авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Э.А. Соснин

ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ

ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ИСТОЧНИКОВ

СПОНТАННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Руководство для

разработчика

Издательство Томского университета

2004

УДК 001:5+535.14+ 519.713+008:001.8

ББК С66

С54

Соснин Э.А.

С54 Закономерности развития газоразрядных источников

спонтанного излучения: Руководство для разработчика. -

Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004. - 106 с.

ISBN 5-7511-1856-1 Технические системы развиваются по определенным зако нам, используя которые можно ускорить поиск технических ре шений при развитии той или иной технологии.

Методологическую базу книги составляют законы эволю ции целенаправленных систем (Альтшуллер Г.С., 1973;

Злотин Б.Л., 1989;

Корогодин В.И., 1991). На их основе анализируется развитие источников спонтанного излучения. Даются рекомен дации по созданию, совершенствованию и прогнозированию развития источников света. Все положения иллюстрируются примерами из фотоники и светотехники. Обобщен материал, содержащийся в более чем ста книгах, патентах и статьях.

Книга написана как руководство для разработчиков источ ников спонтанного излучения. Она адресована научным работ никам, инженерам, изучающим и конструирующим источники излучения, а также специалистам по проблемам творчества.

Книга также может использоваться студентами университетов в учебных курсах по специальностям «Светотехника и источники света» (180600) и «Оптико-электронные приборы и системы»

(190700).

УДК 001:5+535.14+ 519.713+ 008:001. ББК С В оформлении обложки использован рисунок кубофуту риста И.В. Клюнкова «Озонатор». 1914.

Книга издана при финансовой поддержке Минобразования РФ, грант № Г02-1.4- Э.А. Соснин, ISBN 5-7511-1856- ТОМSK STATE UNIVERSITY E.А. Sоsnin PRINCIPLES OF DEVELOPMENT OF GAS DISCHARGE SPONTANEOUS RADIATION SOURCES The developer manual Tоmsk State University Publ.

Edward A. Sosnin Principles of development of gas discharge spontaneous radia tion sources: the developer manual. – Tоmsk: Tоmsk State Univer sity Publ., 2004. – 106 p.

ISBN 5-7511-1856- The technical systems develop under the certain laws whereby the ac celeration of hunting of the technical decisions at development of current technology can be realized.

The methodological foundation of the book is compiling of the laws of evolution of purposeful systems (Altshyller G.S., 1973;

Korogodin V.I., 1991;

Zlotin B.L., 1989). On their basis the development of spontaneous radiation sources is analyzed. The recommendations for creation, upgrading and forecasting of light sources evolution are given. All aspects are illus trated by examples from photonics and lighting technology. The data con tained in more than hundred books, patents and articles is generalized.

The book is written as a manual for the developers of spontaneous ra diation sources. It is addressed to the scientists, engineers, and also experts in problems of creativity. The book also can be used by the students of uni versities in academic courses on “Lighting Engineering” (180600) and “Op toelectronic devices and systems” (190700) specialties.

In book cover design is used drawing “Ozonator” (1914) by Rus sian cubefuturist I.V. Klunkov.

The work is promoted by financial support of Russia Federation Education Ministry Grant Г02-1.4- E.А. Sosnin, ISBN 5-7511-1856- Введение Изобретательность состоит в том, чтобы сопоставлять вещи и распознавать их связь.

Люк де Клапье Вовенарг Целью настоящей книги является описание закономерно стей и создание прогнозов развития технической системы газо разрядных источников спонтанного излучения (ТС ИСИ).

Источники спонтанного излучения – устройства, преобра зующие какой-либо вид энергии (электрической, тепловой, хи мической) в энергию электромагнитных волн в оптическом диа пазоне длин волн, нашли широкое применение в быту, произ водстве, науке, технике и технологии. Примерно 13 -14 % всей электроэнергии в мире расходуется при эксплуатации источни ков оптического излучения.

Каждый источник света отличается своими уникальными физическими и эксплуатационными параметрами: уровнем средней и удельной мощности, спектральным составом излуче ния, эффективностью, ресурсом работы, массой, габаритами, стоимостью. Параметры определяют специфику использования того или иного ИСИ в рамках данной конкретной задачи или це левом звене (ЦЗ).

По своей физической природе все существующие ИСИ можно разделить на тепловые и люминесцентные. Промышлен ные тепловые источники, в которых используется излучение на гретых тел (главным образом к ним относятся лампы накалива ния), наиболее просты в изготовлении и эксплуатации, однако имеют низкие ресурс, светоотдачу (не более 10–20 лм/Вт) и цветность, сильно отличающуюся от цветности дневного света.

