氙氣閃光管

氙氣閃光管是利用貯存在電容器中的電能產(chǎn)生很高強(qiáng)度閃光的光源。其光輸出與可見區(qū)范圍內(nèi)的自然晝光很相似，而且有大量的紫外與紅外輻射，使其用途更加廣泛。

對閃光管有許多不同的要求。每一種閃光管的設(shè)計，可能只適用于下列某一項工作:

(1)航空或演播室攝影和光化學(xué)用燈，要求高功率。

(2)業(yè)余和演播室攝影，一般工業(yè)與科學(xué)上的應(yīng)用，航海與機(jī)場信號燈、醫(yī)學(xué)研究與制圖等，要求中等功率和適當(dāng)短促的閃光。

(3)某些科學(xué)上的應(yīng)用，要求僅有幾微秒的閃光。

(4)與激光一起使用的，要求弧光短，負(fù)載高。

(5) 頻閃應(yīng)用，要求燈在低功率和高頻條件下工作，例如檢查運動中的部件,以及用于點火計時器和飛輪平衡器中。

一、閃光管的結(jié)構(gòu)

除高負(fù)載的閃光管采用石英玻璃外，多數(shù)閃光管均用硼鞋酸鹽玻璃。電極及封接必須設(shè)計得能承受可能高達(dá)幾千個安培的峰值電流，能量耗散僅被放電管表面的龜裂與熔化所限制。為了維持正柱區(qū)內(nèi)的高電流密度，放電管要小，以壓縮電弧。為了形成更加集中的光源，放電管繞成螺旋形或其它不影響基本性能的外形。放電管的大小、充氣壓力、電極設(shè)計以及發(fā)射涂層都對燈管效率、閃光持續(xù)時間和壽命有決定性的影響。純氙氣所發(fā)出的輻射，適用于大多數(shù)單色和自然彩色膠片的攝影，但如要攝制高速運動的目標(biāo)，可充以氬與微量氫的混合氣，可產(chǎn)生僅有幾微秒持續(xù)時間的閃光。極間距離較短的燈充以1到2個大氣壓的氣體，而正柱較長的直管形或螺旋形燈則需充50乇至200乇的氣體。

氙氣閃光管的外形、尺寸、功率以及光輸出特性是多種多樣的。功率負(fù)載范圍很寬，每次閃光至少可高達(dá)10焦耳。

二、單次閃光的工作情況

對主要電容器C充電的電壓可由某種方便的直流電源供應(yīng)，但對小電容C2，則需經(jīng)過一電位分配器來充電。當(dāng)閉合開關(guān)s后，C?放出的能量產(chǎn)生一種高電壓脈沖，當(dāng)此脈沖加到繞在閃光管的電線，或加到第三電極時，即使氣體電離并使貯存于C1的能量在閃光管中逸散。

為了保證燈的使用可靠，觸發(fā)電壓要求達(dá)到4千伏至16千伏，能量約為5微焦耳，其脈沖上升時間相當(dāng)于約四千赫的固有頻率。在完全黑暗的情況下，閃光管的觸發(fā)較為困難，但電弧管在光子的輻照下，或增加觸發(fā)能量與電壓，也可確保點火。

充電電阻R,有兩個重要作用:限制從電源來的電流、允許從低額定電流電源中獲得高功率輸出，但當(dāng)長時間的再次充電時，這是沒有意義的，其次,它必須限制充電電流,以便當(dāng)電容器C:已經(jīng)放電時，閃光管即能消電離并熄滅，而不致引起閃光。只有當(dāng)C1的電壓在達(dá)到消電離之前已升高并超過臨界值，才能產(chǎn)生閃光。這是頻閃電路設(shè)計中最重要某些電路設(shè)計使電容器與充電電路在每次閃光后暫時自動地斷開，而不采用上述限制。電解電容器因其尺寸與重量的關(guān)系，常用于低壓燈管(不大于1000伏)。紙質(zhì)電容器的內(nèi)阻抗較低，頻閃持續(xù)時間較短，因而光效較高。直流電源可通過蓄電池或交流整流器等簡便的方法取得。脈沖線圈是空心的，忒斯拉型變壓器(Tesla-type transformers) 有時還裝有絕緣初級繞組。它們的初級電阻均較低，可使觸發(fā)電容迅速放電。線圈應(yīng)置于閃光管附近，以免長導(dǎo)線引起高頻損失。為了安全起見，用于攝影的觸發(fā)電容器上的電壓，最大不得超過 150 伏，因為電容器是與照相機(jī)接連的;同樣，為了防止接觸點的損壞,連續(xù)電流應(yīng)嚴(yán)格限制在500 微安以下。

和其它的放電光源一樣，閃光燈不能并聯(lián)工作。須各有數(shù)其放電電容器和充電電阻，一般還有它自己的觸發(fā)線圈，以保證正常的工作。如能適當(dāng)提高工作電壓，可以串聯(lián)使用，觸發(fā)的方法是將觸發(fā)脈沖按一般方法加在兩個燈管上，或加于它們的共同接點上。

由于蓄電池的電壓會下降，以及設(shè)備設(shè)計上的差異，閃光管的工作電壓應(yīng)考慮有一個變動的幅度。1969年英國標(biāo)準(zhǔn)(BS) 3205號上規(guī)定容差為標(biāo)稱電壓的+10%到-20%。燈管本身的工作限制應(yīng)比上述容差稍大，最高電壓為釋抑電壓(hold-off votage)，高于該電壓則雜散電離輻射會使燈管間歇地觸發(fā)，最低電壓應(yīng)定為最低點火電壓，低于該電壓，燈管閃光即不規(guī)律，或不能點火。實際上工作電壓也不是固定的數(shù)據(jù)，須由觸發(fā)脈沖(即脈沖的電壓與能量)產(chǎn)生的電離作用來決定。