СПЕКТРАЛЬНЫЕ ТРУБКИ

Плазма газового разряда обычно предстает взорам наблюдателей в виде светящихся газовых тел различной конфигурации. Ее вид зависит от множества факторов: давления газа, его химического состава, напряженности приложенного к нему электрического поля, частоты изменения этого поля, силы и плотности протекающего в газе тока, геометрии электродов, формы и размеров газосодержащего сосуда, наличия магнитного поля (постоянного или переменного), вида и производительности ионизатора и еще от ряда иных, как изученных, так и пока еще неизвестных аргументов и обстоятельств.

Данный опыт призван показать, как химический состав газовой среды определяет цвет и яркость свечения образованной в ней плазмы. Для этого используется набор спектральных трубок, каждая из которых содержит определенный газ: неон, водород, пары ртути, ... Трубка герметична; на ее торцах расположены сферические выводы электродов (рис. 62).

При подаче на электроды высокого напряжения (от сотен вольт до 10 киловольт) в трубке возникает свечение - самостоятельный тлеющий разряд. Окраска образовавшейся в трубке плазмы определяется ее химическим составом: оранжево-красная у неона, зеленовато-голубая у паров ртути и т.д.

Эти трубки предназначены для наблюдения спектров излучения заключенных в них газов. Однако, показать эти спектры на экране в большой аудитории зачастую не удается из-за малости излучаемого трубкой светового потока. Поэтому опыт со спектральными трубками обычно сводится лишь к демонстрации цвета их свечения.

Для этого используется панель, в которой установлено несколько разных трубок. Панель снабжена переключателем, которым можно последовательно подключать к высоковольтному (до 5 кВ) источнику, например, «Разряд-1» ту или иную трубку. Демонстрацию следует осуществлять в затемненной аудитории.

ФАКЕЛЬНЫЙ РАЗРЯД

Открытый в 1928 году С.И. Зилитенкевичем высокочастотный факельный разряд является весьма редким проявлением электрического тока в газах. Первоначально этот разряд изучали с целью его подавления в радиотехнических цепях радиолокационных станций, как явления паразитного.

Факельный разряд имеет вид яркого бело-голубого столбика, похожего на пламя свечи или же на восходящее пламя газовой горелки. Этот одноэлектродный разряд образуется в тех участках катушки колебательного контура, на которые приходится пучность колебаний напряжения.

Температура плазмы разряда зависит от состава газовой смеси и от ее давления. В воздухе при нормальных условиях она достигает 3000 К. Особенностью факельного разряда является то, что возникает он при мощности рассеяния свыше 2 кВт и частоте колебаний свыше 10 МГц.

Основой генератора (рис. 63) является колебательный контур, состоящий из катушки индуктивности L2, воздушного высоковольтного конденсатора СЗ переменной емкости и генераторного электровакуумного триода. Емкость конденсатора регулируется в пределах 30-90 пФ.

Существенное значение для генерации имеет геометрия катушки L2. В данной установке она выполнена в виде цилиндрической спирали диаметром 6 см и высотой 20 см из медной шины толщиной 8 мм и содержит 18 витков с отводом от 5 витка. На конце катушки установлен вертикально стержень-антенна длиной 150 мм с заостренным концом, с которого происходит излучение электромагнитных волн.

Мощный генераторный электровакуумный триод типа ГУ-5Б, осуществляющий подкачку электрической энергии в колебательный контур, снабжен собственным радиатором воздушного охлаждения. Учитывая же, что продолжительность демонстрации не превышает одной-двух минут, принудительный обдув триода не предусмотрен.

Закачка энергии в контур происходит от блока питания, состоящего из автотрансформатора Т1 типа ЛАТР-1М, анодного и накального трансформаторов Т2 и ТЗ, высоковольтного выпрямителя В1 и сглаживающего фильтра C1-C2-L1.

Поскольку разряд самопроизвольно не возникает, то для его инициации прикасаются к концу излучающего стержня металлическим прутком, держа его за диэлектрическую рукоятку. Когда пруток отводят в сторону, в месте его контакта со стержнем сначала возникает высокочастотный

дуговой разряд, который затем перерождается в ярко светящийся бело-голубой факел (рис. 64).

Высоту этого факела можно регулировать с помощью конденсатора С1 или автотрансформатора Т1. В первом случае при изменении емкости конденсатора изменяется частота колебаний в контуре, а возникшая в нем стоячая волна попадает на излучатель либо своей пучностью, и тогда высота факела наибольшая, либо узлом, и тогда факел гаснет. Вращением же рукоятки автотрансформатора Т1 регулируется подаваемое на анод триода высокое напряжение и тем самым изменяется рассеиваемая при разряде мощность.

В факеле можно разглядеть разные его зоны: ярко-белое пятно на кончике излучателя, также белый шнуровидный канал и голубое пламя. Вертикальная направленность пламени обусловлена конвективным потоком нагретого им воздуха. Пламя постоянно колышется из-за турбулентностей. Его можно затушить, подув на него.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >