エアギャップフラッシュ
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エアギャップフラッシュは、サブマイクロ秒の閃光を発生し、（超）高速撮影を可能にする撮影光源です。これは、石英管（またはガラス管）の表面にある2つの電極間で高電圧（通常20kV）の放電を発生させることによって実現されます。電極間の距離は、自然放電が発生しない程度に保たれています。放電を開始するために、石英管内の電極に高電圧パルス（例えば70kV）を印加します。
フラッシュは、マイクロフォンやレーザー光線の遮断などの電子検出装置と同期することで電子的に発光し、高速の事象を照らし出すことができます。サブマイクロ秒のフラッシュは、飛行中の超音速弾丸を目立ったモーションブラーなしに写真に捉えるのに十分な速さです。
歴史
フラッシュを普及させたのはハロルド・ユージン・エドガートンとされていますが、それ以前の科学者エルンスト・マッハも、スパークギャップを高速写真照明システムとして利用していました。 ウィリアム・ヘンリー・フォックス・タルボットは、コンデンサの原型であるライデン瓶を用いて、スパーク式フラッシュ写真の発明に成功したと言われています。エドガートンはEG&G社の創設者の一人で、マイクロフラッシュ549という名前でエアギャップフラッシュを販売しました。[ 1 ]現在、市販のフラッシュはいくつか存在します。
設計パラメータ
高速フラッシュの目的は、非常に高速でありながら、十分な露出を確保できる明るさを実現することです。エアギャップフラッシュシステムは通常、ガス（この場合は空気）を通して放電するコンデンサで構成されています。フラッシュの速度は、主にコンデンサがガスを通して放電するのにかかる時間によって決まります。この時間は、
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ここで、Lはシステムのインダクタンス、Cはシステムの静 電容量です。高速化するには、LとCの両方を小さくする必要があります。
フラッシュの明るさはコンデンサに蓄えられたエネルギーに比例します。
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ここで、Vはコンデンサ両端の電圧です。これは、高輝度を得るには大きな静電容量と高い電圧が必要であることを示しています。しかし、大きな静電容量は放電時間が比較的長くなり、閃光が遅くなるため、唯一の現実的な解決策は、比較的小型でインダクタンスが非常に低いコンデンサに非常に高い電圧をかけることです。典型的な値は、静電容量0.05 µF、インダクタンス0.02 µH、エネルギー10 J、持続時間0.5 µs、出力約20 MWです。[ 2 ]
空気（主に窒素）は高速であるため、ガスとして好まれます。キセノンはエネルギーを光に変換する効率がはるかに高いものの、残光があるため、約10マイクロ秒未満の閃光パルス持続時間を実現することはできません。
火花は石英表面上に導かれ、光出力を向上させ、冷却能力の恩恵を受けて閃光を速くします。[ 3 ] [ 4 ]これは、高エネルギー放電による石英の侵食という形で悪影響を及ぼします。
スペクトル特性
スパークギャップは空気中で放電しプラズマを生成するため、スペクトルは連続スペクトルとスペクトル線の両方を示します。空気の79%が窒素であるため、スペクトル線は主に窒素のスペクトル線です。スペクトルは紫外線を多く含みますが、可視光線から赤外線まで全範囲をカバーしています。石英管を点火管として使用すると、紫外線によって誘発された閃光の後、石英管は青色の 明瞭な燐光を示します。
参考文献
- ^ 「Microflash 549 マニュアル」(PDF) rit.edu . 2023年5月4日閲覧。
- ^エジャートン、ハロルド・E.（19706）『エレクトロニック・フラッシュ、ストロボ』第7章、マクグローヒル、ニューヨーク。ISBN 007018965X/ 0-07-018965-x。
- ^ Topler, M, Ann Physik, 第4巻, 第27号, pp 1043-1050, 1908
- ^ Edgerton, HE K, K. Cooper, J. Tredwell, Submicrosecond Flash Source, J. SMTPE, vol. 70, p. 117, 1961年3月
外部リンク
