DE2508008A1 - Elektronenblitzgeraet - Google Patents

Description

2508Q08

Patentanmeldung

Wolfgang Ludloff D 5o5o Porz-Westhoven Mainstr«5o

Elektronenblitzgerät

Die Erfindung betrifft ein Elektronenblitzgerät, enthaltend eine Blitzröhre mit Hauptelektroden und einer Zündelektrode, auf welche über einen Zündkreis ein Zündimpuls aufschaltbar ist, einen durch einen Ladekreis aufladbaren, über wenigstens eine Diode auf die Hauptelektroden der Blitzröhre geschalteten Speicherkondensator und einen Hilfskondensator von im Vergleich zu dem Speicherkondensator geringer Kapazität, der ebenfalls an den Hauptlektroden der Blitzröhre anliegt und über einen zweiten Ladekreis auf eine Spannung aufladbar ist, die größer als die Ladespannung des Speicherkondensators ist. Ein solches Elektronenblitzgerar ist bekannt durch die SSJ-ÖS-SÜ-DT-OS 211o752 . Bei diesem bekannten Gerät geht es darum, die Energie eines einzelnen Blitzes durch Veränderung der Spannung am Speicherkondensator veränderbar zu machen. Als Blitzröhre wird dabei eine edelgasgefüllte Entladungsröhre verwendet, bei welcher in der üblichen Weise der Gasdruck deutlich unter dem Atmosphärendruck liegt. Diese Blitzröhre zündet bei Anlegen eines Zündimpulses an die Zündelektrode,zwar mit voller Spannung von z.B. 5oo V olt am Speicherkondensator, es würde aber bei Verminderung der Spannung ein Punkt kommen, bei welchem keine Zündung der Blitzröhre mehr möglich ist.

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Bei der bekannten Schaltung wird durch die Entladung aus dem auf hohe Spannung aufgeladenen Hilfskondensator eine Ionisation des Gases in der Blitzröhre hervorgerufen, so daß anschließend euch bei einer verminderten Spannung am Speicherkondensator eine Entladung des Speicherkondensators über die Blitzröhre stattfindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektronenblitzgerät zu schaffen, welches eine im Vergleich zu vorbekannten Geräten erhöhte Lichtausbeute, d.h· ein höheres Verhältnis von nutzbarer Lichtmenge zu aufgewandter elektrischer Energie liefert.

Diese Aufgabe wird unter Verwendung einer Schaltung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß der Gasdruck der Blitzröhre größer als der Atmosphärendruck ist.

Bei Überatmosphärendruck würde die Blitzröhre mit der üblichen Speicherkondensator-Spannung nicht zünden. Man könnte daran denken, die Spannung des Spei-cüerkondensatcrs über die gebräuchlichen Spannungen hinaus zu erhöhen, um auch bei dem höheren Druck ein Zünden der Blitzröhre zu gewährleisten. Eine solche Maßnahme führt jedoch nicht zu dem gewünschten Erfolg. Wenn nämlich die Speicherkondensator-Spannung so hoch gemacht wird, daß eine Blitzröhre vorgegebener Länge auch bei Überatmosphärendruck des Füllgases zündet, dann liegt die Spannung in einem Bereich, in welchem ein starker Abfall der Lichtausbeute mit ansteigender Spannung eintritt. Eine Erhöhung der Spannung am Speicherkondensator würde außerdem bei vorgegebener elektrischer Energie pro Blitz eine relativ geringe Kapazität des Speicherkondensators bedingen. Auch hier zeigt sich, daß die Lichtausbeute schlechter wird, wenn die Kapazität des Speicherkondensators im Verhältnis zum Querschnitt des Entladungskanals der Blitzröhre unter ein bestimmtes Maß absinkt.

Bei bekannten Elektronenblitzgeräten werden daher edelgasgefüllte Blitzröhren verwendet, deren Gasdruck erheblich unter dem

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Atmosphärendruck liegt ν.ηα die mit Speicrier^onde in der Größenordnung vor- 5oo Volt mittels der Zündelektrode gezündet werden können.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird dagegen die Blitzröhre mit einer Entladung aus dem Hilfskondensator gezündet, der bis auf eine hohe Spannung von z.B. 1 5oo Volt aufgeladen ist. Damit kann auch bei dem hohen Gasdruck eine Zündung der Blitzrohre erfolgen. Die eigentliche Entladung wird dann jedoch aus dem Speicherkondensator gespeist, der auf eine für die Blitzröhre optimale Spannung aufgeladen ist und der sich über die Blitzröhre entlädt, nachdem durch die Entladung aus dem Hilfskondensator erst einmal eine Ionisation des Füllgases stattgefunden hat.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Gasdruck der Blitzröhre nach der Formel

u - YT = _{n Λ}

a— ^ o,l

bemessen wird.

