Аргоновая вспышка , также известная как аргоновая бомба , аргоновая вспышка , аргоновая свеча и аргоновый источник света , представляет собой одноразовый источник очень коротких и чрезвычайно ярких вспышек света. Свет генерируется ударной волной в аргоне или, реже, в другом благородном газе . Ударная волна обычно возникает в результате взрыва . Аргоновые вспышки почти исключительно используются для фотографирования взрывов и ударных волн.
Хотя также можно использовать криптон и ксенон , предпочтение отдается аргону из-за его низкой стоимости. [1]
Свет, генерируемый взрывом, возникает в основном за счет сжатия окружающего воздуха. Замена воздуха благородным газом значительно увеличивает светоотдачу; у молекулярных газов энергия частично расходуется на диссоциацию и другие процессы, тогда как благородные газы одноатомны и могут подвергаться только ионизации ; ионизированный газ затем излучает свет. Низкая удельная теплоемкость благородных газов позволяет нагревать их до более высоких температур, обеспечивая более яркое излучение. [1] По той же причине лампы-вспышки заполняются благородными газами.
Типичные устройства для вспышки аргона состоят из заполненной аргоном картонной или пластиковой трубки с прозрачным окном на одном конце и зарядом взрывчатого вещества на другом конце. Можно использовать множество взрывчатых веществ; Композиция B , ТЭН , RDX и взрывчатые вещества, связанные с пластиком , — это лишь несколько примеров.
Устройство состоит из сосуда, наполненного аргоном, и твердого заряда взрывчатого вещества . Взрыв генерирует ударную волну, которая нагревает газ до очень высокой температуры (более 10 4 К; опубликованные значения варьируются от 15 000 К до 30 000 К, лучшие значения около 25 000 К [1] ). Газ раскаляется и испускает вспышку интенсивного видимого и ультрафиолетового излучения черного тела . Излучение в диапазоне температур является самым высоким в диапазоне 97–193 нм, но обычно используются только видимый и ближний ультрафиолетовый диапазоны.
Для достижения эмиссии слой газа , по крайней мере, в одну или две оптические толщины , должен быть сжат до достаточной температуры. Интенсивность света возрастает до полной величины примерно за 0,1 микросекунды. В течение примерно 0,5 микросекунды нестабильности фронта ударной волны достаточно, чтобы создать значительные полосы в излучаемом свете; этот эффект уменьшается с увеличением толщины сжатого слоя. Только слой газа толщиной около 75 микрометров отвечает за излучение света. Ударная волна отражается, достигнув окна на конце трубки; это приводит к кратковременному увеличению интенсивности света. Затем интенсивность снижается. [1]
Количество взрывчатого вещества может контролировать интенсивность ударной волны и, следовательно, вспышки. Интенсивность вспышки можно увеличить, а ее продолжительность уменьшить, отразив ударную волну подходящим препятствием; можно использовать фольгу или изогнутое стекло. [2] Продолжительность вспышки примерно равна времени самого взрыва, в зависимости от конструкции лампы, от 0,1 до 100 микросекунд. [3] Продолжительность зависит от длины пути ударной волны через газ, которая пропорциональна длине трубки; было показано, что каждый сантиметр пути ударной волны через среду аргона эквивалентен 2 микросекундам. [4]
Аргоновая вспышка является стандартной процедурой для высокоскоростной фотографии , особенно для фотографирования взрывов [5] или, реже, для использования в высотных испытательных транспортных средствах. [6] Фотографирование взрывов и ударных волн упрощается благодаря тому факту, что детонацию заряда аргоновой импульсной лампы можно точно рассчитать по времени относительно взрыва испытуемого образца, а интенсивность света может превзойти свет, генерируемый самим взрывом. Так можно представить образование ударных волн при взрывах кумулятивных зарядов .
Поскольку количество выделяемой лучистой энергии достаточно велико, может произойти значительный нагрев освещаемого объекта. Это необходимо учитывать, особенно в случае взрывчатых веществ.
Источники сверхизлучающего света (SRL) являются альтернативой аргоновой вспышке. Источник электронного луча доставляет короткий и интенсивный импульс электронов к подходящим кристаллам (например, легированному сульфиду кадмия ). Достижимо время вспышки в диапазоне от наносекунд до пикосекунд. Импульсные лазеры являются еще одной альтернативой. [4]
Аргоновая вспышка.