Люминесцентные ИСИ, в основе действия которых лежат раз личные способы превращения отдельных видов энергии непо средственно в оптическое излучение, характеризуются сущест венно более высокими величинами светоотдачи (до 100 лм/Вт и более) и ресурса (до 10–15 тысяч часов). Одним из важных пре имуществ данных ИСИ, среди которых наибольшее распро странение получили электролюминесцентные, является разно образие спектров излучения, что обеспечивает возможность ис пользования их в различных технологиях. К основным недостат кам данных ИСИ можно отнести, прежде всего, большую стои мость, сложность и высокую технологию при изготовлении, не обходимость обеспечения условий запуска и функционирования [1–6]. Электролюминесцентные источники называются в инже нерных справочниках газоразрядными лампами: согласно ГОСТ 15049-81, СТ СЭВ 2737-80 разрядным источником света или разрядной лампой называют электрическую лампу, в которой свет создается в электрическом разряде в газе и/или парах ме талла. Электрический разряд обеспечивает различные измене ния энергетических состояний валентных электронов атомных и молекулярных оболочек газов, заполняющих колбу лампы, что, в свою очередь, определяет спектральный состав получаемого оптического излучения.

Примером впечатляющего прорыва в создании и приме нении люминесцентных источников излучения является появ ление эксиламп. Это ИСИ ультрафиолетового (УФ) и вакуумно го ультрафиолетового (ВУФ) диапазонов спектра [7]1. Отличи тельными чертами таких источников являются, во-первых, эф фективное преобразование электрической энергии в световую за счет образования эксимерных и эксиплексных молекул в ус ловиях газоразрядной плазмы и последующего высвечивания ими квантов света. Во-вторых, спектр излучения состоит пре имущественно из относительно узкой полосы2 соответствую щей молекулы. Это позволяет селективно воздействовать на объекты облучения теми длинами волн излучения, которые приводят к наибольшему полезному эффекту, т.е. увеличить Эксилампы излучают за счет распада эксимерных молекул (эксиплексов от англ. excited complex (exciplex) – возбужденный комплекс, если речь идет о гетероядерной молекуле (например, XeF*)) или эксимерных молекул (экси меров - от англ. excited dimer (excimer) – возбужденный димер, если речь идет о молекуле, состоящей из одинаковых атомов (например, Ar2*)).

Эксиплексные и эксимерные молекулы являются неустойчивыми химиче скими соединениями, существующим только в возбужденных электронных состояниях, поэтому время жизни такой молекулы в возбужденном состоя нии ограничено и составляет для разных эксиплексов от 10-9 до 10-7 с. Спон танный распад таких молекул на отдельные атомы сопровождается высвечи ванием характерного для данного комплекса кванта света. Излучение экси ламп является узкополосным, а максимумы полос излучения, в зависимости от используемой молекулы, располагаются в диапазоне от 126 до 354 нм.

Полуширина полос составляет от единиц до десятков нанометров.

КПД технологического процесса, в котором используется экси лампа.

В-третьих, рабочие смеси данных ИСИ, состоящие из инертных газов или их смесей с галогенами, экологически безо пасны по сравнению с рабочей смесью ртутных ламп, излучаю щих в том же спектральном диапазоне. Эти уникальные свойст ва позволили с успехом применить их, например, для фотохи мических приложений [8], в аналитической химии [9], фотобио логии [10], микроэлектронике [11-13] и научных исследованиях [14].

Развиваются и другие интересные технологии получения спонтанного излучения, о которых тоже пойдет речь в книге.

Таким образом, с конца прошлого века фотоника испытыва ет бум новых технологий: появляются новые источники излуче ния, ширятся области их применения.

Настоящая книга задумана как попытка систематизировать описание закономерностей развития газоразрядных ИСИ, а также дать ряд прогнозов развития этих систем и наметить но вые области их применения. Для этого использовался опыт анализа закономерностей развития технических систем, накоп ленный в ТРИЗ [15]. Книга адресована специалистам по фото нике и студентам университетов, специализирующимся на раз работке и применении ИСИ.

Автор будет рад сотрудничеству с читателями, заинтересо вавшимися темой книги. Представленный здесь фактический материал нуждается в пополнении, и автор с благодарностью примет любые сведения, которые могли бы его расширить.

Автор благодарит всех авторов-разработчиков, с которыми ему посчастливилось общаться и которые поделились с ним своим опытом разработки ИСИ. Автор также благодарен кол лективу кафедры квантовой электроники и фотоники радиофи зического факультета Томского государственного университета, поверившему в него и зимой 2002 года проголосовавшему за его зачисление в преддокторантуру университета с научным проектом «Ультрафиолетовые газоразрядные эксилампы и их применение в фотохимии и фотобиологии».

