Błysk argonu
Błysk argonowy , znany również jako bomba argonowa , bomba błyskowa argonu , świeca argonowa i argonowe źródło światła , to jednorazowe źródło bardzo krótkich i niezwykle jasnych błysków światła. Światło jest generowane przez falę uderzeniową w argonie lub, rzadziej, innym gazie szlachetnym . Fala uderzeniowa jest zwykle wytwarzana przez eksplozję . Argonowe lampy błyskowe są używane prawie wyłącznie do fotografowania wybuchów i fal uderzeniowych.
Chociaż można również użyć kryptonu i ksenonu ; argon jest korzystny ze względu na niski koszt.
Proces
Światło generowane przez eksplozję jest wytwarzane głównie przez kompresyjne ogrzewanie otaczającego powietrza. Zastąpienie powietrza gazem szlachetnym znacznie zwiększa wydajność świetlną; w przypadku molekularnych energia jest częściowo zużywana na dysocjację i inne procesy, podczas gdy gazy szlachetne są jednoatomowe i mogą ulegać jedynie jonizacji ; zjonizowany gaz wytwarza następnie światło. Niskie ciepło właściwe gazów szlachetnych umożliwia ogrzewanie do wyższych temperatur, dając jaśniejszą emisję. Z tego samego powodu lampy błyskowe są wypełnione gazami szlachetnymi.
Inżynieria
Typowe argonowe lampy błyskowe składają się z wypełnionej argonem tekturowej lub plastikowej rurki z przezroczystym okienkiem na jednym końcu i ładunkiem wybuchowym na drugim końcu. Można użyć wielu materiałów wybuchowych; Kompozycja B , PETN , RDX i materiały wybuchowe związane z tworzywami sztucznymi to tylko kilka przykładów.
Urządzenie składa się z naczynia wypełnionego argonem i stałego ładunku wybuchowego . Wybuch generuje falę uderzeniową, która podgrzewa gaz do bardzo wysokiej temperatury (ponad 10 4 K; publikowane wartości wahają się od 15 000 K do 30 000 K, przy czym najlepsze wartości to około 25 000 K). Gaz staje się żarzący i emituje błysk intensywnego widzialnego i ultrafioletowego promieniowania ciała doskonale czarnego . Emisja dla zakresu temperatur jest najwyższa między 97–193 nm, ale zwykle wykorzystuje się tylko zakres widzialny i bliski ultrafioletowi.
Aby uzyskać emisję, warstwa gazu o co najmniej jednej lub dwóch głębokościach optycznych musi zostać ściśnięta do odpowiedniej temperatury. Intensywność światła wzrasta do pełnej wielkości w ciągu około 0,1 mikrosekundy. Przez około 0,5 mikrosekundy niestabilności czoła fali uderzeniowej są wystarczające do wytworzenia znacznych prążków w wytwarzanym świetle; efekt ten maleje wraz ze wzrostem grubości sprasowanej warstwy. Za emisję światła odpowiada tylko warstwa gazu o grubości około 75 mikrometrów. Fala uderzeniowa odbija się po dotarciu do okienka na końcu tuby; daje to krótkotrwały wzrost natężenia światła. Następnie intensywność zanika.
Ilość materiału wybuchowego może kontrolować intensywność fali uderzeniowej, a tym samym błysku. Intensywność błysku można zwiększyć, a czas jego trwania skrócić, odbijając falę uderzeniową od odpowiedniej przeszkody; można użyć folii lub zakrzywionego szkła. Czas trwania błysku jest mniej więcej równy samej eksplozji, w zależności od konstrukcji lampy, od 0,1 do 100 mikrosekund. Czas trwania zależy od długości drogi fali uderzeniowej przez gaz, która jest proporcjonalna do długości rury; wykazano, że każdy centymetr drogi fali uderzeniowej przez ośrodek argonowy odpowiada 2 mikrosekundom.
Używa
Błysk argonowy to standardowa procedura fotografowania z dużą szybkością , zwłaszcza przy fotografowaniu eksplozji, lub rzadziej stosowana w pojazdach testowych na dużych wysokościach. Fotografowanie eksplozji i fal uderzeniowych jest ułatwione dzięki temu, że detonacja ładunku argonowej lampy błyskowej może być dokładnie zsynchronizowana z eksplozją badanej próbki, a intensywność światła może przewyższyć światło generowane przez samą eksplozję. W ten sposób można zobrazować powstawanie fal uderzeniowych podczas eksplozji ładunków kumulacyjnych .
Ponieważ ilość uwalnianej energii promieniowania jest dość duża, może dojść do znacznego nagrzania oświetlanego obiektu. Należy to wziąć pod uwagę zwłaszcza w przypadku materiałów wybuchowych.
Źródła Super Radiant Light (SRL) są alternatywą dla błysku argonowego. Źródło wiązki elektronów dostarcza krótki i intensywny impuls elektronów do odpowiednich kryształów (np. domieszkowanego siarczku kadmu ). Osiągalne są czasy błysku w zakresie od nanosekund do pikosekund. Inną alternatywą są lasery impulsowe .