Жарқын шығару құрылғысы және оның түрлері

Кіріспе

Тұтас емес жарық көзі

Флеш-түтік (жарық шырақ) – өте қысқа мерзімге өте қарқынды, тұтас спектрлі ақ жарық шығаруға арналған электр доғасы лампасы. Флеш-түтік – екі ұшында электродтары бар, газбен толтырылған шыны түтік. Газ қозғанда иондалып, жарық тудыру үшін жоғары кернеу импульсын өткізеді. Флеш-түтіктер көбінесе фотосуретке пайдаланылады, сондай-ақ ғылымда, медицинада, өнеркәсіпте және ойын-сауықта қолданылады.

Құрылыс

Шам герметикалық жабық шыны түтіктерден тұрады, олар асыл газбен, әдетте ксенонмен және газға электр тогын жеткізетін электродтармен толтырылған. Газды қуаттандыру үшін, оны іске қосу кезінде жоғары кернеулі қуат көзі қажет. Шам іске қосылғанда өте жоғары электр тогын қысқа мерзімде жеткізуге мүмкіндік беру үшін, зарядталған конденсатор әдетте жарық шығаруға энергия беру үшін қолданылады.

Шыны конверттер

Шыны конверт көбінесе жұқа түтік болып табылады, көбінесе қорытылған кварцтан, борсиликаттан немесе Pyrex шынысынан жасалады, ол тура немесе спиральді, "U" пішіндес және дөңгелек (көлеңкесіз фотосуретке түсіру үшін камера линзасын қоршауға арналған "сақиналы жарықтар" сияқты) түрлі пішіндерге иілуі мүмкін. Кейбір жағдайларда ультракүлгін сәуленің шығарылуы қажет емес, себебі ол озонның түзілуіне, лазерлік таяқшалардың зақымдануына, пластиктердің тозуына немесе басқа да зиянды әсерлерге алып келуі мүмкін. Мұндай жағдайларда допингтелген қорытылған кремний қолданылады. Титан диоксидімен допингтеу ультракүлгін спектрінде әртүрлі кесу ұзындықтарын қамтамасыз ете алады, бірақ материал соляризацияға ұшырайды; ол көбінесе медициналық және күн сәулесі шамдарында, сондай-ақ лазерлік емес шамдарда қолданылады. Жақсырақ балама – цериймен допингтелген кварц; ол соляризацияға ұшырамайды және тиімділігі жоғары, себебі жұтылған ультракүлгін сәуленің бір бөлігі флуоресценция арқылы көрінетін сәулеге айналып қайта шығарылады. Оның кесу ұзындығы шамамен 380 нм құрайды. Керісінше, ультракүлгін сәуле қажет болған жағдайда синтетикалық кварц конверт ретінде қолданылады; бұл материалдардың ең қымбатсы, бірақ ол соляризацияға бейім емес және оның кесу ұзындығы 160 нм-ге тең. Оны іске қосудың бірнеше әдісі бар.