Сентябрь 2004 г.

Принятые сокращения ВУФ – вакуумное ультрафиолетовое излучение ЗРТС – законы развития технических систем ИСИ – источник спонтанного излучения ИКР – идеальный конечный результат ТРИЗ - теория решения изобретательских задач ТС - техническая система ТТИ - телеологическая теория информации УФ – ультрафиолетовое излучение ЦД - целенаправленные действия ЦЗ - целевое звено – значок предложения по развитию технической системы Глава 1. ИСТОЧНИК СПОНТАННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ КАК РАБОТОСПОСОБНАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА В этой главе мы рассмотрим статические законы построе ния работоспособной технической системы и конкретизируем их действие на примере источников спонтанного излучения. Под статикой здесь понимается то, что эти законы описывают необ ходимые условия возникновения и поддержания в рабочем со стоянии технической системы без их длительного развития.

1.1. Элементы ТС ИСИ. Закон полноты частей системы Система - это комплекс взаимодействующих элементов.

Приписывается Л. фон Берталанфи Как система источник спонтанного излучения является не которым множеством взаимосвязанных элементов, не сводя щихся к свойствам отдельных элементов (так называемое сис темное качество): все источники излучения имеют типовые элементы, однако их комбинации позволяют создавать много численные системы, каждая их которых имеет свои характери стики и даже придает системе неожиданные системные свойст ва.

Фундаментальными признаками ИСИ, помимо системного качества, являются:

функциональность: полезной функцией ИСИ является создание спонтанного излучения;

целостность: получить полезную функцию ИСИ трудно или невозможно, если какой-либо из элементов системы удалить;

организованность: все элементы ИСИ взаимосвязаны в пространстве и во времени.

Для того чтобы система была работоспособной, т.е. могла выполнять свою основную положительную функцию, для кото рой была создана, необходимо наличие минимум четырех час тей: органа управления, трансмиссии, рабочего органа и двига теля3 (закон полноты частей системы). Кроме того, необхо Орган управления – элемент, обеспечивающий регуляцию прохождения энергии и реализацию полезной функции.

дим источник энергии для подпитки технической системы и из делие, на которое воздействует ТС, выполняя свои служебные функции. Схематически это показано на рис. 1.

Что это означает применительно к ТС ИСИ?

Общим элементом любой лампы является рабочий объем, заполненный молекулярным или атомарным газом, а также смесями нескольких газов или смесями, содержащими пары ме таллов: ртути, натрия, калия, рубидия, цезия и пр. Возбуждение Рис. 1. Блок-схема построения технической системы, способной вы полнять свою положительную функцию этих сред в целях получения излучающей плазмы осуществля ется в большинстве случаев за счет зажигания в рабочей по лости ламп газового разряда, хотя возможны и иные способы:

радиолюминесцентный, возбуждение электронным пучком и различные их комбинации с электрическим разрядом. Накачка разрядом выгодно отличается тем, что ее наиболее просто осуществить, и, меняя давление и состав газовой среды, конфи гурацию электродов и размеры разрядного промежутка, можно сравнительно легко управлять параметрами плазмы: распреде лением возбужденных и ионизованных частиц по энергиям и скоростям, собственно степенью ионизации плазмы (отношение Трансмиссия – элемент, передающий энергию от двигателя к рабочему ор гану с необходимым преобразованием её вида и параметров.

Рабочий орган – элемент, передающий энергию внешней среде (изделию, надсистеме) и завершающий выполнение полезной функции системы.

Двигатель – элемент, вырабатывающий энергию либо аккумулирующий её из внешней среды.

числа ионизованных атомов к полному их числу в единице объ ема), температурой заряженных частиц. То есть в конечном счете управлять люминесцентным процессом в среде.

Таким образом, элементы ТС ИСИ могут быть сведены в табл. 1.

Таблица Элемент системы Элемент ТС ИСИ Орган управления Устройства коммутации, задающие генера торы, логические цепи Трансмиссия Электродная система, атомы и молекулы, входящие в состав газовой смеси, электро ны, ионы, тип разряда Рабочий орган Возбужденные атомы и молекулы, в т.ч. по павшие в разряд с электродов, колба лампы, выходное окно, через которое излучение по ступает из устройства наружу Двигатель Внешнее питание Основные части ТС ИСИ выделить просто. По мере совер шенствования источника излучения и расширения числа выпол няемых им функций работоспособность каждой отдельной час ти может обеспечиваться в неодинаковой мере, что приводит к снижению её жизнеспособности. Эта особенность называется в ЗРТС законом неравномерности развития технической сис темы. О нем подробнее речь пойдет в гл. 2.