Wobei U die Speicherkondensatorspannung in Volt

2 q der Querschnitt der Blitzröhre in mm 1 die Entladungslänge der Blitzröhre in cm ρ der Fülldruck in mm Hg

ist. Für die Bemessung des Speicherkondensators bei vorgegebenem Querschnitt des Entladungskanals oder für die Bemessung dieses Querschnitts bei - durch die pro Blitz zu speichernde elektrische Energie - vorgegebene Kapazität des Speicherkondensators ergibt sich ein Optimum, wenn das Verhältnis des Querschnitts r.ies Entladungskanals der Blitzröhre zu der Kapazität des Speicher-

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Kondensators etwa 1 mm / 2oo ;uF beträgt.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

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Fig.l zeigt ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Elektronenblitzgerätes .

Fig.2 zeigt für eine Blitzröhrenform Meßkurven der relativen Lichtmenge, d.h. der Lichtmenge bezogen auf die Einheit der für einen Blitz aufgewendeten elektrischen Energie, in Abhängigkeit von der elektrischen Energie jedes Blitzes, wobei der Gasdruck in der Blitzröhre(Fülldruck) den Parameter der verschiedenen Meßkurven bildet.

Fig.3 zeigt Meßkurven der relativen Lichtmenge in Abhängigkeit vom Fülldruck, wobei die elktrische Energie eines Blitzes den Parameter bildet.

Fig.4 zeigt Meßkurven, ähnlich Fig.2, für eine Blitzröhrenform mit anderem Querschnitt des Entladungskanals.

Fig.5 zeigt Meßkurven, ähnlich Fig.3, für die Blitzröhrenform, mit welcher auch die Messungen von Fig.4 durchgeführt wurden.

Fig.6 zeigt für die beiden Blitzröhrenformen die Meßkurven der relativen Lichtmenge in Abhängigkeit von der Spannung am

Speicherkondensator, wobei die Kapazität des Speicherkondensators konstant ist und der Fülldruck sowie die Blitzröhrenform die Parameter bilden.

Fig.7 zeigt für die beiden Blitzröhrenformen Meßkurven der relativen Lichtmenge in Abhängigkeit von der Spannung am Speicherkondensator, wobei die elektrische Energie jedes Blitzes konstant ist und der Fülldruck sowie die Blitzröhrenform die Parameter bilden.

Von einem Netzanschluß Io werden Primärwicklungen zweier Transformatoren 12 und 14 gespeist. An der Sekundärwicklung des Transformators 12 liegt eine Gleichrichterbrücke 18, über welche ein

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Speicherkondensator 2o aufgeladen wird. An der Sekundärwicklung des Transformators 14 liegt ebenfalls eine Gleichrichterbrücke 22, über welche ein Hilfskondensator 24 aufgeladen wird. Die Kapazität des Hilfskondensators ist klein gegen die Kapazität des Speicherkondensators 2o. Mit 26 ist eine Elektronenblxtzrohre bezeichnet, die zwei Hauptelektroden 28, 3o aufweist, sowie eine Zündelektrode 32. An den Hauptelektroden 23, 3o liegt einmal über eine Diode 34 der Speicherkondensator 2o und zum anderen unmittelbar der Hilfskondensator 24.

Parallel zu dem Hilfskondensator 24 liegt ein Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 38 und 4o. Über diese Spannungsteiler wird ein Zündkondensator 42 aufgeladen, der in Reihe mit der Primärwicklung eines Zündtransformators 44 liegt. Der Zündkondensator 42 kann über einen Zündkontakt 46 entladen werden, wobei ein Stromstoß durch die Primärwicklung des Zündtransformators 44 erzeugt wird, der seinerseits einen Zündimpuls auf die Zündelektrode 32 zur Folge hat.

