Luftgapblits - Air-gap flash

Gnist mellom anode og katode, utløst av den tredje elektroden inne i det indre kvartsrøret. Det indre røret fungerer som en guide for gnisten og for å avkjøle den enda raskere. Det ytre røret demper den eksplosive lyden som gnisten produserer.
Et bilde av en Smith & Wesson Model 686 -skyting, tatt med blitsen ovenfor. Bildet ble tatt i et mørkt rom, med kameraets lukker åpen, og blitsen ble utløst av lyden av skuddet ved hjelp av en mikrofon.
Ultra-høyhastighetsfoto av en kule som kjører rundt 870 meter i sekundet.
Luftgap-blits-spektrum generert med et gitter .
Øvre halvdel viser luftgapet i dagslys. Nedre halvdel viser fosforescensen til kvarts tenningsrøret i blått i et mørkt miljø etter at det har oppstått en blits.

En luftgapblits er en fotografisk lyskilde som er i stand til å produsere sub-mikrosekunders lysglimt, noe som muliggjør (ultra) høyhastighetsfotografering . Dette oppnås ved en høyspenning (vanligvis 20 kV) elektrisk utladning mellom to elektroder over overflaten av et kvartsrør (eller glass). Avstanden mellom elektrodene er slik at det ikke oppstår en spontan utladning. For å starte utladningen påføres en høyspentpuls (f.eks. 70 kV) på en elektrode inne i kvartsrøret.

Blitsen kan utløses elektronisk ved å være synkronisert med en elektronisk deteksjonsenhet som en mikrofon eller en avbrutt laserstråle for å belyse en rask hendelse. En sub-mikrosekund-blits er rask nok til fotografisk å fange en supersonisk kule på flukt uten merkbar bevegelsesskarphet.

Historie

Personen som er kreditert for å popularisere blitsen er Harold Eugene Edgerton , selv om den tidligere forskeren Ernst Mach også brukte et gnistgap som et raskt fotografisk belysningssystem. William Henry Fox Talbot sies å ha laget det første gnistbaserte blitsbildet, ved hjelp av en Leyden-krukke , kondensatorens opprinnelige form. Edgerton var en av grunnleggerne av EG&G- selskapet som solgte en luftgapblits under navnet Microflash 549. Det er flere kommersielle blitser tilgjengelig i dag.

Designparametere

Målet med en høyhastighetsblits er å være veldig rask og likevel lys nok for tilstrekkelig eksponering. Et luftgapblitssystem består vanligvis av en kondensator som slippes ut gjennom en gass (luft i dette tilfellet). Blitsens hastighet bestemmes hovedsakelig av tiden det tar å tømme kondensatoren gjennom gassen. Denne tiden er proporsjonal med

,

der L er induktansen og C kapasitansen til systemet. For å være rask må både L og C holdes små.

Lysstyrken til blitsen er proporsjonal med energien som er lagret i kondensatoren:

,

hvor V er spenningen over kondensatoren. Dette viser at høy lysstyrke krever stor kapasitans og høyspenning. Siden en stor kapasitans ville ha en relativt lang utladningstid som ville gjøre blitsen treg, er den eneste praktiske løsningen å bruke en veldig høy spenning på en relativt liten kondensator, med en veldig lav induktans. Typiske verdier er 0,05 µF kapasitans, 0,02 µH induktans, 10 J energi, 0,5 µs varighet og omtrent 20 MW effekt.

Luft (hovedsakelig nitrogen) foretrekkes som en gass fordi den er rask. Xenon har en mye høyere effektivitet når det gjelder å gjøre energi til lys, men er begrenset i hastighet til omtrent 10 mikrosekunder, forårsaket av sin egen etterglød.

Gnisten ledes over en kvartsoverflate for å forbedre lysytelsen og dra nytte av kjølekapasiteten, noe som gjør blitsen raskere. Dette har en negativ effekt i form av kvartserosjon på grunn av høy energiutladning.

Spektrale egenskaper

Siden gnistgapet slipper ut i luft og genererer et plasma , viser spekteret både et kontinuum og spektrale linjer , hovedsakelig av nitrogen siden luft er 79% nitrogen. Spekteret er rikt på UV, men dekker hele det synlige området ned til infrarødt . Når et kvartsrør brukes som tenningsrør, viser det en klar fosforescens i blått etter blitsen, indusert av UV.

Referanser

Eksterne linker