Сыртқы іске қосу

Сыртқы іске қосу, әсіресе фотосуретке түсіру үшін, ең көп қолданылатын жұмыс әдісі болып табылады. Электродтар іске қосуға жауап беретіндей жеткілікті жоғары кернеуге дейін зарядталады, бірақ шамның өздігінен жанатын кернеуінен төмен. Өте жоғары кернеулі импульс (әдетте 2000 мен 150 000 вольт аралығында), «іске қосу импульсі» деп аталатын, шыны қаптамаға тікелей немесе оған өте жақын қолданылады. (Сумен салқындатылатын шамдар кейде осы импульсті тікелей салқындату суына, сондай-ақ жиі құрылғы корпусына да қолданады, сондықтан мұндай жүйелерге сақтықпен қарау қажет.) Ұзақ емес, жоғары кернеулі импульс газды иондастыратын, күшейтілген электростатикалық өріс тудырады. Шынының сыйымдылығы іске қосу импульсін қаптамаға жеткізеді, онда газдың бір немесе екі электродты қоршаған бұзылу кернеуінен асып, ұшқынды ағындар пайда болады. Ағындар сыйымдылық арқылы шыны бойымен 60 наносекундта 1 сантиметр жылдамдықпен (170 км/с) таралады. (Іске қосу импульсі бір ағынның қарама-қарсы электродқа жеткеніне көз жеткізу үшін жеткілікті ұзақ болуы керек, әйтпесе тұрақсыз іске қосу болады.) Іске қосуды «эталондық жазықтыққа» іске қосу импульсін қолдану арқылы күшейтуге болады, ол шыныға бекітілген металл жолақ немесе рефлектор, өткізгіш бояу немесе шамның ұзындығына оралған жұқа сым түрінде болуы мүмкін. Егер конденсатордың кернеуі катод пен анод арасындағы кернеудің түсуінен жоғары болса, ішкі ұшқынды ағындар электродтарды біріктірген кезде конденсатор иондалған газ арқылы разрядталады, ксенонды жарық шығару үшін жеткілікті температураға дейін қыздырады. Егер сыртқы іске қосу өте қысқа импульстар үшін қолданылса, толық ток түтікшеден өткен кезде ұшқынды ағындар әлі де шынымен жанасып тұруы мүмкін, бұл қабырғаның тозуына немесе ең нашар жағдайда шамның жарылуына немесе тіпті жарылысына әкелуі мүмкін. Алайда, өте қысқа импульстар көбінесе өте жоғары кернеу мен төмен сыйымдылықты талап етеді, ток тығыздығының тым жоғарыламауы үшін, кейбір микросекундық шамдар «кернеуді арттыру» арқылы, яғни электродтарға шамның өздігінен жанатын кернеуінен әлдеқайда жоғары кернеуді қолдану арқылы іске қосылады, оттық аралықты пайдалана отырып. Көбінесе, тұрақтандыру кернеуі мен кернеуді арттырудың үйлесімі қолданылады.

External triggering is the most common method of operation, especially for photographic use. The electrodes are charged to a voltage high enough to respond to triggering, but below the lamp's self flash threshold. An extremely high voltage pulse, (usually between 2000 and 150,000 volts), the "trigger pulse", is applied either directly to or very near the glass envelope. (Water cooled flashtubes sometimes apply this pulse directly to the cooling water, and often to the housing of the unit as well, so care must be taken with this type of system.) The short, high voltage pulse creates a rising electrostatic field, which ionizes the gas inside the tube. The capacitance of the glass couples the trigger pulse into the envelope, where it exceeds the breakdown voltage of the gas surrounding one or both of the electrodes, forming spark streamers. The streamers propagate via capacitance along the glass at a speed of 1 centimeter in 60 nanoseconds (170 km/s). (A trigger pulse must have a long enough duration to allow one streamer to reach the opposite electrode, or erratic triggering will result.) The triggering can be enhanced by applying the trigger pulse to a "reference plane", which may be in the form of a metal band or reflector affixed to the glass, a conductive paint, or a thin wire wrapped around the length of the lamp. If the capacitor voltage is greater than the voltage drop between the cathode and the anode, when the internal spark streamers bridge the electrodes the capacitor will discharge through the ionized gas, heating the xenon to a high enough temperature for the emission light. If external triggering is used for extremely short pulses, the spark streamers may still be in contact with the glass when the full current load passes through the tube, causing wall ablation, or in extreme cases, cracking or even explosion of the lamp. However, because very short pulses often call for very high voltage and low capacitance, to keep the current density from rising too high, some microsecond flashtubes are triggered by simply "over volting", that is, by applying a voltage to the electrodes which is much higher than the lamp's self flash threshold, using a spark gap. Often, a combination of simmer voltage and over volting is used.