Пример 1.1. Лампа накаливания появилась как сравнитель но простое устройство, содержащее электроды, газовый баллон и цоколь для подвода электрического тока. Со временем элек троды были заменены нитью накаливания, а лампу стали ис пользовать для получения более сложных спектров. Для этого в баллон стали помещать новые газы и химические элементы. Их взаимодействие с нитью накаливания (трансмиссией) привело к тому, что срок службы нити уменьшился. Это потребовало но вых технических решений.

1.2. Закон энергетической проводимости Скажи мне, что и как ты ешь, и я скажу кто ты.

Приписывается Ансельму Брийя-Саварену Еще одним условием существования работоспособной ТС ИСИ является сквозной проход энергии ко всем частям систе мы, независимо от её сложности (закон энергетической прово димости). Признаками действия закона являются:

наличие в системе трансмиссий;

наличие в системе преобразователя энергии:

o преобразователи одного вида энергии – энергии поля – в другой вид энергии – механическую энер гию движения электронов: подсистемы, ускоряю щие электроны;

o параметрические преобразователи: конвертеры напряжения и тока, выпрямители;

o преобразователи одного вида и одного парамет ра: тепловая энергия горелки идет на тепловой разогрев и испарение химических элементов по мещенных в горелку;

наличие в системе накопителя энергии.

Рассмотрим немного упрощенную трансмиссию ТС ИСИ на примере газоразрядного устройства на основе молекулярного газа (рис. 2). При подаче на электроды газоразрядной колбы, заполненной молекулярным газом, при некотором критическом значении поля происходит пробой газоразрядного промежутка.

И в колбе, от катода к аноду, начинают распространяться лави ны электронов, создавая плотность тока je. В ходе этого процес са энергия электронов передается нейтральным частицам A, в результате в объеме начинают образовываться возбужденные частицы и ионы (A*, I+, I–)4.То есть энергия электронов переда ется для изменения внутриатомных или внутримолекулярных энергетических состояний нейтральных частиц. Далее взаимо действие возникших частиц между собой приводит к появлению новых частиц B, и некоторые из них, распадаясь и девозбужда ясь, создают в объеме колбы излучение.

В физике газового разряда этот процесс называется электронным ударом.

Рис. 2. Передача энергии в разряде в молекулярном газе Каждая стадия имеет различные временные шкалы: t1 t2 t3.

Таким образом, процессы передачи энергии в системе не про исходят мгновенно. С этой точки зрения вся ТС ИСИ выглядит как цепочка накопителей энергии. Те, что стоят в начале, в ТРИЗ принято называть двигателями. Остальные мы, как пра вило, не замечаем, но это вовсе не значит, что их нет.

Закон энергетической проводимости частей системы уже можно использовать для решения задачи развития технической системы. Для увеличения энергетической проводимости частей системы необходимо предпринять следующие, очевидные с по зиций ТРИЗ, действия:

1 Нужно укоротить трансмиссию за счет удаления лишних или паразитных элементов, уменьшения длины оставшихся. В ТС ИСИ это обеспечивают, меняя:

электроды (конструкция, материал, из которого они изго товлены, положение в пространстве), давление и состав рабочей смеси, чтобы увеличить концентрацию и энерге тический спектр электронов при электронном ударе;

схему питания, чтобы потери энергии в ней были мини мальны;

схему питания так, чтобы для заданной рабочей смеси, давления и величины разрядного промежутка как можно больше энергии передавалось газовой среде с мини мальными потерями.

Пример 1.2. Для увеличения импульсной мощности излуче ния в газоразрядных системах с возбуждением поперечным электрическим разрядом вместо емкостных накопителей энер гии используют индуктивные накопители [16].

2 Нужно уменьшить количество преобразователей энергии на её пути от источника к рабочему органу, для этого:

используют добавки в рабочую смесь, которые умень шают безызлучательные потери энергии в среде;

используют конструкцию колбы и электродов, умень шающую безызлучательные потери энергии в среде;

отказываются от многокомпонентных смесей или от мо лекулярных газов, чтобы обеспечить полезное излучение сразу за счет излучательного девозбуждения атомов A*.

3 Если ИСИ сам является элементом подсистемы, то в роли трансмиссии выступает рабочий орган, который тоже может быть оптимизирован для обеспечения лучшей энергетической проводимости за счет:

обеспечения формирования и притока возбужденных атомов и молекул к облучаемому объекту, чтобы мини мизировать потери излучения в среде-посреднике, меж ду источником излучения и облучаемым объектом;

изменений в геометрии колбы лампы, чтобы концентри ровать излучение на объекте согласно условиям задачи;

изменений материала и структуры выходного окна ис точника излучения для тех же целей.

Пример 1.3. Эксилампы барьерного разряда отличает воз можность варьирования геометрии колбы в широких пределах (рис. 3), позволяющая формировать фронты излучения, наибо лее подходящие для равномерного облучения объектов разной формы.

Рис. 3. Гибкость геометрии эксиламп барьерного разряда.

Показаны оболочки ламп и направление выхода излучения 1.3. Закон стремления ТС к идеальности Ценность идеала в том, что он удаляется от нас по мере того, как мы приближаемся к нему.

Приписывается Махатме Ганди Безупречный воин пользуется мечом, но не убивает других.

Когда они видят в нем совершенное воплощение принципа, они сникают и без каких-либо усилий с его стороны становятся похожими на мертвых. Таких не надо убивать.

Такуан Сохо. Хроники меча Тайа Развитие системы принято связывать с увеличением её степени идеальности И (закон стремления системы к идеаль ности):

И = S Фп / S Фр, где Фп – сумма полезных функций системы;

Фр – сумма затрат на функционирование системы. «Конечно, данная формула от ражает тенденции развития лишь качественным образом, так как очень сложно оценить в одних и тех же единицах разные функции и факторы» [15, с.10].

Идеальной системой или идеальным конечным результа том (ИКР) развития системы можно назвать такую систему, ко торой нет, а её функция выполняется. Такая система не должна иметь размеры, вес, не должна потреблять энергию, но при этом должна выполнять полезную функцию, для которой созда валась. Идеальным источником спонтанного излучения в этом случае является само излучение с заданным спектральным со ставом и энергией.

Развитие системы при её стремлении к идеальности может происходить либо последовательно, за счет постепенных из менений первичной системы, либо с переходом системы на ка чественно новый уровень за счет радикального изменения кон струкции и/или принципов функционирования системы, которое снимает накопившиеся в процессе последовательных измене ний системы противоречия5. Эти последние изменения дают максимальное повышение степени идеальности системы. Од нако практика неоднократно показывала, что они же долго не внедряются 6.

Последовательные усовершенствования работы ТС осуще ствляются путем оптимизации отдельных ресурсов, имеющихся у системы или их комбинаций. Типовыми ресурсами всякой ТС являются:

4 Ресурсы энергии – энергия, которая имеется в системе или в её окружении, но которую до сих пор не использовали. Допол нительно может быть использована энергия внешней среды или надсистем, в состав которых входит исходная ТС ИСИ.

Пример 1.4. Для увеличения лучистого потока излучения в планарной лампе барьерного разряда переходят от конфигура ции, показанной на рис. 4 справа, в которой полезное излучение выводилось из лампы через круглое окно из прозрачного на ра бочей длине волны материала, к конфигурации, показанной на рис. 4 слева. В этом случае используются прямоугольные окна на торцах и размеры лампы не меняются [17].

Рис. 4. Общий вид барьерных ламп: 1 – окно;

2 – электрод Что, конечно, не отменяет появления новых противоречий.

О причинах этого мы писали в [18].

5 Вещественные ресурсы – любые материалы, из которых состоит система и её окружение и которые до этого не исполь зовались либо использовались для другой цели. Сюда же до полнительно могут быть подключены ресурсы:

– являющиеся отходами системы или надсистемы, в ко торую она включена;

– являющиеся промежуточными продуктами деятельно сти системы или надсистемы, в которую она включена.

Пример 1.5. В лампах, содержащих инертный газ и пары химических элементов, увеличив долю легкого инертного газа в смеси, можно улучшить охлаждение смеси в процессе работы.

Атомы легкого инертного газа ускорят процесс теплопереноса из зоны разряда на стенки колбы.

6 Ресурсы времени – временные промежутки в технологиче ском процессе, а также до и после него, не использованные ра нее или использованные частично.

Пример 1.6. Для монохроматизации ВУФ излучения вы ходное окно лампы предварительно прогревают до температу ры 150 0С [19].

7 Ресурсы средств контроля и управления – при работе сис темы дополнительные сведения о ней можно получить, анали зируя сигналы и продукты деятельности её элементов. Этот ре сурс почти всегда предполагает включение ТС в надсистему, содержащую средства контроля или управления.

Пример 1.7. Появление в процессе работы в спектре излу чения лампы новых линий свидетельствует о загрязнении рабо чей смеси. Поэтому данные о новых линиях в спектре могут быть использованы для создания алгоритма контроля качества отпайки колбы или быстрой диагностики состояния смеси лам пы в её ресурсных испытаниях [21].

