17 февраля 2016

50149

Вопросы про ксеноновые фары и лампы авто

Какая потребляемая мощность

Каков средний срок службы

Как переносят ксенон плохие дороги

Действительно ли обзорность лучше при ксеноновом освещении

Не слепит ли отраженный от снега и дождя ксеноновый свет

Как греется

Какие недостатки

• Дороговизна. Помимо стоимости лампы, в случае замены ксеноновых ламп их меняют в паре, поскольку со временем, спектр излучения изменяется.
• Необходимость в специальном блоке управления, которые называют «блоками поджига» или «балластными блоками».

Как отличить настоящий ксенон от поддельных ксеноновых фар

Кто основные производители

Что такое световая температура ксенона

На конвейер, как правило, идут лампы с 5.200 К, хотя на часть автомобилей на заводах ставят лампы Philips (которые не бывают выше 4.

На машине стоят лампы h3. Какие ксеноновые лампы выбрать

• Корейские лампы с готовым цоколем Н4 и шторкой.
• D2S (R) через переходник.
• Биксенон — режимы ближнего и дальнего света работают за счет движения шторки (вариант хуже) или при передвижении самой колбы (лучше, чем со шторкой).

В чем отличие D2S от D2R

Как отличить оригинальные ксеноновые источники света от подделок на примере ксеноновых ламп Philips

Такие автомобили можно безошибочно определить по ярко-белому или синеватом свету фар.

Замена должна быть правильной

Отличия ксеноновой лампы Philips X-treme Vision от лампы неизвестного китайского производителя

К основным недостаткам дешевых ксеноновых ламп, а также ламп-подделок можно отнести:

• Световой поток лампы составляет 2700 — 2900 лм, тогда как световой поток оригинальной лампы варьируется от 3200 до 3400 лм.

• Неправильная форма и размер внутренней колбы. Это приводит к неправильной форме светового пучка, а также нечеткости светотеневой границы и, как следствие, ослеплению водителей встречного транспорта.

• Неправильное фокусное расстояние от плоскости цоколя до внутренней колбы, которая излучает свет; стеклянная колба закреплена в цоколе неровно, под наклоном. Это приводит к неправильной форме светового пучка, который слепит водителей встречного транспорта.

• Некачественное кварцевое стекло ксеноновой лампы способствует повышенному нагреву оптической части фары, что приводит к быстрому выгоранию отражателя и загрязнению линзы или всей фары.

Вследствие этих процессов, за небольшой период времени световой поток фары ухудшается вдвое-втрое, и возникает необходимость полной замены блок-фары. Кроме того, срок службы неоригинальной ксеноновой лампы значительно меньше, чем у оригинального источника света, поэтому она может выйти из строя в любой момент. Впрочем, подделку можно определить даже не доставая лампу из упаковки. Достаточно лишь внимательно присмотреться к маркировке коробки. Китайские подделки, как правило, продаются в белых коробочках с минимальным количеством надписей, однако с маркировкой «made in germany», которая многих автовладельцев сбивает с толку. Еще одним признаком подделки является продажа ксеноновых ламп в пакетиках с застежкой. Мало того, что такой способ упаковки приводит к деформации усиков, которые удерживают колбу, так продавцы, не стесняясь, утверждают, что это оригинальная продукция, которая привезена прямо с завода в большой картонной упаковке. В данном случае слова продавцов являются обманом. Настоящие ксеноновые лампы Philips для розничной продажи поставляются исключительно в индивидуальных упаковках и никак иначе. Каким деталям упаковки следует уделить внимание можно увидеть на рисунке.

Кроме того, на каждой упаковке ксеноновой лампы теперь находится сертификат подлинности. Данный сертификат состоит из уникального кода безопасности, а также специального поля с перемещающимся кодом из одной буквы. При хорошем освещении, если смотреть на сторону упаковки с сертификатом подлинности под разными углами, буква будет «перемещаться» вверх или вниз. Буква в специальном поле должна совпадать с последней буквой кода безопасности. Завершить проверку можно в сети интернет, сделав для этого всего несколько шагов. С помощью мобильного телефона, планшета или ПК зайдите на сайт www.philips.com/original и введите указанный на этикетке идентификационный код (код находится между кодом безопасности и QR-кодом). Далее необходимо ввести уникальный код безопасности.

Если введенный код принят, значит, приобретенное вами изделие является подлинным.

Сравнение ламп головного света: IPF, ксенон и LED

Хороший и правильный свет в головных фарах – это залог безопасности на дороге в условиях ограниченной видимости и…экономия на частом ремонте машины, которая является следствием незамеченных неровностей.

За счет того, что более 60 % автомобилей нашей страны оснащены галогенными цоколями (головной свет), а, как известно, их световые параметры оставляют желать лучшего, многие пытаются их улучшить. Как известно это можно сделать несколькими способами:

• Установить лампы галогенного типа с улучшенными световыми параметрами, производства IPF. Их еще называют газонаполненный IPF.
• Сменить штатные осветительные приборы на ксеноновые устройства универсального типа.
• Поставить в головной свет лампы нового поколения – LED технологии.

Для того, чтобы окончательно определиться с тем, какой же вариант подходит вам больше всего, мы и сравним все эти виды автомобильного освещения. После этого, вы сможете самостоятельно выбрать один из предложенных типов устройств головного освещения, либо оставить галогенные лампы.

Газонаполненный галоген IPF – тандем современных технологий и отличных световых параметров

От галогенных приборов стандартной линейки, лампы IPF отличаются уникальностью конструкции и выдачей более мощного светового потока. Приборы заполнены ксеноновым газом, который и повлиял на улучшение освещенности дороги при условиях ограниченной видимости. Кроме благородного ксенона, в них есть также и смесь галогенных газов. Несмотря на то, что в лампе присутствует газ Xenon. Она работает от сети машины 12/24 В. При этом, ей не требуется блок розжига, а также автоматический омыватель и динамический автокорректор.

Стоит отметить, что лампы японского происхождения не имеют аналога в мире. Технология их производства засекречена, что и позволило надежно защитить даные световые приборы от подделок, которые есть даже у приборов Philips. Поэтому, лампы не относятся ни к галогенному типу освещения авто, ни к ксеноновому. У них нет такого показателя, как световой поток. Вместо него есть класс яркости.

Особенности ламп IPF:

• приборы светят равномерным световым потоком, который однородно заливает автостраду;
• свет от газонаполненных ламп белее стандартных галогенок, поэтому каждый водитель сможет сохранять уровень внимания на максимальном показателе;
• нить накаливания устройств более длинная, она изготовлена из тугоплавкого материала, который не оседает на стенках сосуда;
• стекло самой колбы изготовлено из прочного хрусталя (в галогенках применимо обычное стекло). Хрусталь способен прочно удерживать большое внутренне давление газа и резкую смену температуры;
• приборы рассчитаны для применения в галогенной оптике, которая имеет тип цоколя Н. Каждый автомобилист сможет выбрать тот цоколь, который соответствует типу посадочного места его машины;
• срок производительности ламп намного больше, чем у галогенок, которые сильно уязвимы при вибрационных сотрясениях;
• благодаря тому, что в лампах IPF есть встроенный сейсмостабилизатор, они не перегорают так быстро, как галогенные источники освещения;
• при работе лампы не нагреваются, поэтому они могут быть установлены в оптику нового поколения и в ту, которая содержит в себе хрупкие пластиковые детали.

Универсальный ксенон, как альтернатива галогенным лампам

Еще одним, достаточно популярным средством усовершенствования галогенной оптики на сегодня считаются универсальные ксеноновые лампы. Они работают по аналогичному принципу оригинальных газоразрядных приборов. Отличаются от ОЕМ ламп тем, что оснащены галогенного типа цоколями. Это свидетельствует о том, что водителю не придется менять или переоборудовать оптику машины под их использование.

Особенность ксеноновых приборов:

• лампы работают от сети машины 12/24 В, но при таком напряжении они не светят. Для их полноценного горения необходимо напряжение в 23 000- 25 000 В, которое может дать только блок розжига;
• свет ксеноновых ламп отличается от галогенного тем, что он светит, приближенным к дневному свету – 5000 К;
• от белого света ламп лучше отражаются дорожные знаки приближен к дневному. Это повышает уровень безопасности на дороге;
• применяя универсальные ксеноновые лампы с биксеноновыми модулями (универсальными) можно добиться освещения, которое имеет четкую свето теневую границу и более протяженный световой луч, открывающий водителю большую площадь дороги для контроля;
• для правильного применения ксеноновых ламп необходимо использовать автоматический омыватель и корректор фар. В противном случае вы можете стать создателем образования ДТП на дороге, сами того не желая.