Аблативті флеш-түтіктер

Аблативті флеш-түтіктер қысымды төмендету арқылы іске қосылады. Аблативті флеш-түтіктер әдетте кварц түтіктерінен және бір немесе екі электродтары ойылып жасалады, бұл газ қысымын басқару үшін вакуумдық сорғыны қосуға мүмкіндік береді. Лампаның электродтары зарядталған конденсаторға қосылады, содан кейін шамнан газ сорылады. Газ жеткілікті төмен қысымға жеткенде (әдетте бірнеше торр), кездейсоқ иондалған бөлшектер катодтың бетін соққанда электрондарды шығара бастайтын жылдамдыққа дейін үдеп, Таунсендтік қар көшкінін тудырады, бұл шамның өзін-өзі жарқырауына себеп болады. Мұндай төмен қысымда жарқыраудың тиімділігі әдетте өте төмен болады. Дегенмен, төмен қысымның арқасында бөлшектер өте жоғары жылдамдыққа дейін үдеуге мүмкіндік алады, ал магниттік күштер доғаны кеңейтеді, сондықтан плазманың көп бөлігі шыны бетінде шоғырланады. Бұл бомбалау ішкі қабырғадан көп мөлшерде кварцты алып тастайды (буландырады). Бұл абразия шамның ішкі қысымын күрт, зор, жергілікті түрде арттырады, бұл жарқыраудың тиімділігін өте жоғары деңгейге дейін көтереді. Алайда, абразия шамның тозуына, шынының әлсіреуіне әкеледі және оларды қысқа ғана қызмет ету мерзімінен кейін ауыстыру қажет. Аблативті флеш-түтіктерді әр жарқырау үшін қажетті қысымға дейін қайта толтырып, вакуумдау қажет. Сондықтан оларды өте жоғары қайталану жиілігінде қолдануға болмайды. Сонымен қатар, бұл криптон немесе ксенон сияқты өте қымбат газдарды пайдалануға кедерес келтіреді. Аблативті флеш-түтіктерде ең көп қолданылатын газ – ауа, кейде арзан аргон да қолданылады. Жарқыраудың шыныға тым көп жылу өтпеуі үшін, әдетте, өте қысқа болуы керек. Алайда, плазманың барлық дерлік бөлігі бетінде шоғырланғандықтан, шамдардың индуктивтілігі өте төмен және жарқыраулар салыстырмалы өлшемдегі стандартты шамға қарағанда қысқа болуы мүмкін. Бір аблативті флеш-түтіктің жарқырауы бірнеше шамға қарағанда күшті болуы мүмкін. Осы себептерге байланысты шамдарды көбінесе бояу лазерлерін сорғылау үшін пайдаланады.

Ablative flashtubes are triggered by under pressurizing. Ablative flashtubes are typically constructed using quartz tubing and one or both electrodes hollowed out, allowing a vacuum pump to be attached to control the gas pressure. The electrodes of the lamp are connected to a charged capacitor, and then the gas is vacuumed from the lamp. When the gas reaches a low enough pressure (often just a few torr) randomly ionized particles are able to accelerate to velocities sufficient to begin ejecting electrons from the cathode as they impact its surface, resulting in a Townsend avalanche that causes the lamp to self flash. At such low pressures, the efficiency of the flash would normally be very low. However, because of the low pressure, the particles have room to accelerate to very high speeds, and the magnetic forces expand the arc so that the bulk of its plasma becomes concentrated at the surface, bombarding the glass. The bombardment ablates (vaporizes) large amounts of quartz from the inner wall. This ablation creates a sudden, violent, localized increase in the internal pressure of the lamp, increasing the efficiency of the flash to very high levels. The ablation, however, causes extensive wear to the lamp, weakening the glass, and they typically need replacement after a very short lifetime. Ablative flashtubes need to be refilled and vacuumed to the proper pressure for each flash. Therefore, they cannot be used for very high repetition applications. Also, this usually precludes the use of very expensive gases like krypton or xenon. The most common gas used in an ablative flashtube is air, although sometimes cheap argon is also used. The flash usually must be very short to prevent too much heat from transferring to the glass. However, because nearly all the plasma is concentrated at the surface, the lamps have very low inductance and flashes can often be shorter than a normal lamp of comparative size. The flash from a single ablative flashtube can also be more intense than multiple lamps. For these reasons, the most common use for the lamps is for the pumping of dye lasers.

Импульстің өзгермелі енін басқару

Сонымен қатар, оқшауланған қақпалы биполярлы транзистор (IGBT) триггерлік трансформатормен де, шаммен де тізбектей қосылуы мүмкін, бұл реттелетін жарқырау ұзақтығын қамтамасыз етеді. Осы мақсатта қолданылатын IGBT жартылай өткізгіштің тоқ ағынынан болатын зақымдануды болдырмау үшін жоғары импульстік тоққа төтеп бере алуы керек. Ксеноннан шыққан жарық, неон таңбасындағы жарық сияқты, көбінесе күлгін түсті болады. Флеш-түтіктердің сәулелену спектрі толтыру қысымына немесе газ түріне қарағанда ток тығыздығына әлдеқайда көп тәуелді. Төмен ток тығыздығы үздіксіз сәулеленудің әлсіз фонында тар спектрлік сызықтардың сәуле шығаруын тудырады. Ксенон спектрдің ультракөк, көк, жасыл, қызыл және инфрақызыл бөліктерінде көптеген спектрлік сызықтарға ие. Төмен ток тығыздығында жасыл-көк жарқырау пайда болады, бұл сары немесе қызғылт сары сызықтардың болмауын көрсетеді. Төмен ток тығыздығында ксенонның шығысының көп бөлігі 820, 900 және 1000 нм шамасындағы көзге көрінбейтін инфрақызыл спектрлік сызықтарына бағытталады. Жоғары тиімділігі мен ақ түсті шығаруының арқасында, ксенон өте қымбат болса да, фотосуретке түсіруде кеңінен қолданылады. Лазерлерде спектрлік сызықтардың сәулеленуі көбінесе артықшылыққа ие, себебі бұл сызықтар лазерлік ортаның сіңіру сызықтарымен жақсы сәйкес келеді. Криптон да кейде қолданылады. Төмен ток тығыздығында криптонның жақын инфрақызыл диапазондағы спектрлік сызықтары ксенонға қарағанда неодимге негізделген лазерлік ортаның сіңіру профиліне жақсырақ сәйкес келеді және Nd:YAG-дің тар сіңіру профиліне өте жақын. Ксенонның спектрлік сызықтарының ешқайсысы Nd:YAG сіңіру сызықтарымен сәйкес келмейді, сондықтан Nd:YAG-ді ксенонмен сорғылау кезінде үздік сәулеленуді пайдалану қажет.