8 Ресурсы пространства – имеющееся в системе или её ок ружении свободное, незанятое место, использование геометри ческих эффектов и пустот вместо вещества. Дополнительно мо гут оказаться полезными ресурсы пространства, образуемые системой с другими системами..

Пример 1.8. Для вывода вакуумного ультрафиолетового излучения часто используются окна из фтористого магния, ко торые относительно быстро теряют свою прозрачность при воз действии тепла от раскаленных в процессе работы лампы элек тродов. Поэтому выходное окно удалили от места зажигания разряда [20] (рис. 5).

Рис. 5. Конструкция лампы: 1– баллон из кварцевого стекла;

2 – окно из фтористого магния;

3 – вольфрамовые электроды 9 Функциональные ресурсы – возможности системы выпол нять дополнительные функции по совместительству.

Пример 1.9. Бактерицидная лампа, разработанная во Все российском НИИ электрификации в 1996 г. на основе лампы ДРБ-8, продуцирует и бактерицидное излучение, и озон, что по зволяет дополнительно химически разлагать облучаемые объ екты.

10 Поризм7 или сверэффект (разновидность функциональ ного ресурса) – ситуация, в которой ТС становится неожиданно пригодной для выполнения функций, не запланированных при её создании.

От др.-греч. porismoV - приобретение. «В античной литературе поризмом называли утверждение, которое получалось в процессе доказательства теоре мы или решения задачи, но получалось как непредвиденное следствие, как промежуточный результат. Хотя поризм получается как логическое следст вие, но поскольку он не является частью (целью Z. - Э.С.) познавательной деятельности, для исследователя он может оказаться неожиданным» [23, с.62].

Пример 1.10. Барьерный разряд первоначально использо вался как эффективный способ озонирования воздуха, а впо следствии стал элементом трансмиссии эксиламп барьерного разряда [22].

Итак, рассмотрение требований статических законов по строения технических систем уже позволяет нам дать 10 реко мендаций по поступательному совершенствованию ТС ИСИ.

Однако для прогнозирования развития источников спонтанного излучения необходимо рассматривать имеющиеся системы не в статике, а в динамике, что мы сделаем в следующей главе.

Глава 2. ДИНАМИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ РАЗВИТИЯ ТС ИСИ Рассмотрим динамические законы развития работоспособ ной технической системы и конкретизируем их действие на примере источников спонтанного излучения. Слово «динамика»

будет означать, что техническая система уже синтезирована, т.е. содержит необходимые для своей работоспособности эле менты, однако, увы, по-прежнему несовершенна и нуждается в изменениях.

2.1. Закон неравномерности развития ТС ИСИ Неравенство - такой же хороший закон природы, как и всякий другой.

Иоганн Шерр По мере совершенствования источника излучения и расши рения числа выполняемых им функций работоспособность каж дой отдельной части может обеспечиваться в неодинаковой степени, что приводит к снижению его жизнеспособности. Со гласно закону неравномерного развития ТС наиболее быстро развиваются элементы, составляющие рабочий орган ТС. Кон кретизируем эту общую формулировку, рассмотрев этапы раз вития ТС ИСИ.

Этап 1. Появление первоэлементов ТС и цели для их сбор ки в репликатор. Первоначально ТС еще нет, но уже есть эле менты, которые могут составить её в будущем. Эти элементы могут образовать целенаправленную систему8, и, если эта сис тема окажется жизнеспособной, то говорят о том, что произош ла генерация информации9:

Информация I - это некоторые алгоритм, план, указания, согласно которым при помощи некоего реализующего устрой ства может быть построен оператор целенаправленной дея тельности Q. При заданных ресурсах R, в ситуации S он обес печит достижение события цели Z с вероятностью P, большей В [24] мы называем её репликатором, т.е. такой общностью, которая обла дает в заданных условиях способностью к воспроизводству.

Информация есть случайный запоминаемый выбор варианта из многих воз можных и равноправных (Генри Кастлер) [106].

вероятности p самопроизвольного достижения события цели, или коротко: [R,S] Q(I) P p ® [Z,W], где S®Z - так называемое целевое звено или связка: ситуация S - цель Z;

W - побочные продукты, получаемые помимо результата Z;

Q - оператор це ленаправленного действия, построенный на основе указаний информации I.

Действительно, до появления газоразрядных ламп уже бы ли известны такие операторы целенаправленной деятельно сти, как:

– процедуры вызывания люминесценции газов при прохож дении через них электрического тока;

– процедуры изготовления и использования источников то ка;

– процедуры получения и выделения чистых газов и пр.