Лампы светодиодной технологии – инновационный прорыв в автосвете!

С появлением светодиодов, автомобильная инженерия не могла их не применить в качестве источников освещения в качестве головного света, который на сегодня. и наверное, еще надолго будет являться самым важным. На сегодня практически все универсальные светодиодные лампы включают в себя диоды Cree, отличающиеся мощностью и яркостью светового потока, который кардинально отличается от показателей, которые даю другие световые приборы (ксенон/галоген/лампы накаливания). Приборы светят идеально белым светом, который приятен для восприятия водителем. Для того, чтобы добиться желтоватого спектра света, на лампы надевают фольгу соответствующего цветового спектра. Что она делает? Она «окрашивает» свет в желтый цвет.

Светодиоды сегодня заменили самые популярные приборы — газонаполненные, которые до сих пор считались эталоном в автомобильном головном, и не только, освещении. Далее прочтите все плюсы данных приборов и уже сами сделаете вывод.

Особенности LED ламп для головного света:

• светодиоды расположены по корпусу так, что при работе они дают четкую свето теневую границу. Их расположение идентично расположению нити накаливания в галогенных приборах. Поэтому их свет не светит в глаза водителей встречного потока;
• диоды Cree выдают белый спектр, который похож на ксеноновое освещение;
• приборы оснащены галогенными цоколями, которые не предполагают смену/переоборудование оптики под их использование;
• встроенный кулер гоняет воздух в непрерывном режиме, не позволяя лампе нагреваться;
• встроенный драйвер позволяет использовать лампу для разного напряжения сети машины. То есть, одна лампа может быть поочередно источником света в транспорте с номинальным напряжением сети 9, 12, 24 В и выше. В этом ее универсальность;
• приборы экономны в потреблении энергоресурсов машины. Одна лампа берет не более 0.2-0.3 литра топлива на 100 км пробега машины. Такая характеристика позволяет также экономить и на износе генератора, который будет работать с меньшей нагрузкой;
• отсутствие стеклянной колбы, хрупкой нити накаливания и т.д. сделали лампу, обладающую огромным эксплуатационным сроком.

Несмотря на то, что устройства стоят не дешево, их стоимость полностью оправдана.

Сравнительная таблица галогена, IPF ламп, ксенона и LED приборов

Вывод:

Решив сменить лампы галогенного типа на более качественные и эффективные приборы, помните, что на безопасности лучше не экономить. Самым бюджетным и экономным вариантом будет сменить стандартную линейку штатных галогенок на газонаполненный IPF. Они просты в установке и обладают световыми параметрами, которые не хуже ксеноновых ламп.

Что касается газоразрядных устройств универсального типа, то здесь стоит отметить обязательное приобретение автокорректора, омывателя и блока розжига универсального типа, без которого любая ксеноновая лампа не функционирует. Свет от ксенона на порядок выше вариантов вышеописанных, но вмонтировав в оптику, которая для них не предназначена, вы можете быть оштрафованы. При прохождении ТО, устройства будут изъяты.

Светодиодные лампы Cree – это современное решение улучшения освещения, которое сделает поездки комфортными и безопасными во всех отношениях. Они обладают световыми параметрами не хуже штатных ламп. Кроме этого, LED устройства экономят расход энергии, топлива и выброс вредных компонентов в атмосферу.

Выбирать вам! Пусть ваше решение будет правильным.

Преимущества, отличительные особенности, ксенонового света

Что такое ксеноновая лампа

Фары первых автомобилей были оснащены газовыми (пропановыми) лампами. На смену им пришли вакуумные лампы накаливания, затем галогеновые и газонаполненные лампы. Сейчас пришло время газоразрядных ксеноновых ламп, питаемых специальными блоками управления (контроллерами).

Ксеноновая газоразрядная лампа типа D2S(R) производства фирмы PHILIPS специально разработана как источник света повышенной яркости применительно к автомобильным фарам. В ней световой поток высокой интенсивности получается за счет свечения газа, инициированного дуговым разрядом между двумя электродами. Электроды лампы находятся в колбе, заполненной ксеноном под большим давлением (около 30 атм. в нерабочем состоянии и около 120 атм. в режиме горения) и солями металлов. Ксеноновая лампа имеет цветовую температуру около 4300 градусов по Кельвину (именно Philips(Osram) D2S)по сравнению с 2800 град. К у стандартной галогеновой лампы.

Преимущества ксеноновых ламп

Большая светоотдача
Световой поток, излучаемый ксеноновой лампой D2S мощностью 35W почти в два раза интенсивнее по сравнению с обычной штатной лампой накаливания мощностью 55W. Если обычная автомобильная 45-ваттная лампа излучает световой поток 600 люменов, то 55-ваттный галоген 1550 люменов. А ксеноновая лампа выдает «на гора» чуть больше 3000 люменов.И это при меньшей потребляемой мощности.

Независимость светового потока от питающего напряжения

Большая экономичность

35W — ксеноновая лампа. 55W (а то и все 100W) — обычная. Умножьте на 2 и сравните.Причем это потребляемая мощность.И это при вдвое большей силе света (3000 люменов против 1550 у стандартной галогеновой лампы мощностью 55Вт).

Больший срок службы

Если Вы эксплуатируете свой автомобиль так, что 2 часа в сутки ездите со включенными фарами(365 дней в году),то срок службы Ваших ксеноновых ламп составит порядка 4-х лет (средний срок службы ксеноновых ламп D2S (R) составляет 2800-3000 часов). Для справки: гарантированный срок службы обычных галогеновых ламп весьма мал и составляет 180-500 часов в зависимости от типа лампы и фирмы-производителя.

Большая вибрационная стойкость

Поскольку у ксеноновой лампы нет нити накаливания и, соответственно, нечему перегорать и обрываться, они не боятся ударов и тряски. Хотя их нельзя трогать руками и мочить(так же как и обычные лампы).

Большая безопасность и обзорность

Значительная часть ДТП происходит из-за плохой видимости в темное время суток. Влияние неблагоприятных погодных условий (туман, дождь, снег) еще более осложняет движение и делает его особенно опасным. Свет, излучаемый ксеноновой лампой, имея по сравнению с обычным в 2,5 раза большую интенсивность, значительно помогают водителю улучшить обзорность. Геометрия освещенного участка дороги также улучшается, поскольку пучок света фары, оснащенной ксеноновой лампой, шире. Немаловажным также является то, что «ксеноновый» свет в силу особенности своего спектрального состава позволяет водителю увидеть объекты, находящиеся на проезжей части и обочинах дороги (включая дорожные знаки) на значительно большем расстоянии.

Больший комфорт

Отличная видимость дорожной ситуации при любых погодных условиях дает водителю возможность избавиться от излишнего напряжения в процессе езды, которое сильно утомляет в условиях современного интенсивного дорожного движения. Перый довод-это спектр свечения ксеноновых ламп. Он намного ближе к естественному солнечному свету. Вторая причина-это вдвое большая сила света. Кстати даже в дождь и туман ксеноновые фары не создают перед Вашими глазами «световую стену». Лучи ксенонового света легко «пробивают» туман и освещают не капли дождя или тумана,а именно полотно дороги.

Меньшая температура лампы

Тут мы говорим не о цветовой температуре(спектре свечения),а именно о температуре самой лампы.. Поскольку у ксеноновой лампы значительно больший КПД по сравнению с обычной, она излучает гораздо меньше тепла. В цифрах это выглядит примерно так. Мощность «галогенки»-от 55Вт,а ксеноновой лампы-35Вт. При этом у ксеноновой лампы почти 40% энергии уходит в тепло, а у ксеноновой лампы всего лишь около 6%. Поэтому можно не бояться того,что при замене галогена на ксенон может расплавиться пластиковый отражатель или пластиковое стекло. Не стоит бояться и того,что облезет рефлектор. Главное-это квалифицированная установка…

Галоген или ксенон?

В последнее время значительно выросла популярность ксенона. Эта тенденция очевидна, поскольку очевидны и неоспоримые преимущества ксеноновых ламп по сравнению с галогеновыми

5koleso

В последнее время значительно выросла популярность ксенона. Эта тенденция очевидна, поскольку очевидны и неоспоримые преимущества ксеноновых ламп по сравнению с галогеновыми.

Основной причиной, по которой поднялась продажа ксенона — значительно больший, нежели у галогена, показатель светоотдачи. Для подтверждения этого достаточно привести такой факт: световой поток, который излучает ксеноновая лампа мощностью 35 Вт, почти в два раза больше светового потока, который излучает стандартная автомобильная лампа мощностью 55 Вт. К примеру, световой поток, излучаемый обычной лампой мощностью 45 Вт, составляет 600 люменов, 55-ватная галогеновая лампа излучает световой поток 1550 люменов, а ксеноновая лампа такой же мощности выдает более 3000 люменов.