Криптон және басқа газдар

Барлық газдар өздеріне тән спектрлік сызықтарды шығарады, олар үздіксіз сәулеленудің фонына нақты орналасады. Барлық газдар үшін төмен ток тығыздықтары көбінесе спектрлік сызықтарды тудырады, ал ең жоғары шығыс 650 және 1000 нм аралығындағы жақын инфрақызыл аймаққа шоғырланған. Криптонның ең күшті шыңдары шамамен 760 және 810 нм-де орналасқан. Аргон 670, 710, 760, 820, 860 және 920 нм-де көптеген күшті шыңдарға ие. Неонның шыңдары 650, 700, 850 және 880 нм шамасында байқалады. Ауадағы азот қолдан жасалған бояу лазерлеріндегі импульстік шамдарда қолданылған, бірақ азот пен оттегі электродтармен және өзара әрекеттеседі, бұл олардың мерзімінен бұрын тозуына және әр импульс үшін қысымды реттеу қажеттілігіне әкеледі. Газдарды араластыру арқылы спектрлік шығысты өзгерту бойынша зерттеулер жүргізілді. Бұл араласу шығыс спектріне елеусіз әсер етеді, бірақ тиімділікке маңызды әсер етеді. Жеңіл газ қосылғанда, ауыр газдың тиімділігі төмендейді. Плазма ішінде оң иондар катодқа қарай, ал электрондар анодқа қарай үдейтеді. Бейтарап атомдар иондар жасаған жергілікті қысым айырмасын толтыра отырып, анодқа қарай баяу жылдамдықпен қозғалады. Қалыпты қысымда бұл қозғалыс өте қысқа қашықтықта жүреді, себебі бөлшектер өзара әрекеттеседі және соқтығысады, содан кейін электрондарды алмастырып, бағыттарын өзгертеді. Сондықтан, импульс кезінде бейтарап атомдар үнемі иондалады және қайтадан бірігеді, әр жолы фотон шығарып, катодтан анодқа электрондарды жібереді. Әр электрон үшін иондық өтулердің саны неғұрлым көп болса, конверсия тиімділігі соғұрлым жоғары болады, сондықтан ұзын құбырлар немесе жоғары қысым шамның тиімділігін арттыруға көмектеседі. Импульс кезінде тері әсері еркін электрондарды ішкі қабырғаға жақын жинап, плазманың айналасында электрондық қабық құрайды. Бұл аймақты электронегативті етеді және оны салқын ұстауға көмектеседі. Тері әсері сонымен қатар орталық плазмада айналмалы тоқтарды тудырып, индуктивтілікті арттырады. Иондар мен бейтарап атомдар соқтығысқанда, электронды атомнан ионға беру арқылы байланысқан-байланысқан өтулер пайда болады. Бұл әдіс төмен ток тығыздықтарында басым болып табылады және спектрлік сызықтық сәулеленуді тудыруға жауапты. Ион еркін электронды ұстағанда еркін-байланысқан өтулер орын алады. Бұл әдіс үздіксіз сәулеленуді тудырады және жоғары ток тығыздықтарында көбірек байқалады. Электрон ионға қарай үдегенде континуумның бір бөлігі де пайда болады, бұл еркін-еркін өтулер деп аталады, нәтижесінде тормоздық сәулелену пайда болады. Тормоздық сәулелену энергия тығыздығының артуымен артады және спектрдің көк және ультракөк түсті жағына қарай ығысады. Осыған ұқсас әсерлер интенсивті импульсті жарық (IPL) емдеуі деп аталатын эстетикалық немесе медициналық процедураларда қолданылуы мүмкін. IPL шашты алып тастау және зақымдалған немесе шешілген тері участаларын жою сияқты емдеулер үшін қолданылады.