Die Blitzröhre 26 ist eine edelgasgefüllte Entladungsröhre mit einem Gasdruck (Fülldruck), der deutlich über dem Atmosphärendruck liegt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Fülldruck etwa 2 ooo mm Quecksilbersäule, entsprechend also ungefähr dem dreifachen Atmosphärendruck. Die Blitzröhre 26 weist ein U-förmiges Entladungsgefäß auf, wobei die Länge des Entladungskanals 75 mm und der Durchmesser des Entladungskanals 4 mm beträgt.

Der Kondensator 2o hat eine Kapazität von z.B. 24oo Mikrofarad und wird auf eine Spannung auf etwa 36o Volt aufgeladen. Diese Spannung reicht nicht aus, um die vorstehend beschriebene Blitzröhre 26 über die Zündelektrode 32 zu zünden. Der Hilfskondensator 24 wird auf eine wesentlich höhere Spannung von etwa 1 5oo Volt aufgeladen, besitzt jedoch eine im Vergleich zu dem Speicherkondensator 2o kleine Kapazität. Die Spannung von 1 5oo Volt reicht zum Zünden auch der vorliegenden Hochdruck-Blitzröhre 26 über die Zündelektrode 32 aus.

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Der Kondensator 2a wird 30n-.it: car e-ne ^pc. -,xing aufgeladen, die kleiner als die Ladespannung '«es Hilfskcnc^nsators 24 ist. Die Diode 34 ist daher zunächst gesperrt. Wenn durch den Zündkontakt 46 ein Zündimpuls auf die Zündelektrode 32 gegeben wird, dann wird die Blitzröhre 26 gezündet, und es entsteht eine Entladung zwischen den Hauptelektroden 28 und 3o, über welche sich zunächst der Hilfskondensator 24 mit geringer Energie entlädt. Durch diese Gasentladung tritt jedoch eine Vorionisation der Blitzröhre 26 ein. Wenn die Spannung des Kondensators 24 durch die Gasentladung zusammengebrochen ist, dann erfolgt eine Entladung des Speicherkondensators 2o über die Diode 34. Diese Entladung kann auch bei wesentlich geringerer Spannung am Kondensator 2o erfolgen als sie für die Einleitung/der ersten Gasentladung in der Blitzröhre 26 erforderlich wäre. Zur Bestimmung der optimalen Bedingungen wurden die Meßkurven von Fig.2 - 7 aufgenommen, wobei Fülldruck, Spannung, elektrische Leistung sowie Querschnitt des Entladungskanals variiert wurden. Die Messung der Blitzenergie erfolgte mittels einer trägheitsarmen Photozelle m Verbindung mit einem ballistischen Galvanometer. Die Ordinaten der Meßkurven sind jeweils "Skalenteile", d.h. sie haben nur relcttive Bedeutung. Bei den Messungen ergaben sich keine wesentlichen Spektralverschiebungen. Aus Fig.2 ist erkennbar, wie bei einer U-förmigen Blitzröhre von 75 mm Länge und einem Innendurchmesser von 3 mm die relative Lichtmenge für höhere elektrische Energien, in Wattsekunden (Ws) gemessen, langsam anwa/ichsen. Es ergibt sich außerdem bei höheren Biitzenergien eine um so höhere Lichtmenge, je höher der Fülldruck ist. Im Bereich einer Blitzenergie von etwa 7o Ws schneiden sich jedoch die Meßkurven für 1 6oo und 1 3oo mm Quecksilbersäule, so daß sich für niedrigere Blitzenergien mit einem Fülldruck von 1 3oo mm Quecksilbersäule eine etwas bessere relative Lichtmenge ergibt als mit einem höheren Fülldruck. Das ist besser erkennbar aus den Meßkurven von Fig.3. Man sieht,

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daß die Kurven für 7t ;s in-. Bereic ■ von \ r-oo ^m Quecksilbersäule ein Maximum besiwi:t. Je kleiner dJa Blitsenergie ist, desto weiter wandert das Maximum zujf kleineren Fülldrücken hin, wobei sich allerdings auch der Absolutwert der relativen Lichtmenge vermindert·

Fig.4 und 5 sind ähnliche Darstellungen für eine Blitzröhre mit einem Innendurchmesser des Entladungskanals von 4 mm. Hier ist die Erscheinung noch ausgeprägter : man erkennt deutlich ein Optimum für den Fülldruck, in einem Bereich von 1 3oo mm Quecksilbersäule.