Кроме этого, немаловажным критерием оценки ламп является температура свечения. Самое эффективное освещение обеспечивают лампы с температурой свечения от 4200К до 5200К, именно в эти пределы и попадает температура свечения ксеноновых ламп. А вот лампы с показателем, выходящим за данные рамки, причем и в меньшую, и в большую сторону, не в состоянии обеспечить безопасность движения автомобиля в ночное время или в условиях плохой видимости.

Следующим немаловажным фактором, благодаря которому продажа ксенона постоянно растет, является высокая экономичность ксеноновых ламп. Потребляемая мощность ксенона в два раза меньше, чем у обычных ламп. Кроме экономичности ксеноновые лампы имеют гораздо больший срок службы, который в среднем составляет порядка 4-х лет – это примерно 2800-3000 часов работы. Для сравнения: срок службы галогеновых ламп высокого качества составляет не более 500 часов. Положительной стороной ксенона является и то, что у ксеноновых ламп отсутствует нить накаливания, благодаря чему ксенон обладает высокой вибростойкостью.

Согласно статистическим данным, наибольшее количество аварий происходит в темное время суток и случается это чаще всего из-за плохой видимости. Именно использование ксеноновых ламп в фарах автомобиля значительно повышает безопасность движения. Это обеспечивается тем, что световой поток, излучаемый ксеноновой лампой, почти в три раза больше светового потока обычных ламп. Кроме того, ксенон, по причине особенности своего спектра, дает возможность водителю видеть дорожные знаки и предметы, которые находятся не только на дороге, но и на обочине на гораздо большем расстоянии. Спектральная особенность ксеноновых ламп хороша еще тем, что свет, излучаемый ксеноном, максимально приближен к солнечному свету. Благодаря этой особенности существенно снижается утомляемость водителя в условиях интенсивного движения. В дополнение к этому нужно отметить, что освещенность при использовании ксенона практически не зависит от погодных условий и других внешних факторов.

Существует еще один нюанс, который мало кому известен. Нет сомнения, что при включенном свете стекло фары значительно нагревается, что осложняет работу стеклоочистителей, поскольку на нагретом стекле грязь моментально присыхает. При использовании обыкновенных ламп стекло принимает на себя около 40% тепла, излучаемого лампой, а при использовании ксенона этот показатель снижается до 7%, и работа стеклоочистителей фар становится максимально эффективной.

Вывод о том, следует ли купить ксенон и установить его на свой автомобиль, делает каждый водитель самостоятельно.  В пользу ксенонового света — прекрасная обзорность дороги при любой погоде, максимально приближенный к натуральному спектр свечения ксенона, его долговечность и надежность.

При установке ксенона следует помнить о том, что, в соответствии с новыми требованиями, автомобили, в фарах которых используются ксеноновые лампы (например, автомобильные лампы Филипс), должны быть оборудованы омывателем и автоматическим корректором угла наклона фар.

Хочу получать самые интересные статьи

Интернет-кампус ZEISS Microscopy | Ксеноновые дуговые лампы

Введение

Ксеноновые и ртутные плазменные лампы с короткой дугой демонстрируют наивысшую яркость и яркость среди всех постоянно работающих источников света и очень близки к идеальной модели точечного источника света. В отличие от ртутных и металлогалогенных источников освещения, ксеноновая дуговая лампа отличается тем, что дает в значительной степени непрерывный и однородный спектр во всей видимой области спектра.Поскольку профиль излучения ксеноновой лампы имеет цветовую температуру приблизительно 6000 K (близкую к температуре солнечного света) и не имеет заметных линий излучения, этот источник освещения более предпочтителен, чем ртутные дуговые лампы, для многих применений в количественной флуоресцентной микроскопии. Фактически, в сине-зеленой (от 440 до 540 нанометров) и красной (от 685 до 700 нанометров) областях спектра ксеноновая дуговая лампа мощностью 75 Вт ярче, чем сопоставимая ртутная лампа мощностью 100 Вт ( HBO 100). Подобно ртутным лампам, ксеноновые дуговые лампы обычно обозначаются с использованием зарегистрированного товарного знака как лампы XBO ( X для Xe или ксенон; B — символ яркости; O — для принудительного охлаждения) и были представлен научному сообществу в конце 1940-х гг.Популярная XBO 75 (75-ваттная ксеноновая дуговая лампа) более стабильна и имеет более длительный срок службы, чем аналогичная ртутная лампа HBO 100, но излучение видимого света составляет лишь около 25 процентов от общего светового потока, причем большая часть энергия попадает в менее полезную инфракрасную область спектра. Примерно 70 процентов выходной мощности ксеноновой дуговой лампы происходит на длинах волн более 700 нанометров, в то время как менее 5 процентов выходной мощности приходится на длины волн менее 400 нанометров. Чрезвычайно высокое давление ксеноновых ламп во время работы (от 40 до 60 атмосфер) расширяет спектральные линии, обеспечивая гораздо более равномерное распределение возбуждения флуорофоров по сравнению с узкими и дискретными линиями излучения ртутных ламп. Таким образом, ксеноновая дуговая лампа больше подходит для строгих применений, требующих одновременного возбуждения нескольких флуорофоров в широком диапазоне длин волн в аналитической флуоресцентной микроскопии.

Несмотря на то, что ксеноновые лампы производят широкополосное, почти непрерывное излучение, имеющее цветовую температуру, приближающуюся к солнечному свету в видимых длинах волн (часто обозначаемое как белый свет ), они действительно демонстрируют сложный линейчатый спектр в области от 750 до 1000 нанометров почти инфракрасный спектр (см. рисунок 1).Кроме того, несколько линий с более низкой энергией существуют около 475 нанометров в видимой области. Между 400 и 700 нанометрами примерно 85 процентов всей энергии, излучаемой ксеноновой лампой, приходится на континуум, тогда как около 15 процентов приходится на линейчатый спектр. Спектральный выход (цветовая температура) ксеноновой лампы не изменяется по мере старения устройства (даже до конечной точки срока службы), и, в отличие от ртутных дуговых ламп, полный профиль излучения возникает мгновенно после зажигания. Выходная мощность ксеноновой лампы остается линейной в зависимости от приложенного тока и может регулироваться для специализированных приложений. Кроме того, спектральная яркость не изменяется при изменении тока лампы. Типичная лампа XBO 75 излучает световой поток примерно 15 люмен на ватт, но лампе требуется несколько минут после зажигания для достижения максимальной светоотдачи из-за того, что давление газа ксенона внутри лампы продолжает расти, пока не достигнет конечной рабочей температуры. и достигает теплового равновесия.

Максимальное распределение яркости рядом с катодом в области дуги ксеноновой лампы XBO 75 (часто называемой горячим пятном или плазменным шаром ) составляет приблизительно 0,3 x 0,5 миллиметра и может учитываться для всех практических целей. в оптической микроскопии — точечный источник света, который будет производить коллимированные пучки высокой интенсивности при правильном направлении через систему конденсирующих линз в фонаре. В большинстве применений флуоресцентной микроскопии свет, собранный от дуги ксеноновой лампы, отображается на точечном отверстии или задней апертуре объектива. Типичная контурная карта лампы XBO 75 показана на рисунке 2 (a), а распределение силы светового потока для той же лампы — на рисунке 2 (b). На контурной карте яркость дуги наиболее интенсивна на кончике катода и быстро спадает около анода. Картина интенсивности потока (рис. 2 (b)) по большей части демонстрирует превосходную симметрию вращения вокруг лампы, но затеняется электродами в областях, окружающих ноль и 180 на карте, где интенсивность резко падает.В ксеноновых дуговых лампах общая мощность лампы составляет более 1000 нанометров в спектральной полосе, причем плазменная дуга и электроды составляют примерно половину общего излучения. Значительный вклад электродов обусловлен их большой площадью поверхности и высокими температурами. Большая часть излучения с более низкой длиной волны (фактически, видимый свет) исходит от плазменной дуги, тогда как электроды составляют большую часть инфракрасного излучения (более 700 нанометров). Образцы силы света и излучения, создаваемые дуговыми лампами, являются критическими элементами для инженеров при разработке оптики и стратегии охлаждения систем распределения света для приложений в оптической микроскопии.