All gases produce spectral lines which are specific to the gas, superimposed on a background of continuum radiation. With all gases, low current densities produce mostly spectral lines, with the highest output being concentrated in the near IR between 650 and 1000 nm. Krypton's strongest peaks are around 760 and 810 nm. Argon has many strong peaks at 670, 710, 760, 820, 860, and 920 nm. Neon has peaks around 650, 700, 850, and 880 nm. Nitrogen, in the form of air, has been used in flashtubes in home made dye lasers, but the nitrogen and oxygen present form chemical reactions with the electrodes, and themselves, causing premature wear and the need to adjust the pressure for each flash. Some research has been done on mixing gases to alter the spectral output. The effect on the output spectrum is negligible, but the effect on efficiency is great. Adding a lighter gas will only reduce the efficiency of the heavier one. Within the plasma, positive ions accelerate toward the cathode while electrons accelerate toward the anode. Neutral atoms move toward the anode at a slower rate, filling some localized pressure differential created by the ions. At normal pressures this motion is in very short distances, because the particles interact and bump into each other, and, exchanging electrons, they reverse direction. Thus, during the pulse neutral atoms are constantly ionizing and recombining, emitting a photon each time, relaying electrons from the cathode to the anode. The greater the number of ion transitions for each electron; the better the conversion efficiency will be, so longer tubes or higher pressures both help increase the efficiency of the lamp. During the pulse, skin effect causes free electrons to gather near the inner wall, creating an electron sheath around the plasma. This makes the area electro negative and helps to keep it cool. The skin effect also increases inductance by inducing eddy currents in the central plasma. Bound bound transitions occur when the ions and neutral atoms collide, transferring an electron from the atom to the ion. This method predominates at low current densities, and is responsible for producing the spectral line emission. Free bound transitions happen when an ion captures a free electron. This method produces the continuum emission, and is more prominent at higher current densities. Some of the continuum is also produced when an electron accelerates toward an ion, called free free transitions, producing bremsstrahlung radiation. Bremsstrahlung radiation increases with increasing energy density, and causes a shift toward the blue and ultraviolet end of the spectrum. Similar effects may be exploited for use in aesthetic or medical procedures known as intense pulsed light (IPL) treatments. IPL can be used for treatments such as hair removal and destroying lesions or moles.

Өмір бойы

Жарылыс түтігінің қызмет ету мерзімі шам үшін қолданылатын энергия деңгейінің, оның жарылыс энергиясына пропорционалдығына, сондай-ақ шамның импульс ұзақтығына байланысты. Ақаулар катастрофалық болуы мүмкін, шамның жарылуына әкелуі мүмкін, немесе олар шамның өнімділігін пайдалануға жарамсыз деңгейге дейін төмендетіп, біртіндеп дамуы мүмкін. Жылудан туындаған ақаулар көбінесе импульстің тым ұзақ болуынан, орташа қуат деңгейінің жоғары болуынан немесе электродтардың жеткіліксіз өлшемдерінен пайда болады. Импульс неғұрлым ұзақ болса, оның қызуының соғұрлым көп бөлігі шыныға беріледі. Егер түтіктің ішкі қабырғасы сыртқы қабырғасы әлі суық болғанда тым қызып кетсе, бұл температура градиенті шамның жарылуына себеп болуы мүмкін. Сол сияқты, егер электродтардың диаметрі ең жоғары токтарды қабылдауға жеткіліксіз болса, олар тым көп кедергі туғызып, тез қызып, термиялық кеңеюге ұшырауы мүмкін. Егер электродтар шыныдан гөрі тез қызса, шам ұштарында жарылу немесе тіпті жарылу болуы мүмкін. Ксенон жарық түтігінің шығаратын жарығының ұзақтығын дәл бақылауға болатындықтан және жарықтың жоғары қарқындылығынан ксенон жарық түтіктер фотосуреттегі импульстік жарықтар ретінде жиі қолданылады. Ксенон жарық түтіктері өте жоғары жылдамдықтағы немесе "қозғалысты тоқтату" фотосуреттерінде де қолданылады, бұл әдісті 1930 жылдары Гарольд Эджертон қадағалады. Олар салыстырмалы түрде аз, үздіксіз электр қуатымен жарқын, назар аударатын жарқырауларды тудыра алатындықтан, олар ұшақтардың ескерту шамдарында, төтенше жағдайлардағы көліктердің жарықтарында, өрт сигнализация құрылғыларында (жарқылдағыш сигналдар), ұшақтардың соқтығысуға қарсы маяктарында және басқа да ұқсас қолданыстарда қолданылады. Стоматологияда олар "жарық қорабы" құрылғыларында әртүрлі қалпына келтіру және қосымша жарықпен қатайтылатын шайырларды (мысалы, Megaflash mini, Uni XS және басқа құрылғылар) жарықпен белсендіру үшін қолданылады. Жоғары қарқындылығы және ультракүлгінге дейінгі қысқа толқынды ұзындықтары мен қысқа импульстық ендеріне байланысты жарық түтіктер лазердегі атомдарды когерентті, монохроматикалық жарық шығару үшін жарықтандыруға қозу үшін жарық көзі ретінде өте қолайлы. Толықтырғыш газды және ток тығыздығын дұрыс таңдау маңызды, сонда ең көп сәулеленген энергия лазерлік ортамен жақсы сіңірілетін спектрде шоғырланады; мысалы, криптон жарық түтігі Nd:YAG лазерлерін сорғылауға ксенон жарық түтігінен қолайлырақ, себебі жақын инфрақызыл сәуледегі криптон эмиссиясы Nd:YAG сіңіру спектріне жақсы сәйкес келеді. Ксенон жарық түтіктер ақ жарықтың қарқынды жарқырауын шығару үшін қолданылды, оның бір бөлігі инерциялық шектеуде синтез үшін лазерлік қуатты өндіретін Nd: шынымен сіңіріледі. Жалпы алғанда, жарық түтіктерге берілетін электр қуатының шамамен 1-1,5% осы қолданыс үшін пайдалы лазерлік жарыққа айналады. Импульстік жарық (ИЖ) - бұл микроорганизмдерді өлтіру арқылы беттерді зарарсыздандыру техникасы, ол кең спектрлі, УФ-С сәулесіне бай импульстарды қолданады. UV C - 200 және 280 нм аралығындағы диапазонына сәйкес келетін электромагниттік спектрдің бөлігі. Импульстік жарық секундына бірнеше рет жарық беретін ксенон шамдарымен жұмыс істейді. Дезинфекциялау роботтары импульстік УФ-сәулеленуді пайдаланады. Фонарьларды фотоникалық полимеризацияда қолданудың жаңа тәсілі пайда болды.

