Введение к работе
Актуальность темы: В настоящее время значительно расширилась сфера применения короткодуговых ламп сверхвысокого давления ( КЛ СВД ). Они широко используются в различных областях науки и техники: спектроскопии, хроматографии, микроскопии, фотолитографии, эндоскопии и светосигнализации.
КЛ СВД являются точечным источником излучения высокой яркости в ультрафиолетовой (УФ), видимой и ближней инфракрасной (ИК) областях спектра. В качестве такого источника они применяется в осветительных системах (ОС) эндоскопического, фотолитографического и светосигнального оборудования, состоящих из лампы и эллипсоидного отражателя, которые имеют высокие излучательные характеристики, отличается простотой конструкции и надежностью в эксплуатации.
Повышение производительности оборудования, в котором используются ОС с О СВД, требует значительного улучшения излучательных характеристик ламп при их высокой стабильности и сохранении в процессе эксплуатации, что может быть достигнуто оптимизацией конструкции ламп и применением специальных режимов работы.
Эффективность ОС с указанными источниками излучения во многом определяется согласованностью параметров лампы с параметрами других элементов ОС - отражателя и облучаемого объекта ( напринер, световода в эндоскопическом обрудовании ).
Повышение эффективности ОС увеличением мощности, подаваемой на лампу, уменьшает коэффициент полезного действия ( КПД ) системы и вызывает доролнительный нагрев элементов ОС.
Избежать указанных недостатков позволяет применение режимов форсирования электрической мощности. Условия и возможности применения режимов форсирования мощности не определены, требуют принципиально новых подходов при разработке конструкции и исследовании излучательных характеристик ламп.
Использование ксенонового,.и ртутно - ксенонового наполнения позволяет получить широкие границы спектрального распределения энергии излучения ламп. Увеличение энергии излучения в спектральных диапазонах применяемых в оборудовании, использующем ОС с КЛ СВД повышает КПД ОС, а также делает возможным ряд полезных эффектов, например, повышение контраста изображения в фотолитографических установках.
Современные методы расчета ОС не учитывают особенностей КЛ СЗД как источника излучения, имеющего резко неравномерное распределение яркости светящего тела.
Оптимизация конструкции КЛ СБД с учетом особенностей ОС, является важным резервом для существенного увеличения излуча-тельных параметров ламп и КПД ОС.
Цель работы при оптимизации конструкции КЛ СВД как элемента ОС необходимо знать поведение наиболее важных характеристик и иметь возможность их расчитывать. Для достижения отой цели требуется:
- провести расчет светового потока системы лампа - эллипсоид
ный отражатель - световод для определения излучательных и кон
струкционных параметров КЛ СВД, подлежащих оптимизации;
определить конструкционные параметры ламп, обеспечивающие оптимальные излучательные характеристики d заданных спектральных диапазонах;
- определить интервалы изменения излучательных характеристик
и конструкционных параметров ламп в режимах форсирования
мощности, а также зависимости частот акустического резонанса
от конструкционных параметров мощных ксенонових ламп при
работе в режиме 100% модуляции разрядного тока.
Методики исследований заключались в:
измерениях излучательных характеристик КЛ СВД в специальном макете комплекса АИБС (АН БССР);
- исследование работы и изменения излучательных характеристик
ртутно - ксенонових ламп в режиме ступенчатого форсирования
мощности;
расчетных исследований с применение микро-ЭВМ ДВК-ЗМ2 ( программирование на языке ПАСКАЛЬ).
Научная новизна работы состоит в: разработке методики приближенного расчета осветительной системы КЛ СВД - эллипсоидный отражатель - световод и определении излучательных и конструкционных параметров, подлежащих оптимизации при разработке КЛ СВД. предназначенных для работы в ОС с эллипсоидным отражателем;
получении эмпирических зависимостей размеров участка светящего тела для измерения полезной габаритной яркости КЛ
СВД от парак-:трм СС;
определении изменений конструкционных параметров KJ! в процессе работы лампы и влияние этих изменений на излучательные характеристики ОС с эллипсоидным отражателем;
получении эмпирических зависимостей нижней граничной частоты акустического резонанса от конструкционных параметров КЛ ( диаметра холСы, давления наполняющего газа )„ а также эмпирических выражений для нижней частоты резонанса от величины межэлектродного расстояния при работе КЛ СВД в режиме 160% модуляции разрядного тока при средней мощности более 800 Вт.
определении условий переключения КЛ СВД большой мощности из режима постоянного горения з режим модуляции тока, обосновании необходимости работы лампы в режиме постоянного горения ( "прогрев" ) после зажигания;
экспериментальном определении условий получения максимального выхода излучения для ртутно - ксеноновых ламп СВД, предназначенных для работы s режиме ступенчатого форсирования мощности.
Практическая ценность и реализация результатов работы определяется использованием полученных результатов при разработке и внедрении в производство эффективных источников излучения, работающих в принципиально новых режимах:
- типоряда ксеноновых КЛ СВД типа ДКсШ(Л) мощностью 150,
300 и 500 Вт, работающих в постоянном и комбинированном
( с наложением'импульсов тока повышенной амплитуды ) режимах;
опытных образцов короткодуговых ртутно-ксеноновых ламп, работающих в режиме форсирования мощности при мощности максимальной ступени 1500 Вт и средней мощности 1000 Вт;
ксеноновых КЛ СВД работающих в режиме 100% модуляции разрядного тока при среднем токе лампы 35 А ( средняя мощность лампы 900 Вт ) с модуляцией светового потока глубиной до 80 % на частотах до 6 кГц.
Апробация работы. материалы и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
Всесоюзном семинаре по медицинской технике ( г. Москва, 1Э84г.)
Всесоюзной аколе-семинаре по интроскопической технике
( г. Москва, 1986 г. ), Всесоюзном семинаре " Импульсная фотометрия ( г. Москва, 1986 г., 1 987 г. ),
Всесоюзном семинаре * Фотонные процессы в микроэлектронике " { г. Суздаль, 1989 г. ),
3 Всесоюзном семинаре " Микролитография-90 " { п. Черноголовка, 1990 г. ).
Публикации: по материалам диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ.
Структура и объем работы: Диссертационная работа изложена на ПІ страницах машинописного текста, состоит из Введения, четырех глав. Общих выводов и реализации результатов работы и списка использованных литературных источников. Содержит 56 рис. , 14 таблиц, расположенных по тексту и Приложения.