Оптическая мощность ксеноновых (XBO) дуговых ламп

Набор фильтров Возбуждение Фильтр Ширина полосы (нм) Дихроматический Зеркало Отсечка (нм) Мощность мВт / см 2 DAPI (49) 1 365/10 395 LP 5.6 CFP (47) 1 436/25 455 LP 25,0 GFP / FITC (38) 1 470/40 495 LP 52,8 YFP (S-2427A) 2 500/24 ​​ 520 LP 35. 4 TRITC (20) 1 546/12 560 LP 12,2 TRITC (S-A-OMF) 2 543/22 562 LP 31,9 Техас красный (4040B) 2 562/40 595 LP 54.4 мЧерри (64HE) 1 587/25 605 LP 27,9 Cy5 (50) 1 640/30 660 LP 22,1

gif»>

Таблица 1

В таблице 1 представлены значения выходной оптической мощности типичного 75-ваттного источника света XBO после прохождения через оптическую цепь микроскопа и выбранные наборы флуоресцентных фильтров.Мощность (в милливатт / см ² ) измерялась в фокальной плоскости объектива микроскопа (40-кратный сухой флюорит, числовая апертура = 0,85) с помощью радиометра на основе фотодиода. Для проецирования света через объектив в датчик радиометра использовалось либо зеркало с коэффициентом отражения более 95% от 350 до 800 нанометров, либо стандартный набор флуоресцентных фильтров. Потери пропускания света в системе освещения микроскопа могут варьироваться от 50 до 99 процентов входной мощности, в зависимости от механизма связи с источником света и количества фильтров, зеркал, призм и линз в оптической цепи.Например, для типичного инвертированного микроскопа исследовательского уровня, соединенного с лампой XBO на входном отверстии эпи-осветителя, менее 70 процентов света, выходящего из системы коллекторных линз, доступно для возбуждения флуорофоров, расположенных в фокусе объектива. самолет.

Ориентация ксеноновой лампы имеет решающее значение для правильной работы и долговечности. В тех лампах, которые предназначены для работы в вертикальном положении (до угла отклонения от оси 30), анод расположен вверху, а катод — внизу, внизу лампы.Эта конфигурация осесимметрична и обеспечивает отличные характеристики дуги. Напротив, лампы, предназначенные для работы в горизонтальном положении (хотя они также могут работать в вертикальном положении), создают дуги, которые требуют стабилизации, чтобы уменьшить преждевременный и ускоренный износ электродов. Горизонтальная работа лампы не обладает симметрией, присущей вертикальной работе лампы, хотя такая ориентация требуется для некоторых конструкций ламповых домиков. Стабилизация дуги в горизонтальных лампах легче всего достигается с помощью магнитов в форме стержней, установленных параллельно оси лампы непосредственно под оболочкой.Магнитное поле тянет дугу вниз, повышая стабильность, которую можно точно настроить, изменяя расстояние между магнитом и огибающей. Изменение положения лампы путем поворота на 180 градусов в период полураспада лампы позволяет осаждению испаренного электродного материала более равномерно распределяться по внутренним стенкам оболочки. Следует отметить, что разумным выбором является использование вертикальной ориентации ксеноновых ламп, когда это возможно, в конфигурациях флуоресцентной микроскопии.

Срок службы ксеноновой дуговой лампы в первую очередь определяется уменьшением светового потока, которое происходит в результате испарения вольфрама, который со временем откладывается на внутренней стенке колбы. Распад кончика катода и эффекты соляризации ультрафиолетового излучения на кварцевой оболочке также способствуют старению лампы, а также стабильности. Частое зажигание лампы приводит к ускорению износа электродов и преждевременному почернению оболочки. Затемнение постепенно снижает светоотдачу и сдвигает спектральные характеристики в сторону более низкой цветовой температуры.Почернение лампы, которое увеличивает рабочую температуру оболочки из-за поглощения энергии излучаемого света, происходит медленно на ранних стадиях срока службы лампы, но быстро увеличивается на более поздних стадиях. К другим факторам, отрицательно влияющим на срок службы ксеноновой лампы, относятся перегрев, низкий ток, пульсации источника питания, неправильное положение горения, чрезмерный ток и неравномерное почернение оболочки. Средний срок службы лампы (рассчитанный производителями) основан на продолжительности горения приблизительно 30 минут для каждого случая воспламенения.Ксеноновая дуговая лампа Construction Ксеноновые дуговые лампы

изготавливаются со сферической или эллипсоидальной оболочкой из плавленого кварца, одного из немногих оптически прозрачных материалов, способных выдерживать чрезмерные тепловые нагрузки и высокое внутреннее давление, оказываемое на материалы, используемые при производстве этих ламп. Для большинства применений в оптической микроскопии кварцевый сплав, используемый в ксеноновых лампах, обычно легирован соединениями церия или диоксидом титана для поглощения ультрафиолетовых волн, которые служат для образования озона во время работы.Типичный плавленый кварц пропускает свет с длинами волн до 180 нанометров, тогда как легирование стекла ограничивает излучение лампы длинами волн выше 220 нанометров. Ксеноновые лампы, оборудованные для работы без озона, часто обозначаются кодом OFR для обозначения их класса. Подобно процессу изготовления ртутных ламп, кварц, используемый для колб ксеноновой лампы, изготавливается из высококачественных трубок, которые аккуратно формуются на токарном станке в готовую колбу с помощью методов расширения воздуха.Во время работы кожух лампы может нагреваться до температур от 500 до 700 ° C, что требует жестких производственных допусков для минимизации риска взрыва.

Анодные и катодные электроды в ксеноновых дуговых лампах изготавливаются из кованого вольфрама или специальных вольфрамовых сплавов, легированных оксидом тория или соединениями бария, для уменьшения работы выхода и повышения эффективности электронной эмиссии. При производстве ксеноновых дуговых ламп используются только самые чистые сорта вольфрама.Высококачественный вольфрам имеет очень низкое давление пара и гарантирует, что электроды ксеноновой лампы способны выдерживать чрезвычайно высокие температуры дуги (более 2000 C для анода), возникающие во время работы, и помогает минимизировать накопление отложений на оболочке. Из-за сложности обработки электродов из вольфрама таких сортов высокой чистоты на протяжении всего процесса требуются керамические инструменты, чтобы избежать попадания загрязняющих веществ. После изготовления катод припаивается к молибденовому стержню или пластине для поддержки, но стержень анода состоит из твердого вольфрама, поскольку он подвергается гораздо более высоким температурам из-за постоянной бомбардировки электронами, испускаемыми катодом.Оба электрода проходят ультразвуковую очистку и термообработку для удаления остатков смазки и загрязнений перед тем, как вставить их в колбу лампы.

Конструкции катодов ксеноновой лампы уделялось значительное внимание, направленное на повышение стабильности дуги во время работы. В обычных лампах с вольфрамовыми электродами, легированными торием, точка излучения дуги на катоде периодически смещается из-за локализованных изменений эмиссии электронов с поверхности, явление, известное как блуждание дуги (см. Рисунок 3 (а)). Этот артефакт, который усиливается по мере износа наконечника, приводит к кратковременным колебаниям яркости лампы, называемым вспышкой , когда дуга перемещается в новую область на катоде (рис. 3 (b)). Флаттер Arc описывает быстрое боковое смещение столба дуги конвекционными токами, возникающими, когда газ ксенон нагревается дугой и охлаждается внутренними стенками оболочки (рис. 3 (c)). Кроме того, острые концы катодов, легированных торием, имеют тенденцию изнашиваться с большей скоростью по сравнению с катодами, изготовленными из современных сплавов на основе оксидов редкоземельных металлов.Лампы с усовершенствованной катодной технологией часто называют super-quiet и продемонстрировали высокую кратковременную стабильность дуги менее половины процента, а также сниженную скорость дрейфа менее 0,05 процента за час работы. Долгосрочный анализ работы катода с высокими эксплуатационными характеристиками показывает, что износ значительно снижается, а смещение точки дуги в течение среднего срока службы лампы практически исключается. В результате после первоначального совмещения сверхтихой ксеноновой лампы с другими элементами оптической системы микроскопа, как правило, нет необходимости повторно регулировать положение в течение всего срока службы лампы.

На этапах герметизации сборки лампы катод и анод прикрепляются к полоскам очень тонкой молибденовой ленты в ступенчатом уплотнении, которое компенсирует разницу теплового расширения между кварцевой трубкой и стержнями металлических электродов. Функциональное уплотнение создается путем термического сжатия кварцевой трубки с молибденовой фольгой на токарном станке, помещенном под вакуум для предотвращения окисления. Высокие температуры сжатия позволяют расплавленному кварцу сжиматься вокруг молибденовой фольги, образуя газонепроницаемое уплотнение.После герметизации электродов в корпусе кварцевой лампы и отжига сборки для снятия деформации в оболочку загружается газообразный ксенон высокой чистоты (99,999%) под давлением 10 атмосфер через заправочную трубку, прикрепленную к колбе оболочки. Затем лампу охлаждают жидким азотом для затвердевания газообразного ксенона и снимают заправочную трубку, чтобы полностью запечатать оболочку. После возврата к комнатной температуре готовая лампа находится под давлением, так как ксенон возвращается в газообразное состояние.