The lifetime of a flashtube depends on both the energy level used for the lamp in proportion to its explosion energy, and on the pulse duration of the lamp. Failures can be catastrophic, causing the lamp to shatter, or they can be gradual, reducing the performance of the lamp below a usable rating. Failure from heat is usually caused by excessively long pulse durations, high average power levels, or inadequate electrode size. The longer the pulse; the more of its intense heat will be transferred to the glass. When the inner wall of the tube gets too hot while the outer wall is still cold, this temperature gradient can cause the lamp to crack. Similarly, if the electrodes are not of a sufficient diameter to handle the peak currents they may produce too much resistance, rapidly heating up and thermally expanding. If the electrodes heat much faster than the glass, the lamp may crack or even shatter at the ends.]] As the duration of the flash that is emitted by a xenon flashtube can be accurately controlled, and due to the high intensity of the light, xenon flashtubes are commonly used as photographic strobe lights. Xenon flashtubes are also used in very high speed or "stop motion" photography, which was pioneered by Harold Edgerton in the 1930s. Because they can generate bright, attention getting flashes with a relatively small, continuous input of electrical power, they are also used in aircraft warning lights, emergency vehicle lighting, fire alarm notification appliances (horn strobes), aircraft anticollision beacons, and other similar applications. In dentistry it is used in "light box" devices to light activate the hardening of various restorative and auxiliary light curing resins (for example: Megaflash mini, Uni XS and other devices). Due to their high intensity and relative brightness at short wavelengths (extending into the ultraviolet) and short pulse widths, flashtubes are also ideally suited as light sources for pumping atoms in a laser to excited states where they can be stimulated to emit coherent, monochromatic light. Proper selection of both the filler gas and current density is crucial, so that the maximum radiated output energy is concentrated in the bands that are the best absorbed by the lasing medium; e. g. krypton flashtubes are more suitable than xenon flashtubes for pumping Nd:YAG lasers, as krypton emission in near infrared is better matched to the absorption spectrum of Nd:YAG. Xenon flashtubes have been used to produce an intense flash of white light, some of which is absorbed by Nd:glass that produces the laser power for inertial confinement fusion. In total about 1 to 1.5% of the electrical power fed into the flashtubes is turned into useful laser light for this application. Pulsed light (PL) is a technique to decontaminate surfaces by killing microorganisms using pulses of an intense broad spectrum, rich in UV C light. UV C is the portion of the electromagnetic spectrum corresponding to the band between 200 and 280 nm. Pulsed light works with xenon lamps that can produce flashes several times per second. Disinfection robots use pulsed UV light. A recent application of flashlamps is photonic curing.

