ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА, 2004, № 6, с. 136-137
_ ПРИБОРЫ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ _
--В ЛАБОРАТОРИЯХ -
УДК 621.327:535.33
ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК МОЩНОГО СПОНТАННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА
© 2004 г. Д. В. Рыбка, Е. X. Бакшт, М. И. Ломаев, В. Ф. Тарасенко
Поступила в редакцию 08.04.2004 г.
В настоящее время широко применяются источники мощного спонтанного излучения, в которых для возбуждения используется импульсный разряд в ксеноне [1]. В большинстве источников длительность импульса излучения составляет десятки-сотни микросекунд, однако для ряда приложений нужны мощные импульсы ультрафиолетового (у.ф.) спонтанного излучения микросекундной длительности. Например, для исследования процессов формирования наночастиц железа при комнатной температуре в результате фотолиза пентакар-бонила железа Бе(СО)5 [2] требуется эффективный источник излучения микросекундной длительности в спектральном диапазоне от 190 до 250 нм.
В данной работе описан импульсный источник мощного спонтанного излучения (лампа) на основе сильноточного разряда в ксеноне. Для получения максимальной энергии излучения в у.ф.-обла-сти спектра в данном приборе были оптимизированы условия работы ксеноновой лампы по следующим параметрам: межэлектродному расстоянию, давлению рабочего газа, зарядному напряжению, емкости и индуктивности разрядного контура.
Импульсный ксеноновый излучатель содержит блок питания и собственно излучатель (рис. 1). В качестве блока питания используется источник постоянного напряжения (до 15 кВ) на основе сетевого повышающего трансформатора, совмещенный с генератором запуска. Излучатель состоит из газоразрядной трубки, накопительного конденсатора К75-48 емкостью 0.22 мкФ, коммутатора РУ-73 (НПО "Плазма", г. Рязань), концентратора излучения (отражателя), резисторов и соединительных проводов. Блоки соединены кабелем запуска и кабелем высокого напряжения. Лампа может работать как в режиме однократных импульсов, так и с частотой повторения импульсов 1 Гц. Запуск лампы может осуществляться от внутреннего генератора или от внешнего сигнала с амплитудой 20 ± 5 В и длительностью 1 мкс. В последнем случае точность включения лампы ±0.1 мкс.
Колба лампы сферической формы диаметром ~20 мм изготовлена из высококачественного кварца с пропусканием более 80% излучения с длиной волны от 190 до 850 нм. В колбу с противоположных сторон вакуумно-плотно установлены два электрода диаметром 4 мм, изготовленные из
Рис. 1. Внешний вид устройства.
ИМПУЛЬСНЫЙ источник
137
P, мДж/нм 14 -
12 -
10
_I_I_I_I_I_I_I_I
200 300 400 500 600 700 800 900
Длина волны, нм Рис. 2. Спектральная плотность энергии излучения.
молибдена. Расстояние между электродами ~4 мм. Рабочим газом является ксенон при давлении 550 Торр.
Лампа работает следующим образом. Накопительный конденсатор заряжается от источника питания до напряжения и0 = 15 кВ. Импульс "под-жига", формируемый генератором запуска, подается на управляющий электрод коммутатора и переводит его в проводящее состояние. При этом импульсное напряжение подается на трубку, и происходит электрический пробой газоразрядного промежутка. Образовавшаяся плазма интенсивно излучает в ультрафиолетовой и видимой
областях спектра, причем на диапазон 190-400 нм приходится более 65% энергии регистрируемого излучения. График спектральной плотности энергии излучения представлен на рис. 2 (спектральная ширина аппаратной функции спектрометра не превышает 3 нм). Отражатель обеспечивает концентрацию излучения в пятне диаметром ~1.5 см на расстоянии 1-5 см от внешнего торца трубки.
Основные технические характеристики. Зарядное напряжение 15 кВ. Спектральный диапазон излучения 190-855 нм. Полная энергия излучения за один импульс ~1.2 Дж. Длительность импульса излучения на полувысоте ~2 мкс. Пиковая импульсная мощность излучения в диапазоне длин волн от 190 до 250 нм составляет не менее 120 кВт, энергия излучения в данной области спектра ~350 мДж. Концентрация энергии излучения в пятне диаметром ~1.5 см осуществляется на расстоянии 1-5 см от торца газоразрядной трубки.
Работа выполнена при финансовой поддержке фонда CRDF (проект № RP1-538) и NATO (проект EST.CLG.979540).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Энциклопедия низкотемпературной плазмы / Под ред. академика В.Е. Фортова. М.: Наука, 2000. Т. IV. С. 231.
2. Emelianov A, Eremin A, Jander H, Wagner H.Gg. // Zeitschrift fur Physikalische Chemie. 2003. V. 217. Р. 1361.
Адрес для справок: Россия, 634055, Томск, просп. Академический, 2/3, Институт сильноточной электроники РАН, лаборатория оптических излучений. E-mail: VFT@loi.hcei.tsc.ru
ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА № 6 2004
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.