Заключительный этап процесса сборки ксеноновой лампы состоит из добавления никелированных латунных выводов, называемых наконечников или оснований , к каждому концу лампы.Наконечники, которые должны выдерживать температуру до 300 ° C, служат двойной функции, действуя как электрические соединения с источником питания, а также как механическая опора для точной фиксации лампы в правильном оптическом положении в фонарном домике. Многие конструкции наконечников включают гибкий выводной провод внутри основания, который соединяется с герметизированными электродами, чтобы исключить возможность выхода лампы из строя из-за напряжения или деформации между валом электрода и латунным наконечником. Наконечники крепятся к запаянным концам кварцевого конверта с помощью угольно-графитовой ленты или термостойкого клея. Ксеноновые лампы и блоки питания

Конструкция светильников для ксеноновых дуговых ламп имеет решающее значение для долговечности и рабочих характеристик лампы. Важнейшим из конструктивных соображений является тот факт, что эти лампы работают при чрезвычайно высоком внутреннем давлении (обычно 50+ атмосфер), поэтому при выборе строительных материалов следует учитывать возможность взрыва. Поскольку дуговые лампы расширяются из-за чрезмерного нагрева, выделяемого во время работы, только один конец лампы должен быть жестко зажат в корпусе; другой конец можно закрепить гибкой металлической полосой или накрыть радиатором и привязать к соответствующему внутреннему электрическому зажиму с помощью кабеля (см. рисунок 4).Ксеноновые лампы должны иметь достаточное охлаждение, чтобы ксеноновые лампы могли работать при температуре ниже 750 ° C на поверхности оболочки и ниже 250 ° C в кабельных наконечниках. Повышенные температуры быстро приводят к окислению выводов электродов, ускоренному износу оболочки и увеличению вероятности преждевременного выхода лампы из строя. В случае ламп малой мощности (менее 250 Вт) обычно достаточно конвекционного охлаждения в хорошо вентилируемом светильнике, но для ламп большей мощности часто требуется охлаждающий вентилятор.Высокие триггерные напряжения (от 20 до 30 киловольт), необходимые для зажигания ксеноновых ламп, требуют использования высококачественных изоляционных материалов в электрической проводке светильника, а кабель питания должен выдерживать напряжение, превышающее 30 киловольт. Кроме того, силовой кабель должен быть как можно короче, разобщен и размещен вдали от рамы микроскопа и других металлических инструментов (таких как компьютеры, контроллеры фильтров и цифровые камеры) в непосредственной близости.

Большинство высокоэффективных ксеноновых ламп имеют внутреннее отражающее зеркало, соединенное с системой линз выходного коллектора, которая производит коллимированный световой пучок высокой интенсивности. Конструкции коллекционных отражателей варьируются от простых вогнутых зеркал до сложных эллиптических, сферических, асферических и параболических геометрий, которые более эффективно организуют и направляют излучение лампы на линзу коллектора, а затем через микроскоп. Использование конического отражателя с гальваническим формованием позволяет достичь номинальной эффективности улавливания до 85 процентов, что является значительным улучшением по сравнению с обычными системами обратных отражателей, эффективность которых составляет от 10 до 20 процентов.Специализированные отражатели можно легко сконструировать с помощью простых методов трассировки лучей. Покрытия на всех зеркалах-накопителях должны быть дихроичными, чтобы пропускать инфракрасные (тепловые) волны. Ксеноновые лампы также выигрывают от наличия фильтров, блокирующих инфракрасное излучение, таких как стеклянный фильтр Schott BG38 или BG39 и / или зеркало hot или cold (в зависимости от передаваемых или отраженных длин волн) для ослабления или блокирования длин волн инфракрасного излучения и защиты образец (живые клетки) от избыточного тепла.Кроме того, твердотельные детекторы в электронных камерах, особенно в устройствах формирования изображения ПЗС, также особенно чувствительны к инфракрасному свету, который может затуманивать изображение, если соответствующие фильтры не вставлены в световой тракт.

обычно следуют стандартной конфигурации с дуговой лампой, расположенной в фокусе линзы коллектора, так что волновые фронты, выходящие из источника, собираются и грубо сколлимируются, чтобы выйти из фонаря в виде параллельного пучка (Рисунок 4).Отражатель также размещается на той же оси, что и лампа и коллектор, чтобы гарантировать, что перевернутое виртуальное изображение дуги может быть создано рядом с лампой. Свет от отраженного виртуального изображения также собирается коллекторной линзой, что увеличивает мощность освещения. Вторая система линз (называемая конденсирующей линзой ), расположенная в осветителе микроскопа, необходима для фокусировки параллельных лучей, выходящих из фонаря, в задней фокальной плоскости объектива. Как правило, фокусное расстояние системы конденсирующих линз намного больше фокусного расстояния коллектора, что приводит к проецированию увеличенного изображения дуги на заднюю фокальную плоскость объектива.Конечный результат состоит в том, что свет, выходящий из передней линзы объектива и движущийся к образцу, примерно параллелен для обеспечения равномерного освещения поля зрения. Обратите внимание, что во время юстировки лампы свет, собираемый отражателем-собирателем, не должен напрямую фокусироваться на стенках оболочки лампы (около дуги), чтобы избежать прямого нагрева колбы собственным светом излучения. Это приведет к перегреву лампы. Вместо этого расположите виртуальное изображение дуги с одной или другой стороны лампы.

Одним из основных требований к использованию ксеноновой дуговой лампы для количественной флуоресцентной микроскопии является то, что выходное излучение должно быть стабильным. Сила излучения ксеноновой лампы на выходе приблизительно пропорциональна току, протекающему через лампу. Таким образом, для обеспечения максимальной стабильности источник питания должен быть тщательно спроектирован. Источники питания дуговых ламп также должны иметь пусковое устройство для зажигания лампы. На Рисунке 5 представлена ​​принципиальная схема типичного стабилизированного источника питания для ксеноновой дуговой лампы.В дополнение к питанию лампы от источника стабильного постоянного тока ( DC ), источник питания также заряжен для поддержания катода при оптимальной рабочей температуре с использованием определенного уровня тока. Схема стабилизации источника питания ксеноновой дуговой лампы, в зависимости от конструкции, может стабилизировать напряжение, ток или общую мощность (напряжение x ток). Если напряжение стабилизировано, сила тока (и яркость лампы) будет медленно уменьшаться по мере разрушения электродов. Напротив, если ток стабилизирован, лампа будет продолжать излучать на постоянном уровне до тех пор, пока электроды не достигнут критической точки износа, когда лампа не сможет зажечься.С другой стороны, поскольку для поддержания постоянного тока требуется увеличение напряжения, мощность, передаваемая на дугу, медленно увеличивается по мере износа электродов, что может привести к перегреву и возможности взрыва. В источниках питания, которые стабилизируют общий уровень мощности, светоотдача будет медленно падать вместе с током, поскольку напряжение, необходимое для поддержания дуги, увеличивается.

Когда дуговые лампы холодные (фактически, при комнатной температуре), они действуют как электрические изоляторы, и газообразный ксенон, окружающий электроды, должен быть сначала ионизирован для инициализации и образования дуги. В большинстве конструкций источников питания зажигание осуществляется с помощью всплесков высокого напряжения (от 30 до 40 киловольт) от вспомогательной цепи, которая вызывает разряд между электродами. Специализированная схема часто упоминается как триггер или воспламенитель , потому что она подает кратковременный высокочастотный импульс к ламповой нагрузке через индуктивную связь (см. Рисунок 5). После установления дуги ее необходимо поддерживать постоянным источником тока от основного источника питания, величина которого зависит от параметров лампы.Типичная лампа XBO мощностью 75 Вт работает при напряжении 15 вольт и токе от 5 до 6 ампер, но эти цифры зависят от производителя и увеличиваются с увеличением мощности лампы. Обратите внимание, что лампа XBO работает при значительно более высоком токе, чем можно было бы ожидать при относительно низком напряжении, которое определяется размером дугового промежутка, давлением ксенона и рекомендуемой рабочей температурой. Пульсации тока от источника питания должны быть минимизированы, чтобы обеспечить длительный срок службы дуговых ламп. Таким образом, качество постоянного тока, используемого для питания лампы, должно быть высоким, а пульсации должны быть менее 10 процентов (размах) для ксеноновых ламп мощностью до 3000 Вт.