Тарих

Флеш-түбін 1930 жылдары Гарольд Эджертон қозғалатын нысандардың анық суретін түсіру үшін ойлап тапты. Флеш-түтіктер негізінен ғылыми зерттеулерде строб жарығы үшін қолданылды, бірақ кейіннен химиялық және ұнтақ флеш-шамдар мен флеш-шамдардың орнын баса бастады. Электр доғалары механикалық сақина жылдамдығынан әлдеқайда жылдам жасалуы мүмкін болғандықтан, алғашқы жоғары жылдамдықты суреттер ашық ауадағы электр доғасының разряды арқылы түсірілді, бұл "ұшқын фотосуреті" деп аталды және қозғалатын нысандардағы бұлыңғырлықты жоюға көмектесті. Бұл әдетте, пленканы тым көп жарықтан қорғау үшін, қараңғы немесе жарығы аз бөлмеде, сақинаны ашық күйде бекітіп жасалатын. Ұшқын фотосуретін алғаш рет Генри Фокс Талбот 1850 жылдары қолданған. Ашық ауадағы ұшқын жүйелерін жасау оңай болған, бірақ олар көлемді, жарық шығару мүмкіндігі шектеулі және тапанша атуымен салыстыратын қатты дыбыс шығарды. Көптеген ықшам камералар қуатты қосылысымен бірден флеш-конденсаторды зарядтайды, ал кейбіреулері тіпті батареяларды орнатқанда ғана зарядтайды. Камераға батареяны енгізу ғана конденсаторды бірнеше күнге дейін қауіпті немесе кем дегенде жағымсыз ете алады. Жұмсалатын энергия да айтарлықтай; 330 микрофарад конденсаторы 300 вольтқа зарядталғанда (камераларда жиі кездесетін шамалы мән) шамамен 15 джоуль энергия сақтайды.

Танымал мәдениет

1969 жылы жарық көрген "Андромеда штаммы" кітабында және 1971 жылы түсірілген фильмде адам терісінің сыртқы эпителий қабатын күйдіру үшін ксенон жарқырағына арнайы әсер ету қолданылды. Бұл антисептикалық шара ретінде, өте таза ортада жұмыс істейтін адамдарға бактериялардың кез келген түрде енуіне жол бермеуді мақсат еткен. (Кітапта "ультражарық" термині қолданылған; фильмде бұл аппарат "ксенон жарқырағы" деп аталды.)

Анимация

1-кадр: Түтік қараңғы. 2-кадр: Триггерлік импульс газды иондайды, әлсіз көк жарықпен жарқырайды. Әр электродтан шыны түтіктің ішкі бетімен бір-біріне қарай қозғалатын ұшқындар пайда болады. 3-кадр: Ұшқындар қосылып, шыныдан алыстап кетеді, соның нәтижесінде плазмалық туннель қалыптасып, ток күшті өсуге мүмкіндік береді. 4-кадр: Конденсатор тогы өрбуге бастайды, ал қоршаған ксенон қызып кетеді. 5-кадр: Қарсылық төмендеген сайын кернеу азаяды және ток түтікті толтырады, ксенонды плазмалық күйге дейін қыздырады. 6-кадр: Толық қызғанда, кедергі мен кернеу тұрақтанып, толық ток түтік арқылы өтеді, бұл ксенонның жарық шашуын шығаруға себеп болады.