Однако потребности в освещении улиц и жилищ решались системами газового освещения. И лишь когда эти системы вы шли на максимум своей производительности, возникла новая цель – заменить газовые рожки более дешевыми, компактными и безопасными источниками излучения и использовать для это го готовые операторы целенаправленной деятельности.

Этап 2. Зарождение новой ТС в виде одного рабочего ор гана, относительно простого в изготовлении и совершающего простые действия. Функции органа управления, трансмиссии и двигателя полностью или частично выполняет внешняя над система – человек, заинтересованный в полезном эффекте (по требитель). Действительно, пропустив разряд через инертный газ неон, помещенный в колбу с введенными в неё через герме тичные затычки проводниками, первые исследователи:

– сами включали и выключали ток (орган управления);

– использовали любые попавшиеся под руку проводники (трансмиссия);

– сами создавали источники питания (двигатель).

А вызвано это было тем, что на тот период развития стало совершенно непонятно, какие именно режимы пропускания энергии и какие именно виды энергии вызовут, например, мак симальную светоотдачу в возбуждаемой среде.

Этап 3. Развитие рабочего органа, а именно разделение рабочего органа на части, автономизация частей, динамизация связей между ними, преобразование рабочего органа в зачаток трансмиссии.

Этап 4. Самостоятельное развитие трансмиссии путем раз вития её частей.

Этап 5. Преобразование части трансмиссии в первичные средства управления системой.

Пример 2.1. Первым и простейшим искусственным источни ком УФ-излучения была электрическая дуга, открытая в 1802 г.

русским ученым В. Вл. Петровым, но позднее названная вольто вой дугой [25]. Исследования спектра вольтовой дуги показали, что большая часть электрической энергии, потребляемой дугой, расходуется на излучение в диапазоне l = 330-400 нм. Пред принимались попытки изменить материал электродов путем до бавления в угольные электроды цинка и алюминия, замены угля на железо, но существенно увеличить выход УФ-излучения при этом не удалось (этап 2). В 1879 г. русским изобретателем И. Репьевым было предложено разделить токоввод на провод ник и жидкую ртуть (разделение рабочего органа на части, пре образование рабочего органа в зачаток трансмиссии), а разряд осуществлять в замкнутом пространстве стеклянной колбы, из которой удален воздух (рис. 6).

Рис. 6. Ртутная лампа низкого давления с жидкими электродами В 1904 г. Г.М. Ретчевский заменил стеклянную колбу на кварцевую, повысив выход УФ-излучения атомов ртути (развитие рабочего органа) (этап 3). Далее развивались способы наполне ния лампы парами ртути без использования жидкого электрода, а сам электрод заменили на металлический (развитие частей трансмиссии). Изобретение способов получения герметичного места спая электродов и колбы дало возможность работать при давлениях выше атмосферного, началось активное совершенст вование системы питания лампы (совершенствование трансмис сии вызвало появление зачатков управления системой).

Этап 6. Отделение средств управления от трансмиссии, ди намизация её связи с трансмиссией и другими частями системы.

Этап 7. Формирование зачатков двигателя путем преобразо вания одной из частей рабочего органа и/или трансмиссии в промежуточный накопитель энергии.

Этап 8. Переход от накопителя к преобразователю энергии, вначале от внешнесистемных, а затем и внутрисистемных ис точников [26].

На этапах 6-7 ТС ИСИ оснащается развитой электрической схемой, способной накапливать и преобразовывать электроэнер гию, которая выступает и как двигатель (источник питания), и как орган управления (устройства коммутации напряжения, задаю щие генераторы, логические цепи включения-выключения). По скольку этапы 1-7 являются универсальными, то становится воз можной следующая рекомендация по развитию ТС:

11 Проследите цепочку технических решений, ведущих к ре шению, с которым вы работаете в данный момент и которое вас по каким-либо причинам не устраивает. Определите, что далее, согласно последовательности этапов неравномерного развития, должно развиваться в вашей ТС. Совершенствуйте вашу систе му в этом направлении. Для этого используйте, например, типо вые приемы разрешения противоречий (гл. 3), и/или ресурсный анализ (п.1.3), и/или меняйте трансмиссию, если ваша ТС нахо дится на этапах развития 4-8, и/или применяйте методы согла сования-рассогласования (п. 2.2).

2.2. Закон согласования-рассогласования ТС ИСИ Перемены - это неизменность в меняющихся обстоятельствах.

Самюэл Батлер В процессе развития системы происходит согласование и рассогласование её параметров. Общая схема этого процесса, повышающего степень идеальности системы, за один цикл раз вития любой целенаправленной системы такова [15]:

1. Согласование системы и её подсистем между собой и надсистемой/надсистемами, заключающееся в приведении ос новных параметров к значениям, обеспечивающим наилучшее функционирование10.