Специализированные ксеноновые лампы, производимые производителями послепродажного обслуживания, часто включают опции выбора длины волны и соединяют выход с оптическим волокном или жидким световодом для реле с оптической системой микроскопа для высокоэффективного освещения в выбранных областях спектра. Примеры включают Lambda LS (Sutter Instrument), который включает в себя ксеноновую лампу, холодное параболическое зеркало и источник питания в едином корпусе, который соединен с жидкостным световодом.Lambda LS может вмещать внутреннее колесо фильтра, фильтрующие вставки и второе колесо фильтра, установленное снаружи. Более продвинутое и быстрое устройство от Sutter, DG-4, может обеспечивать скорость переключения длины волны в диапазоне 1-2 миллисекунды, используя конструкцию двойного гальванометра в сочетании со стандартными интерференционными фильтрами. Свет от ксеноновой дуговой лампы фокусируется на первом гальванометре, который направляет его на интерференционный фильтр путем отражения от параболического зеркала. Отфильтрованный свет затем проходит через второе параболическое зеркало и гальванометр перед попаданием в жидкий световод.Холодное зеркало, расположенное перед световодом, предотвращает попадание инфракрасного излучения на оптическую цепь микроскопа. Другие производители также производят аналогичные осветители с ксеноновым питанием, многие из которых имеют функцию выбора длины волны и световые заслонки.

Ксеноновая дуговая лампа — обзор

VI Источники света

Фотолиз клеточных хелаторов Ca ²⁺ требует яркого источника ближнего УФ-света. Если скорость не имеет значения, можно использовать обычную ртутную или ксеноновую дуговую лампу.У ртутных ламп удобная линия излучения на длине волны 366 нм. Экспозицию можно контролировать с помощью затвора, используя тефлоновые лезвия с MgF-покрытием для особенно ярких источников. Лампы мощностью 100–150 Вт с коллимирующими кварцевыми линзами обеспечивают достаточную энергию для фотолиза ~ 25% заключенных в клетки соединений Ca ²⁺ за ~ 2 с. Лампочки большей мощности генерируют только большие дуги, с большей энергией в более крупном месте такой же интенсивности. При дополнительной фокусировке фотолиз может быть осуществлен за одну десятую времени или даже меньше.Эти источники света являются подходящим выбором для применений, в которых используется обратимое [Ca ²⁺ ] _i возвышение с DM-нитрофеном.

Быстрые события требуют использования лазерной или ксеноновой дуговой лампы. Ксеноновые лампы менее дорогие и громоздкие; удобные коммерческие системы доступны от Chadwick-Helmuth (Эль-Монте, Калифорния), Rapp Optoelektronik (Гамбург, Германия), TILL Photonics (Грефельтинг, Германия) и Cairn Research (Фавершам, Великобритания). Эти лампы-вспышки разряжают электрическую энергию до 200–300 Дж через колбу, обеспечивая импульс длительностью ~ 1 мс с энергией до 300 мДж в диапазоне 330–380 нм. Блок Chadwick-Helmuth включает только источник питания и патрон для лампы, поэтому необходимо сконструировать корпус с фокусирующей оптикой (см. Rapp and Guth, 1988). Фокусировка может выполняться с помощью эллиптического рефлектора, оптимизированного для УФ-излучения, или с помощью кварцевой преломляющей оптики. Отражатель может быть сконструирован так, чтобы улавливать больше света (т.е. иметь большую эффективную числовую апертуру), но рефлекторы имеют большее физическое искажение, чем качественно сделанные линзы. На практике рефлектор генерирует более крупное пятно с большей полной энергией, но несколько меньшей интенсивностью, чем рефракционные методы.Одним из преимуществ отражателей является то, что они не подвержены хроматической аберрации — фокусировка не зависит от длины волны — поэтому УФ-лучи будут фокусироваться в том же месте, что и визуальный свет. Это не относится к преломляющим линзам. Чтобы сфокусировать и точно направить их на образец, необходимо использовать УФ-фильтр, блокирующий видимый свет, а луч должен быть сфокусирован на флуоресцентной поверхности для визуализации. Оба типа жилья доступны в Rapp Optoelektronik. Используя любую систему, можно достичь скорости фотолиза, приближающейся к 80–90% за одну вспышку.Эту скорость можно снизить, установив фильтры нейтральной плотности или уменьшив энергию разряда, но соотношение между электрической и световой энергией не является линейным и должно измеряться фотометром. Вспышки могут быть повторно включены только после того, как их накопительные конденсаторы перезарядятся, установив минимальный интервал между последовательными максимальными вспышками в несколько секунд или более.

F1 Лампы света склонны к появлению ряда артефактов. Разряд вызывает электрические артефакты, которые могут сжечь полупроводники и операционные усилители, а также сбросить или очистить цифровую память в другом находящемся поблизости оборудовании.Тщательное электростатическое экранирование, обертывание катушек индуктивности парамагнитным металлом, изоляция источника питания и использование изолирующих цепей в импульсных соединениях запуска с другим оборудованием предотвращают большинство проблем, которые также уменьшаются в импульсных ртутных лампах (Denk, 1997). Разряд вызывает механический удар в катушке, используемой для формирования импульса тока через лампочку; этот удар может выбить электроды из ячеек или иным образом повредить образец. Механическая изоляция неисправной катушки решает проблему.Разряд лампы также создает импульс давления воздуха, который может вызывать артефакты движения на электродах, которые можно увидеть в сильных колебаниях в течение доли секунды при видеосъемке во время вспышки. Это движение может серьезно повредить клетки, особенно те, которые пронизаны несколькими электродами. Маленькие клетки, запечатанные на конце патч-пипетки, часто лучше справляются с таким плохим обращением. Чтобы уменьшить этот источник травмы, свет можно фильтровать, чтобы исключить все, кроме ближнего УФ-излучения. Коммерческие фильтры Шотта (UG-I, UG-Il) с покрытием для отражения инфракрасного (ИК) света хорошо подходят для этой цели, но могут снизить энергию 330–380 нм до 30% или меньше.Также были описаны жидкостные фильтры для удаления инфракрасного и дальнего УФ-излучения (Tsien and Zucker, 1986). Удаление ИК-излучения снижает температурные изменения, которые в противном случае могут превышать 1 ° C на вспышку, тогда как удаление дальнего УФ-излучения предотвращает разрушительное воздействие ионизирующего излучения. Хлоридированные серебряные гранулы и проволока, часто используемые в электрофизиологической записи, представляют собой конечный источник артефактов. Эти компоненты должны быть защищены от источника света, иначе они будут генерировать сильные фотохимические сигналы.

Проще всего просто направить и сфокусировать световой луч прямо на препарированный материал.Если необходимо изолировать лампу от препарата, световой луч может передаваться по волоконно-оптическому или жидкостному световоду с некоторой потерей интенсивности. Если микроскоп уже используется, луч фотолиза может быть направлен через порт эпифлуоресценции микроскопа. На этот порт может быть установлена ​​сама лампа или световод. Объективы микроскопа с высокой числовой апертурой и хорошим пропусканием УФ-излучения будут достаточно эффективно фокусировать свет на небольшую область, которая может быть дополнительно ограничена диафрагмой с ограничителем поля. При правильном выборе объективов и правильном оптическом соединении лампы со световодом и световода с портом микроскопа можно достичь интенсивности света, в 25 раз большей, чем при простом наведении сфокусированной устойчивой лампы или лампы-фонарика — достаточной или наполовину фотолизируйте DM-нитрофен за 25 мс постоянного яркого света. TILL Photonics производит ксеноновые дуговые спектрофотометры (Polychrome) с эффективным оптическим соединением с несколькими коммерческими эпифлуоресцентными микроскопами. Полуотражающие зеркала можно использовать для объединения луча фотолиза с другими источниками света, такими как те, которые используются для измерения [Ca ²⁺ ] _и .Однако по мере усложнения оптической схемы интенсивность фотолиза неизбежно снижается.

Новейшая разработка в источниках света — это светоизлучающий диод высокой интенсивности (Бернардинелли и др. , 2005). Эта быстро развивающаяся и недорогая технология уже может производить УФ-свет 365 нм с мощностью 50 мВт / см ² (со светодиодами производства Prizmatix, Modi’in Ilite, Израиль, например), или около 20% интенсивности коллимированного ксенона дуговая лампа.

