的電極上，用 以充當該中心導體。 26.如申請專利範圍第22項之系統，進一步地包含第 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS)Α4规格（210x297公度1 (請先閲讀背面之注意事項*·填寫本頁) -裝- 訂 410360 A8 B8 C8 D8 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 六、申請專利範圍 一條的微波傳輸線，設置於該第一個的電極和一個帽型耦 合器上’用以充當一個中心導體。 27. 如申請專利範圍第22項之系統，其中該微波能量 來源乃是設置來將閃光燈泡的微波能量傳入第一個電極背 後的區域中。 28. 如申請專利範圍第27項之系統，進一步地包含另 一·個的微波能量來源，設置來將閃光燈泡的微波能量傳入 第二個電極背後的區域中 29. 如申請專利範圍第22項之系統，進一步地包含： 一個耦合第一個電極的緩波架構，用以將微波能量傳 入第一個電極背後的區域中。 30. 如申請專利範圍第22項之系統，進一步地包含： 一個反射器，其至少有一部分圍繞著該閃光燈泡，用 以形成微波傳輸線至少一部分的外部導體。 31. 如申請:專利範圍第30項之系統，進一步地包含： 一個該反射器的敞開邊；以及 一個網孔狀的遮蔽幕，覆蓋著該敞開邊的至少一部分 〇 芝2.如申請專利範圍第22項之系統，進一步地包含： 一個反射器，其至少有一部分圍繞著該閃光燈泡；以 及 在該反射器中至少一個的凹槽，該微波能量乃是經由 其傳入該電弧放電區域。 33.如申請專利範圍第22項之系統，進一步地包含： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. I 、1T 線i Jl> 本紙張尺度逋用中國國家榡準（CNS ) A4規格（2!0X297公釐） ^10300 H ___§__ 六、申請專利範圍 —個網孔狀的遮蔽幕，包住該閃光燈泡的至少一部分 〇 34. 如申請專利範圍第30項之系統，其中該第一個和 第二個的電極界定其間的電弧放電區域，並且其中該第一 個的電極包含多數個的平行電子管，接近該電弧放電區域 ，用以平行摻雜物原子的流動。 35. —種操作雙電極閃光燈的方法，包含： 注能一個電氣電位跨於雙電極閃光燈的一對電極上’ 電極對則界定其間的電弧放電區域；以及 以微波能量照射電弧區域。 36. 如申請專利範圍第35項之方法，其中該照射包含 :經由該電極對的其中一個雩極耦合該微波能量° 37. 如申請專利範圍第36項之方法’其中該照射包含 :經由該電極對的另一個電極耦合該微波能量。 38. 如申請專利範圍第37項之方法’其中經由該電極 對的其它電極耦合該微波能量包含：經由一個帽型耦合器 來耦合該微波能量。 經濟部中夬棣率局員工消費合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 39. 如申請專利範圍第35項之方__法，其中該照射包含 :經由一個鑽孔微波耦合器來耦合該微波能量。 4b.如申請專利範圍第35項之方法’其中該放射線的 照射包含：經由一個緩波架構稱合該微波能量。 41. —種操作雙電極閃光燈的方法’其包含： 注能一個電氣電位跨於雙電極閃光燈的一對電極上； 以及 ______6_；_ 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS) A4規格（21〇><297公釐） 經濟部中央標牟局負工消費合作社印製 Λ容 S D8 六、申請專利範圍 .以微波能量的放射線照射其中一個電極尖端背後的區 域。 42. 如申請專利範圍第4丨項之方法’其中該注能包含 :傳送跨於該對電極的該電氣電位之脈動。 43. —種操作雙電極閃光燈的系統，包含： —個閃光燈泡； 第一個的電極，設置於閃光燈泡的一端； 第二個的電極，設置於閃光燈泡的另一端； 一個微波能量來源’設置來傳送閃光燈泡的微波能量 〇 4屯如申請事利範圍第43項之系統，其中第一個和第 二個的電極界定其間的一個電弧區域’並且其中的微波能 量來源乃是設置來將微波能量傳入電弧區域中。 45. 如申請專利範圍第44項之系統，進一步地包含一 個緩波架構，該微波能量從其傳入該電弧區域中。 46. 如申請專利範圍第43項之系統，進一步地包含： 經由該第一個的電極’將該微波能量親、.合於該閃光燈中所 用的裝置。 47. 如申請專利範圍第45項之系統，包含：經由該第 二個的電極，將該微波能量耦合於該閃光燈中所用的裝置 P 48. 如申請專利範圍第46項之系統，其中經由該第二 個的電極用來將該微波能量耦合於該閃光燈中的該裝置包 含一個帽型的耦合器。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 線 本紙法尺度逍用中画固家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） Α8 Β8 C8 D8 410360 六、申請專利範圍 49. 如申請專利範圍第43項之系統，其中該微波能量 來源乃是設置來傳送閃光燈泡的微波能量到第一個電極背 後。 50. 如申請專利範圍第48項之系統，包含另一個微波 能量來源，其乃是設置來傳送閃光燈袍的微波能量到第一 個電極背後。 51. 如申請專利範圍第43項之t系統，進一步地包含一 個反射器，設置於該閃光燈的附近，用以反射從閃光燈放 射到一個目標物體的光線。 52. 如申請專利範圍第51項之系統，其中該反射器包 含一個敞開邊。 53. 如申請專利範圍第52項之系統，其中該反射器包 含一個網孔狀的遮蔽幕，位於該敞開邊的至少一部份上。 54. 如申請專利範圍第51項之系統，其中該反射器至 少包含一個的凹槽，該微波能量經由其凹槽傳入該電弧區 域中。 55. 如申請專利範圍第43項之系統，進一步地包含一 個網孔狀的遮蔽幕.，包住該閃光燈泡至少一部分。 56. 如申請專利範圍第43項之系統，其中該第一個的 電極包含多數個的平行電子管，靠近於該電弧區域，用以 平行該微波能量。 8 (請先閲讀背面之注意事頃再填寫本頁)

   Ρ 經濟部中央標牟局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4現格（210Χ297公釐）