Auch bei der in Fig.4 und 5 vermessenen Röhrenform ergibt sich ■;ar höhere Blitzenergien eine deutliche Erhöhung der relativen Lichtmenge, d.h. des Verhältnisses der von der Blitzröhre abgegebenen nutzbaren Lichtmenge zu der im Speicherkondensator gespeicherten elektrischen Energien, wenn man von den gebräuchlichen Fülldrücken von z.B. 2oo mm Quecksilbersäule auf 1 3oo mm Quecksilbersäule übergeht.

Fig.6 zeigt für die beiden Blitzröhrenformen von 3 mm und 4 mm Innendurchmesser und gleichen Längen der Entladungskanäle von 75 mm sowie für verschiedene Fülldrücke bei konstanter Kapazität des Speicherkondensators Meßkurven der relativen Lichtmenge in Abhängigkeit von der am Speicherkondensator anliegenden Spannung. Hier findet man für alle Fülldrücke und Lampenformen ein ausgeprägtes Maximum im Bereich von etwa 36o Volt, also für etwa 5ο Volt pro cm EntladungsStreckenlänge. Der Verlauf der Meßkurve für 1 3oo mm Quecksilbersäule bei 3 mm Innedurchmesser des Entladungskanals liegt vollständig oberhalb der anderen Meßkurven. Für den größeren Innendurchmesser von 4 mm liegen alle Meßkurven tiefer. Dabei schneiden sich die Meßkurven für 2 loo mm Quecksilbersäule und für 1 3oo mm Quecksilbersäule, so daß die relativen Lichtströme für hohe Spannungen bei dem höheren Fülldruck ( 2 loo ) und für kleine're Spannungen bei dem kleineren Fülldruck ( 1 3oo ) größer sind.

Es kommt offenbar auf das Verhältnis von Querschnitt des Entladungskanals und der Kapazität des Speicherkondensators 2o an,

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für das sich ein Optimum bei 1 mm pro 2oo Mikrofarad ergibt.

Bei konstanter Kapazität des Speicherkondensators 2o wächst die elektrische Energie, die in dem Spexcherkondensator gespeichert ist, quadratisch mit der Spannung am Speicherkondensator an.

Ws = -| C U²

Da andererseits gemäß Fig.2 und 4 die relative Lichtmenge mit der Blitzleistung ansteigt, tritt die Abhängigkeit der relativen Lichtmenge von der Spannung in Fig.6 noch nicht sehr ausgeprägt in Erscheinung. Deutlicher wird das Bild, wenn unter sonst gleichen Bedingungen stets mit konstanter elektrischer Energie von z.B. 7o Ws gearbeitet wird. Das ergibt die Meßkurven von Fig.7, aus denen u.a. deutlich wird, daß die relative Lichtmenge für hohe Spannungen auch bei hohen Fülldrücken stark absinkt und daher ein Betrieb mit hohen Spannungen am Speicherkondensator nicht zu brauchbaren Ergebnissen führen würde.

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Claims (5)

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   Patentansprüche

   Elektronenblitzgerät, enthaltend eine Blitzröhre mit Hauptelektroden und einer Zündelektrode, auf welche über einen Zündkreis ein Zündimpuls aufschaltbar ist, einen durch einen Ladekreis aufladbaren über wenigstens eine Diode, auf die Hauptelektroden der Blitzröhre geschalteten Speicherkondensator und einen Hilfskondensator von im Vergleich zu dem Speicherkondensator geringer Kapazität, der ebenfalls an den Hauptleltroden der Blitzröhre anliegt und über einen zweiten Ladekreis auf eine Spannung aufladbar ist, die größer als die Ladespannung des Speicherkondensators ist, dadurch f gekennzeichnet, daß der Gasdruck der Blitzröhre 26 größer als der Atmosphärendruck ist.
2. 2. Elektronenblitzgerät nach Anspruch 1,dadurch ge kennzeichnet , daß der Gasdruck der Blitzröhre nach der Formel

   1 . ρ

   bemessen ist.
3. 3. Elektronenblitzgerät nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , daß der Gasdruck der Blitzröhre etwa gleich dem doppelten Atmosphärendruck ist.
4. 4. Elektronenblitzgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis von Ladespannung des Speicherkondensators 2o zur Länge der Entladungsstrecke der Blitzröhre 26 etwa 5o Volt/ cm beträgt.
5. 5. Elektronenblitzgerät nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis des Querschnitts

   des Entladungskanals der Blitzröhre 26 zu der Kapazität des Speicherkondensators 2o etwa 1 mm /2oo yxY beträgt.

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