Часто бывает важно ограничить фотолиз одной областью клетки (Wang and Augustine, 1995).При эпиосвещении это можно сделать с помощью диафрагмы, ограничивающей поле, или путем передачи луча фотолиза через конический кварцевый оптоволоконный фильтр к поверхности клетки (Eberius and Schild, 2001; Godwin et al. , 1997). Лазеры представляют собой альтернативный источник света с преимуществами когерентного коллимированного луча, который гораздо легче фокусируется в очень маленькое пятно. Импульсные лазеры, такие как рубиновый лазер с удвоенной частотой или эксимерный XeF-лазер, обеспечивают энергию не менее 200 мДж на длине волны 347 или 351 нм за 50 и 10 нс с возможной частотой повторения 1 и 80 Гц соответственно.Также доступны лазеры на жидких кумариновых красителях с перестраиваемой энергией до 100 мДж в УФ-диапазоне и длительностью импульса. Также были разработаны недорогие азотные лазеры, обеспечивающие более низкие энергии импульса (0,25 мДж) в импульсах длительностью 5 нс на длине волны 337 нм (Engert et al. , 1996), которые при соответствующей фокусировке могут оказаться полезными. На сегодняшний день лазеры нашли свое самое широкое применение в исследованиях сокращения мышц. Более подробная информация об этих вариантах лазера содержится в обсуждениях Goldman et al. (1984) и МакКрей и Трентэм (1989).

Адаптацией лазерного фотолиза является метод двухфотонного поглощения (Denk et al. , 1990). Ti: Sapphire-лазер с синхронизацией мод с синхронизацией мод и генерацией импульсов излучения 630 нм с частотой 100 фс на частоте 80 МГц фокусируется с помощью конфокального сканирующего микроскопа. Фотолиз чувствительных к ультрафиолету соединений в клетке требует одновременного поглощения двух красных фотонов, поэтому фотолиз происходит только в фокальной плоскости сканирующего луча. Такое поведение ограничивает фотолиз размером примерно 1 мкм ³ в трех измерениях, но для большинства соединений скорость фотолиза настолько мала из-за их чрезвычайно ограниченного двухфотонного поперечного сечения, что требуется несколько минут воздействия с доступным в настоящее время оборудованием. Наилучшие результаты были достигнуты с азид-1 и NDBF-EGTA (Brown et al. , 1999; DelPrincipe et al. , 1999; Momotake et al. , 2006), как и ожидалось из-за их высокого поглощения одиночных фотонов. . Азид-1 может быть полностью фотолизован в двухфотонном фокусном объеме с серией импульсов длительностью 10 мкс со средней мощностью 7 мВт, с временем удерживания высвобожденного Ca ²⁺ в этом объеме около 150 мкс. Этот метод дорогостоящий и специализированный и все еще находится в стадии разработки, но может иметь практическое применение для выявления точной локализации в клетках или субклеточных органеллах фиксированных мишеней действия Ca ²⁺ или высоколокализованных буферов Ca ²⁺ .

Сам по себе ближний УФ-свет, по-видимому, мало влияет на большинство биологических тканей, за очевидным исключением фоторецепторов и менее очевидным случаем гладкой мускулатуры (Gurney et al. , 1987). Контрольные эксперименты по воздействию света на ненагруженные клетки и на изучаемую нормальную физиологическую реакцию могут быть использованы для подтверждения отсутствия световых эффектов.

Руководство по выбору ламп | Октябрь 2010 г.

Трэвис Игучи, Самир Патель и Маридел Ларес, Hamamatsu Corp.

Важные параметры при выборе лампы

Интенсивность света — еще одна важная характеристика, которую следует учитывать, независимо от того, нужен ли непрерывный или импульсный свет. Интенсивность лампы в основном пропорциональна входной мощности. Чем выше входная мощность, тем выше интенсивность. Однако импульсные источники света, такие как ксеноновые лампы-вспышки, могут обеспечивать очень интенсивный световой поток в течение нескольких микросекунд, что примерно в 1000 раз выше, чем у ламп непрерывного режима. Это делает импульсное освещение подходящим для приложений, требующих высокой выходной мощности в течение короткого времени.

Стабильность выхода лампы — очень важный параметр, поскольку он влияет на точность и надежность измерения. На стабильность лампы влияют несколько факторов. Температура, характеристики источника питания, конструкция корпуса и положение внутри дуги влияют на стабильность ксеноновой, ртутно-ксеноновой и дейтериевой ламп. Напряжение разряда лампы, рабочая частота, главный разрядный конденсатор и положение в дуге влияют на стабильность ксеноновой лампы-вспышки.

Срок службы лампы влияет на техническое обслуживание и эксплуатационные расходы оборудования, в котором она установлена.Использование лампы с более длительным сроком службы снижает затраты на техническое обслуживание и время, затрачиваемое на замену и юстировку ламп.

Ксеноновые и ртутно-ксеноновые лампы

Ксеноновые лампы излучают широкий спектр от УФ до ИК (185–2000 нм), аналогичный солнечному свету.Они обладают высокой выходной мощностью, высокой стабильностью и длительным сроком службы. Например, ксеноновые лампы Hamamatsu мощностью 75 и 150 Вт (серии L10725 и L11033) имеют гарантированный срок службы 2000 и 3000 часов соответственно. Ксеноновые лампы являются подходящими источниками света для имитаторов солнечного излучения, спектрометров, систем контроля пластин, микроскопов и других устройств.

Ртутно-ксеноновые лампы излучают широкий спектр от УФ до ИК (185–2000 нм) с резкими пиками в УФ и видимой областях, соответствующих спектральным линиям ртути.Острые пики излучения делают ртутно-ксеноновые лампы более подходящими, чем ксеноновые лампы, для применений, требующих высокой интенсивности в УФ-диапазоне, таких как УФ-отверждение. Другие особенности ртутно-ксеноновых ламп включают высокую выходную мощность, высокую стабильность и длительный срок службы. Они являются подходящими источниками света для систем контроля пластин, систем измерения толщины пленки, микроскопов, УФ-отверждения и других приложений.

Эти лампы работают от источника постоянного тока и требуют очень стабильного основного и триггерного источников питания для обеспечения стабильной работы лампы. Основной источник питания должен быть стабильным для обеспечения оптимального тока лампы и поддержания оптимальной температуры катода. Если температура катода слишком низкая, катод разбрызгивается и сокращает срок службы лампы.Если он слишком высокий, катод испаряется слишком быстро.

Эрозия катода вызывает беспокойство, потому что она вызывает колебания и постепенное смещение точки дуги со временем работы, влияя на стабильность лампы. Однако улучшенные электродные материалы практически устраняют эту проблему. Например, в ксеноновых и ртутно-ксеноновых лампах Hamamatsu используется специальный катодный материал, который приводит к незначительной эрозии даже после 1000 часов работы, в отличие от обычных ламп без этой технологии (рис. 2).

Дейтериевые лампы

Ключевой характеристикой дейтериевых ламп является их превосходная стабильность по сравнению с другими типами ламп (рис. 3). Например, дейтериевые лампы Hamamatsu демонстрируют очень небольшие колебания мощности от лампы к лампе, а отдельные лампы имеют низкие значения флуктуации (кратковременная стабильность) и дрейфа (долговременная стабильность). Например, модуль дейтериевой лампы S2D2 компании Hamamatsu (серия L10671) демонстрирует типичное колебание 0,005% (от пика до пика) и максимальное значение дрейфа ± 0,25% / час. Такая стабильность обеспечивается керамической структурой электрода, которая обеспечивает стабильность лампы даже при колебаниях окружающей температуры.Дейтериевые лампы также имеют долгий срок службы и высокую яркость, и их разрабатывают, чтобы сделать их еще ярче. Например, новые лампы Hamamatsu X2D2 имеют в два раза большую яркость, чем обычные дейтериевые лампы. Использование лампы высокой яркости помогает прибору иметь высокое разрешение и высокую пропускную способность.

Еще один аспект, который следует учитывать, — это размер диафрагмы. Размер апертуры дейтериевой лампы влияет на интенсивность светового потока, но существует компромисс между размером апертуры и сложностью юстировки. Дейтериевые лампы с малым размером апертуры (например, 0,5 мм) ярче, чем лампы с большей апертурой (например,1,0 мм), но их сложнее выровнять в оптической системе.
Ксеноновые лампы-вспышки

Ксеноновые лампы-вспышки — это компактные импульсные источники света, излучающие от УФ до ИК (160–2000 нм). Они подходят для многих приложений, включая медицинский анализ, анализ окружающей среды, биологические исследования и автоматизацию производства. По сравнению с лампами постоянного режима они выделяют меньше тепла и не повреждают образцы. Также они не требуют периода прогрева; они готовы к использованию при включении.Однако они обладают меньшей стабильностью, чем другие лампы.

