Файл: Козелкин В.В. Основы инфракрасной техники учебник.pdf

шить долю видимого излучения. При необходимости оцеиитьизлучение имеющейся электрической лампы накаливания следует определить ее яркостную пли цветовую температуру оптическим пирометром (см. § 1.3 разд. 5).

Недостаток лампы накаливания как источника инфракрасно­

3. Штифтовая лампа Нернста

Штифтовая лампа Нернста или, как ее иногда называют, штифт Нернста, представляет собой цилиндрик пли трубку дли­ ной около 3 см и диаметром от 1 до 3 мм, изготовленную из ок­ сидно-керамической массы, представляющей собой смесь окислов циркония и иттрия. Цилиндрик имеет молочно-белый или желто­ ватый цвет. К концам цилиндрика присоединены платиновые

1 2 3 ч- 5 Б 7 8 ЭР1,ШМ

проволочки — электроды для подвода электрического напря­ жения.

В холодном состоянии штифт является изолятором; для того чтобы сделать его проводящим, штифт разогревают электриче­ ской спиральной или газовой горелкой. Штифт Нернста питается от постоянного или переменного напряжения 120—220 В (потреб­ ляемый ток — до I А, температура нагрева — до 2000 К). Схе­ ма включения штифтовой лампы Нернста приведена на рис. 2.8.

Так как в процессе нагрева сопротивление штифта меняется, температурный коэффициент сопротивления штифта — отрица­ тельный, питание его производится через бареттер. Штифт мо­ жет работать на воздухе, таким образом отпадает необходи­ мость в защитных стеклянных баллонах, ограничивающих про­ пускание инфракрасного излучения. Однако так как излучение

46

штифта зависит от температурных колебании, вызываемых дви­ жением воздуха, желательно, чтобы штифтовая лампа была за­ щищена кожухом или экраном.

Спектральное распределение излучения штифтовой лампы при температуре 1700 К показано на рис. 2.9. Селективность излуче­ ния зависит от состава и технологии изготовления штифта. Если необходимо более длинноволновое инфракрасное излучение, вме­ сто штифтовой лампы применяют снлнтовые излучатели, или глобары.

4. Силитовый излучатель (глобар)

Сплптовый излучатель, называемый сплитом, пли глобаром, представляет собой стержень из карбида кремния, нагреваемый

стержень слоем окиси тория, можно кратковременно поднять рабочую температуру до 2200 К.

Спектральное распределение излучения глобара при 1250 К дано на рис. 2.10.

Как штифтовая лампа Нернста, так и глобар применяются главным, образом в инфракрасной спектроскопии.

5. Темные излучатели и термоизлучатели

Для генерации излучения в невидимой области спектра при­ меняют излучатели с температурой порядка сотен градусов. Так как такие излучатели не излучают видимый свет, их называют темными. Темными излучателями могут быть металлические ленты, спирали и трубки, смонтированные в рефлекторах. Про­ мышленные темные излучатели выпускают двух типов.

Первый тип излучателя представляет собой металлическую трубку из жаропрочной хромоникелевой стали (степень черноты е«0,95). Трубка заполнена керамикой, внутри которой находит­ ся нагреватель (рис. 2.11). Рабочая температура излучающей поверхности трубки может быть от 700 до 1000 К. Средняя мощ­ ность излучения — около 1 кВт на 1 м длины трубки.

В излучателях второго типа источником радиации являются керамические трубки, внутри которых расположена нагреватель­

47

ная спираль. Удельная мощность излучения такого источника выше, чем у излучателей первого типа, однако эти источники боятся перегрева, в то время как излучатель первого типа при работе на открытом воздухе имеет практически неограниченный

срок службы.

Одни или несколько трубчатых темных излучателей обычно монтируют в рефлекторе из полированного алюминия.

Рис. 2.11. Темный трубчатым излучатель

Для инфракрасной сушки и фотографии выпускают специаль­ ные лампы накаливания — термоизлучатели. Наша промышлен­ ность выпускает лампы: ЗС-1, ЗС-2 и ЗС-З мощностью 250 и 500 Вт (рис. 2.12). Колба лампы параболоидной формы алюми­ нирована внутри, так что поток лучистой энергии одновременно концентрируется и отражается в нужном направлении. Лампа ЗС отдает около 50% всей излучаемой мощности в области длин

ной кварцевой колбы к основному излучению лампы добавляется часть энергии с длиной волны 7,>5 мкм.

48

зависимости от вида газового разряда делят на источники излу­ чения с тлеющим, дуговым и импульсным разрядом.

Иногда при работе источника излучения наряду с процессом люминесценции возникает тепловое излучение. Примером такого излучателя может служить дуговая лампа, у которой свечение дуги вследствие электролюминесценции происходит одновремен­ но со свечением раскаленных электродов. Такие источники на­ зывают источниками со смешанным излучением.

I. Источники излучения с дуговым разрядом

Р т у т н о - д у г о в ы е л а м п ы . В зависимости от давления паров ртути, наполняющих колбу, ртутные лампы с дуговым раз­ рядом делятся на лампы низкого, высокого и сверхвысокого дав­ ления. При низком давлении ртутных паров (порядка несколь­ ких миллиметров ртутного столба) и малых плотностях тока на­ ибольшая часть излучения приходится на ультрафиолетовую и видимую области спектра. При высоком давлении паров ртути плотность тока в лампе повышается, происходит концентрация светящегося разряда — сужение его в тонкий шпур очень боль­ шой яркости («шнурование»). При сверхвысоком давлении плот­ ность тока еще больше возрастает и увеличивается излучение в инфракрасной области спектра. Таким образом, распределение энергии излучения по спектру в ртутно-дуговых лампах зависит от давления ртутных паров.

В кварцевых ртутных лампах высокого и сверхвысокого дав­ ления излучение является смешанным и состоит из излучения горячих стенок кварцевого стекла и высокотемпературного излу­ чения дуги паров ртути. Наряду с излучением в ближней инфра­ красной области спектра от ртутных ламп при помощи очень чувствительных приемников излучения было зафиксировано длин­

главным образом как источники излучения в видимой и ближ­ ней ультрафиолетовой (X= 0,36-1-0,4 мкм) области спектра. Ртут­ но-дуговые лампы сверхвысокого давления могут быть успешно использованы как излучатели коротковолнового инфракрасного излучения.

Ртутно-кварцевые лампы сверхвысокого давления мощностью 0,25—1,0 кВт имеют баллоны шаровой формы из кварцевого стекла. В баллон впаяны три электрода: два основных, располо­ женных на одной оси, и один вспомогательный — боковой, слу­ жащий для облегчения возникновения разряда между основны­ ми электродами (рис. 2.14).

Давление'паров ртути в рабочем состоянии лампы достигает (3—5) 106 Н/м2 (30—50 ат). В этих условиях дуговой разряд в

50