Légrés vaku - Air-gap flash
A légréses vaku egy fényképészeti fényforrás, amely képes mikroszekundum alatti fényvillantásokat előállítani, lehetővé téve (ultra) nagysebességű fényképezést . Ezt nagyfeszültségű (jellemzően 20 kV) elektromos kisüléssel érik el két elektróda között egy kvarc (vagy üveg) cső felületén. Az elektródák közötti távolság olyan, hogy nem következik be spontán kisülés. A kisülés elindításához nagyfeszültségű impulzust (például 70 kV) alkalmaznak a kvarccső belsejében lévő elektródára.
A vaku elektronikus úton aktiválható, ha szinkronizálja egy elektronikus érzékelő eszközzel, például mikrofonnal vagy megszakított lézersugárral, hogy megvilágítsa a gyors eseményt. A szubmikroszekundumos vaku elég gyors ahhoz, hogy fényképszerűen rögzítsen egy szuperszonikus golyót repülés közben, észrevehető mozgás-elmosódás nélkül.
Történelem
A vakut népszerűsítő személy Harold Eugene Edgerton , bár a korábbi tudós, Ernst Mach szikraközöt is használt gyors fényképészeti világítási rendszerként. William Henry Fox Talbot állítólag megalkotta az első szikra-alapú vakufotót , egy Leyden-edény segítségével , a kondenzátor eredeti formájában. Edgerton az EG&G vállalat egyik alapítója volt, aki légréses vakut értékesített Microflash 549 néven. Ma már több kereskedelmi vaku is kapható.
Tervezési paraméterek
A nagy sebességű vaku célja, hogy nagyon gyors és mégis elég világos legyen a megfelelő expozícióhoz. A légréses vakurendszer rendszerint egy kondenzátorból áll, amelyet gázon (ebben az esetben levegőn) keresztül ürítenek ki. A villanás sebességét elsősorban a kondenzátor gázon keresztüli kisüléséhez szükséges idő határozza meg. Ez az idő arányos
,
amelyben L a rendszer induktivitása , C pedig a rendszer kapacitása . Ahhoz, hogy gyors legyen, mind az L, mind a C kicsi kell.
A vaku fényereje arányos a kondenzátorban tárolt energiával:
,
ahol V a feszültség a kondenzátoron. Ez azt mutatja, hogy a nagy fényerő nagy kapacitást és nagy feszültséget igényel. Mivel azonban egy nagy kapacitás viszonylag hosszú kisülési idővel rendelkezik, ami lelassítja a vakut, az egyetlen praktikus megoldás az, ha viszonylag kicsi kondenzátoron nagyon alacsony feszültséget használunk, nagyon alacsony induktivitással. Tipikus értékek: 0,05 µF kapacitás, 0,02 µH induktivitás, 10 J energia, 0,5 µs időtartam és körülbelül 20 MW teljesítmény.
Gázként a levegőt (főleg nitrogént) részesítik előnyben, mert gyors. A Xenon sokkal nagyobb hatékonysággal képes energiát fénnyé alakítani, de sebessége körülbelül 10 mikroszekundumra korlátozódik, amelyet saját utócsillapítása okoz.
A szikrát kvarc felületen vezetik, hogy javítsák a fénykibocsátást, és kihasználják a hűtési kapacitást, ami gyorsabbá teszi a vakut. Ennek negatív hatása van kvarc -erózió formájában a nagy energiájú kisülés miatt.
Spektrális tulajdonságok
Mivel a szikraköz a plazmában keletkező levegőben kisül , a spektrum kontinuum és spektrális vonalakat is mutat , főleg nitrogént, mivel a levegő 79% nitrogént tartalmaz. A spektrum gazdag UV-ben, de lefedi a teljes látható tartományt az infravörösig . Ha kvarccsövet használnak gyújtócsőnek, akkor a villanás után kék foszforeszcenciát mutat az UV sugárzás hatására.