Третий момент, о котором следует помнить, — это то, что конденсатор источника питания влияет на выходную интенсивность и ширину импульса лампы-вспышки (рис. 4).Чем больше конденсатор, тем выше интенсивность. Из-за разницы в электрической емкости конденсаторов, конденсатор большего размера также генерирует более длинную форму импульса вспышки. Примеры применения

Лампы используются во многих областях, включая медицину, промышленность, аналитику и другие. Примеры применения и подходящие лампы обсуждаются ниже.

Применение в медицине

Промышленное применение

Аналитические и другие приложения

Солнечные имитаторы используются для проверки работоспособности солнечных элементов и испытаний материалов на деградацию, а также в исследованиях в области фотохимии и фотобиологии.Поскольку излучение белого света ксеноновой лампы аналогично солнечному свету, этот тип лампы идеален в качестве источника света для имитаторов солнечного света. Лампы продолжают играть важную роль во многих приложениях, особенно когда другие типы источников света не могут соответствовать требуемому диапазону длин волн. Требования к длине волны, интенсивности света, стабильности и сроку службы определяют подходящий тип лампы.

Механизм генерации света ламп Xe

Xe Lamp Механизм генерации света

Ксеноновые лампы с короткой дугой бывают двух различных разновидностей: чистый ксенон, который содержит только газообразный ксенон; и ксенон-ртуть, которые содержат газообразный ксенон и небольшое количество металлической ртути.

В чистой ксеноновой лампе большая часть света генерируется в крошечном плазменном облаке точечных размеров, расположенном там, где поток электронов покидает поверхность катода. Свет

Объем генерации имеет конусообразную форму, а сила света экспоненциально спадает при переходе от катода к аноду. Электроны, проходящие через плазменное облако, ударяются об анод, вызывая его нагрев. В результате анод в ксеноновой лампе с короткой дугой должен быть либо намного больше, чем катод, либо иметь водяное охлаждение для рассеивания тепла.Лампа с короткой дугой из чистого ксенона обеспечивает довольно непрерывное спектральное распределение мощности с цветовой температурой около 6200K и индексом цветопередачи около 100. Интенсивность света колеблется от 20 000 до 500 000 кд / см2. Хотя даже в лампе высокого давления есть несколько очень сильных линий излучения в ближней инфракрасной области, примерно в области 850–900 нм. Эта спектральная область может содержать около 10% всего излучаемого света. Некоторые приложения включают световодные системы, такие как эндоскопия и стоматологическая техника.

В ксеноново-ртутных лампах с короткой дугой большая часть света генерируется в плазменном облаке небольшого размера, расположенном на конце каждого электрода. Объем генерации света имеет форму двух пересекающихся конусов, а сила света экспоненциально спадает по направлению к центру лампы. Ксеноново-ртутные лампы с короткой дугой имеют голубовато-белый спектр и чрезвычайно высокую мощность УФ-излучения. Эти лампы используются в основном для УФ-отверждения, стерилизации предметов и генерации озона.

Очень маленький размер дуги позволяет фокусировать свет от лампы с умеренной точностью. По этой причине ксеноновые дуговые лампы меньших размеров, мощностью до 10 Вт, используются в оптике и для точного освещения микроскопов и других инструментов, хотя в наше время они заменяются одномодовыми лазерными диодами и суперконтинуумными лазерами белого света, которые могут создают действительно ограниченное дифракцией пятно. Лампы большего размера используются в прожекторах, где генерируются узкие лучи света, или в освещении кинопроизводства, где требуется имитация дневного света.

Все ксеноновые лампы с короткой дугой генерируют значительное ультрафиолетовое излучение. Ксенон имеет сильные спектральные линии в УФ-диапазонах, которые легко проходят через колбу лампы из плавленого кварца. В отличие от боросиликатного стекла, используемого в стандартных лампах, плавленый кварц легко пропускает УФ-излучение, если он специально не легирован. Ультрафиолетовое излучение лампы с короткой дугой может вызвать вторичную проблему образования озона. УФ-излучение поражает молекулы кислорода в воздухе, окружающем лампу, вызывая их ионизацию.Некоторые из ионизированных молекул затем рекомбинируют в O3, озон. Оборудование, в котором в качестве источника света используются лампы с короткой дугой, должно содержать УФ-излучение и предотвращать накопление озона.

Многие лампы имеют коротковолновое УФ-блокирующее покрытие на конверте и продаются как лампы, не содержащие озона. Некоторые лампы имеют оболочки из сверхчистого синтетического плавленого кварца (например, «Супрасил»), что примерно вдвое увеличивает их стоимость, но позволяет им излучать полезный свет в вакуумную УФ-область.Эти лампы обычно работают в атмосфере чистого азота.

Ксеноновая лампа состоит из простого ：

Кварцевый конверт —

Толстое прозрачное стекло, в которое встроена лампа. Кварц обладает высокой прочностью, чтобы выдерживать высокое внутреннее рабочее давление, а также обладает очень специфическими оптическими свойствами для передачи определенного спектра света.

положительных и отрицательных концов —

Концы лампочки служат многим целям. Толстые внешние торцевые крышки служат средством для механической установки лампы в приспособление, а также для выполнения надлежащих электрических соединений. Внутри этих корпусов находятся пломбы лампы. Уплотнения представляют собой сложный узел, специально разработанный для герметизации внутренней полости, чтобы газы не выходили, но позволяли выводам электрода проходить через них для соединения с торцевой крышкой.Два наиболее часто используемых уплотнения — это уплотнение «чашка» и уплотнение «фольга». Несмотря на то, что каждая из них отличается по конструкции, обе служат для одной и той же цели и используются только в том семействе ламп, у которых их конструкция и проводящие свойства имеют надлежащий размер.

Электроды —

Анод и катод — это два электрода, через которые проходит дуга или пламя. Меньший, или Катод, заряжен отрицательно, а кончик — это место, откуда исходит пламя.Более крупный, или анод, заряжен положительно и принимает пламя или приземляется на него. Оба электрода изготовлены из чистого вольфрама, а затем проходят специальную обработку, чтобы сохранить рабочие характеристики лампы.

Ксеноновый источник света — источники Xe-ламп

32 вопроса с ответами в XENON

Здравствуйте,

говоря об эффективности, нет способов сделать лампы эффективными. Причина, по которой они все еще используются, — высокая энергия одиночной вспышки. В настоящее время все непрерывные лазеры работают на лазерных диодах. Только системы, которые требуют импульсов высокой энергии и низкой частоты повторения, используют лампы-вспышки.

Предположим, вы создаете импульсный лазер.С выбором длины волны делать нечего. Ксенон излучает при испускании, а неодим поглощает при поглощении. Наблюдается умеренное перекрытие излучения линии Xe и поглощения Nd. Однако, если плотность тока чрезвычайно высока, газ в лампах начинает действовать скорее как излучение черного тела, а не как линейное излучение. Здесь первый совет — сохраняйте умеренную энергию в диапазоне 10-20 Дж / см3 газовой лампы за одну вспышку.

Во-вторых, необходимо согласовать длительность импульса накачки с временем затухания материала лазера. Формально возбуждение должно быть как можно короче, но это убило бы лампы.Срок службы лампы зависит от силы тока в 6 раз. Более короткий импульс вспышки (электрический) — меньший срок службы лампы. Обычно рекомендуется поддерживать длительность импульса возбуждения ~ 0,5 от распада лазерного материала. Для Nd: Yag это будет ~ 30 мкс. Более длинные импульсы увеличили бы срок службы ламп, но немного снизили бы эффективность.

В-третьих, это рефлектор. Настоятельно рекомендуется использовать зеркало с серебряным покрытием, близкое к эллиптическому отражателю с синим поглощением. Это делает передачу энергии наиболее эффективной, а удаление синего цвета предотвращает нагрев лазерного материала из-за ненужного излучения, которое оказывает незначительное влияние на возбуждение.

Наконец, лампы в производстве. Достаточно приблизительно взять такой эталон — газовый зазор лампы должен быть на ~ 1 см длиннее, так как диаметр стержня и газового канала также аналогичен диаметру стержня. Если у вас стержень диаметром 10 мм и длиной 150 мм, выберите лампу с аналогичными параметрами, такими как диаметр газа 8-10 мм и зазор ~ 160-170 мм. Если стержень 4×60, лампа должна иметь диаметр газа 4-5 мм и зазор 65-75 мм. Первый дает огромную энергию и низкую частоту повторения (<1 с), второй - умеренную энергию и десятую долю герцовых повторений.

Хорошо, на минутку все. Наконец, оптимизация — сложная задача, которую можно упустить, если заменить лампы-вспышки полупроводниковыми лазерами. Все стараются их избегать, и это правильно.

Гинтарас

1.ai

% PDF-1.6 % 7 0 объект > эндобдж 4 0 obj > поток application / pdf