кости диафрагмы. Излучение черного тела точно следует закону Ламберта в пределах углов, не превышающих 15° от оси.

Конструктивные параметры некоторых моделей абсолютно черного тела иностранного производства приведены в табл. 3.10.

3.3. ИСТОЧНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ЦЕЛЕЙ

Дадим краткую характеристику источников излучения, применяемых для различных технических целей (нагрев, сигнализация, подсвет объектов при наблюдении и фотографировании и т. п.).

Вольфрамовые лампы накаливания используют только в качестве источников коротковолнового инфракрасного излучения, так как стекло колбы не пропускает излучения с длинами волн более 3,5...4 мкм.

Температура тела накала достигает 3000 К- Средний коэффициент излучения вольфрамовой нити при температуре 3000 К в диапазоне 2...3 мкм составляет 0,32...0,35. Максимум мощности излучения вольфрамовых ламп лежит в области 1 мкм (рис. 3.7).

Для лабораторных целей изготовляют специальные лампы, в которых телами накала служат обычные и конусообразные вольфрамовые спирали, вольфрамовые пластины, LI-образные уголки из вольфрамовой ленты и т. п. Такие лампы имеют в колбе окно, прозрачное для инфракрасного излучения и выполненное из слюды или кварца. Тело накала помещают в фокус эллиптического зеркала, так что все излучение направляется в окно.

Лампы накаливания для прожекторов имеют марку ПЖ и выпускаются мощностью 250... 10 ООО Вт. Они отличаются от обычных осветительных ламп телом накала и формой колбы (рис. 3.8, а). Лампы имеют резьбовые или штифтовые цоколи. Для ламп мощностью 5000 и 10 000 Вт применяют специальные цоколи с гибкими выводами (рис. 3.8, б).

Для увеличения срока службы ламп накаливания в их колбу вводят дозированное количество йода. Промышленность изготовляет лампы накаливания с йодным наполнением типа КИ мощностью 50...20 ООО Вт. Колбы этих ламп выполнены из кварцевого стекла, имеют форму трубки диаметром 10... 12 мм и наполняются инертным газом (аргоном, ксеноном или криптоном) под давлением 5... 10 мПа. Нить располагают по осн баллона.

Лампы накаливания с йодным наполнением по сравнению с обычными лампами накаливания имеют в два с лишним раза больший срок службы и на 15...20% большую светоотдачу. К концу срока службы снижение светового потока составляет не более 5% против 15...20% у обычных ламп.

Г, отн. ед.

0.8 0,6 0.4

о.г

о 0,5 1,0 1,5 Zfl г,5-К,мкм

Рис. 3.7

Рис. 3.7. График спектральной плотности излучения вольфрамовой лампы накаливания.

Рис. 3.8. Прожекторные лампы накаливания: а - с резьбовым цоколем; б - с гибкими выводами; в - дуговая с шаровыми электродами.

Рис. 3.9. Лампа накаливания 1нпа ЗС для сушки лучистым нагревом.

В тех случаях, когда требуется источник излучения большой яркости с малой площадью светящейся поверхности, применяют дуговые лампы Они имеют электроды шаровой формы пиаметром 1...4 мм, между которыми происходит дуговой разряд. Температура электродов достигает 4000 К. Колба лампы заполнена азотом неоном или парами ртути. Дуговой разряд производится путем ионизации за счет тлеющего разряда между вспомогательными электродами, включенными параллельно основным электродам (рис 3.8, в).

Лампы накаливания для сушки инфракрасными лучами чаще всего выпускаются с внутренним или внешним рефлектором и имеют мощность 125...500 Вт. Телом накала служат вольфрамовая нить ( светлые излучатели), металлическая или керамическая трубка с внутренним подогревом ( темные излучатели) либо разогретый кварцевый стержень.

Лампы накаливания с вольфрамовыми нитями излучают 50% мощности в диапазоне длин волн 0,75... 1,4 мкм и 33% в диапазоне длин волн, больших 1,4 мкм. Наша промышленность выпускает лампы ЗС-1, ЗС-2 и ЗС-3 мощностью 250 и 500 Вт. Колба лампы параболоидной формы (рис. 3.9) алюминиро-ваиа внутри, так что лучистый поток отражается в нужном направлении. Покрытие вольфрамовых нитей карбидом тантала понижает мощность излучения в видимой области и повышает мощность излучения в инфракрасной области.

Темные излучатели выпускают в двух вариантах. Первый тип излучателя представляет металлическую трубу из жаропрочной хромоникелевой стали (8 = 0,95), заполненной керамикой. Внутри керамики размещен электронагреватель, при помощи которого излучающую поверхность трубы нагревают до температуры 700... 1000 К.

В излучателях второго типа рабочим телом является керамическая глазурованная трубка, внутри которой расположен электронагреватель. Температура нагрева трубки 700...950 К, потребляемая мощность БОО Вт.

Кварцевые трубчатые лампы изготовляют также двух типов: разборные и газополные. Разборная лампа состоит из кварцевого стержня, на который навита спираль их хромоникелевой проволоки. Стержень со спиралью помещают в кварцевую трубку, которая при пропускании электрического тока через спираль нагревается до температуры 1400 К. Максимум излучения кварцевой трубки лежит в области 2...3 мкм. При перегорании спирали ее легко заменить новой.

В газополных трубчатых лампах телом накала служит вольфрамовая спираль, центрированная стержнем из окиси титана. Спираль со стержнем помещены в трубку из термостойкого кварцевого стекла, заполненную нейтральным газом. Отечествепиая кварцевая лампа НИК-220-1000 TP имеет диаметр трубки 10 мм и длину 370 мм при длине тела накала 295 мм. Температура поверхности трубки около 700 К. Лампа заполнена аргоном. Трубчатая форма ламп обеспечивает получение однородного теплового поля, в котором можно нагревать вещества с плохой теплопроводностью.

Лампы с газовым разрядом представляют собой стеклянный или кварцевый баллон с впаянными металлическими электродами, наполненный разряженным газом или парами металла. Максимум мощности излучения таких ламп лежит в ближней инфракрасной области спектра. Наибольшее значение для инфракрасной техники имеют цезиевые, циркониевые, гелиевые и ртут-но дуговые лампы.

Цезневая лампа является селективным источником излучения в ближней инфракрасной области. Она разработана на мощности 50, 100 и 500 Вт. Лампа мощностью 100 Вт представляет собой трубку диаметром 35 мм и длиной

125 мм, заполненную парами цезия и аргоном и заключенную в баллон диаметром 50 мм (рис. 3.10, а). Разряд происходит между двумя спиральными вольфрамовыми электродами, находящимися на расстоянии 75 мм. Электроды накаливают электрическим током (6А 2,5В) в течение одной минуты, после чего между ними возникает разряд.

Спектр излучения цезиевой лампы (рис. 3.10, б) имеет два резких максимума в области 0,85 и 0,89 мкм. Ценным свойством лампы является возможность работать в режиме модуляции излучения, что позволяет использовать ее в инфракрасной аппаратуре связи. Глубина модуляции излучения в большей части звукового диапазона частот равна 90%, а при частоте 10 кГц составляет 60...70 %.

Циркониевая лампа основана на использовании дугового разряда в смеси паров циркония и аргона. Катод лампы состоит из вольфрамовой трубки, в которую запрессован порошок двуокиси циркония (рис. 3.10, в). Анод кольцеобразной формы изготовлен из вольфрама. Стеклянная колба, в которой расположены анод и катод, наполнена аргоном.

При дуговом разряде на торце катода возникает светящееся пятно, которое является источником излучения. Во время работы лампы внутр.! колбы образуется облако паров циркония и ионизированного аргона.

Спектральная характеристика излучения лампы представлена на рис. 3.10, г. Максимум спектральной плотности излучения лежит в районе 1 мкм. На непрерывный спектр накладывается серия интенсивных линий излучения паров циркония и аргона.

Промышленность выпускает циркониевые лампы ДАЦ-50 и ДАЦ-500 (дуговые аргоио-Циркониевые мощностью 50 и 500 Вт). Они имеют большую яркость при малых размерах светящегося тела и поэтому Moryi применяться совместно с оптическими системами.

Гелиевая лампа состоит из анода и катода, расположенных в баллоне из молибденового стекла (рис. 3.10, д). Катод выполнен из оксидированного тантала и имеет форму цилиндра, внутри которого расположена вольфрамовая спираль для разогрева оксидного слоя катода Баллон наполнен гелием под давлением 6... 16 мкПа. Напряжение, необходимое для возникновения разряда, составляет 40...90 В при токе 2...12 А.

Спектр излучения гелиевой лампы (рис. 3.10, е) имеет сплошную область в диапазоне 0,8...2,95 мкм, соответствующую излучению накаленного катода. Максимум спектральной плотности излучения соответствует длине волны 1,8 мкм. Сильная резонансная линия излучения гелия приходится иа длину волны 1,08 мкм.

Ртутные лампы находят широкое применение в спектроскопии и в инфракрасной технике. Их делят на лампы низкого, высокого и сверхвысокого давления. Лампы первых двух типов используют как источники излучения в ультрафиолетовой и видимой областях спектра. Ртутно-кварцевые лампы сверхвысокого давления применяют как источники коротковолнового инфракрасного излучения. Они состоят из баллона шаровой формы, выполненного из толстостенного кварцевого стекла, в который впаяны три электрода; два из них являются основными, они выполнены из вольфрама и расположены на одной оси на расстоянии 4...7 мм друг от друга (рис. 3.10, ж). Третий электрод служит для инициирования разряда между основными электродами. На него подается импульс высокого напряжения высокой частоты, обеспечивающий начальную ионизацию разрядного промежутка. Давление паров ртути в баллоне при работе лампы достигает 0,03... 0,05 Па. Температура колбы около 1100 К.

Промышленность выпускает ртутно-кварцевые лампы сверхвысокого давления ДРШ-100, ДРШ-250, ДРШ-500 и ДРШ-1000 (дуговые ртутные шаровые, мощностью 100, 250, 500 и 1000 Вт).

Спектр излучения ламп ДРШ имеет пикообразныи характер (рис. 3.10,9); на вид спектральной характеристики излучения влияют материал электродов и состав газов. Излучение ламп ДРШ легко модулируется с частотой до 10 ООО Гц.