2. Рассогласование - целенаправленное изменение от дельных параметров (вредных факторов) для получения допол нительного сверхэффекта.

3. Динамическое согласование-рассогласование, позво ляющее управляемо менять параметры системы.

4. Самосогласование - переход к самоуправлению пара метров системы, влияющих на её оптимальную работу.

По способу изменения параметров различают следующие виды согласования:

- прямое - увеличение одного параметра требует увеличе ния другого (увеличение импульсной мощности излучения ТС ИСИ требует увеличения радиационной стойкости оболочки колбы);

- обратное - увеличение одного параметра требует уменьшения другого (увеличение длины разрядного промежутка требует уменьшения общего давления газовой смеси в колбе).

По типу изменяемых параметров различают:

Что мы уже видели на стадии появления системы, когда происходит улуч шение энергетической проводимости между элементами ТС.

- однородное согласование однотипных параметров (тем пературы элементов, впаянных в диэлектрическую оболочку лампы, должны быть близки температуре самой оболочки);

- неоднородное согласование разнотипных параметров (величина крутизны переднего фронта импульса напряжения, подаваемого на электроды лампы, должна быть согласована с давлением и составом рабочей смеси, длиной газоразрядного промежутка).

По типу отношений согласуемых параметров различают:

- внутреннее согласование параметров подсистем между собой (материал электродов должен обеспечивать их долговеч ность);

- внешнее согласование параметров системы с надсисте мой/надсистемами, которое в свою очередь разделяется:

-- на непосредственное согласование между связанными между собой системами (лампы для калибровки спектральной аппаратуры и спектральная аппаратура);

-- на условное (косвенное) согласование между системами, непосредственно не связанными между собой (при создании эксиламп никто не знал, что они найдут широкое применение, однако с ужесточением общественных стандартов на глубокую утилизацию ртути из ртутных ламп была создана высокоэффек тивная система освещения на основе эксимерных молекул, за меняющая ртутные лампы дневного света).

Согласование в ТС осуществляется постадийно:

I. Принудительное согласование - в первичной системе подсистемы имеют разные уровни развития, поэтому эффек тивность более развитых систем снижается до уровня наименее развитых (см. пример 1.5 и рис. 4 (слева)).

II. Буферное согласование - согласование с помощью спе циально вводимых буферных звеньев (трансформация напря жения промышленной частоты до частоты, необходимой для работы ИСИ).

III. Свернутое согласование (самосогласование) - согласо вание за счет средств самих подсистем, предпосылкой которого является возможность хотя бы одной из подсистем работать в динамичном режиме.

На каждой из этих стадий согласованию-рассогласованию подлежат различные параметры ТС, а конкретно - материалы, формы и размеры, ритмика действия, структура, потоки, время жизни:

12 Согласование при помощи выбора различных материалов обеспечивается:

выравниванием свойств материалов по всему объему:

использование однородного заполнения, материалов высокой чистоты, устранение внутренних напряжений в материале (стенки импульсных ламп изготавливаются из плавленого кварца с минимальным количеством дефек тов, чтобы препятствовать разрушению колбы за счет акустического резонанса);

использованием одинаковых материалов для разных частей ТС для выполнения разных функций;

устранением взаимодействий между средами, находя щимися в соприкосновении (электроды дуговых ламп выполняются из химически инертных материалов, чтобы увеличить срок службы ламп).

13 Рассогласование при помощи выбора различных мате риалов обеспечивается:

дифференциацией свойств материалов по всему объе му: использование легированных материалов и материа лов с предварительным напряжением (стенки импульс ных ламп изготавливаются из плавленого кварца с ми нимальным количеством дефектов, чтобы препятство вать разрушению колбы за счет акустического резонан са);

использованием разных материалов для разных частей ТС для выполнения разных функций;

использованием разницы в физических и химических свойствах между веществами для получения полезного эффекта (нанесение на внутреннюю поверхность лампы слоя люминофора для изменения спектра излучения).

14 Динамическое согласование-рассогласование при помо щи выбора различных материалов обеспечивается:

использованием вместо вещества полисистемы с изме ненным состоянием (в лампах тлеющего разряда с про тяженными электродами электроды секционируют, что обеспечивает разряду устойчивость при повышенных давлениях);

использованием веществ с изменяющимися агрегатными состояниями, переходящими в процессе работы в новое агрегатное состояние (твердые матрицы, содержащие химические элементы при разогреве лампы выделяют пары химических элементов в объем);

использованием веществ с нелинейными зависимостями параметров от полей (материалы с памятью формы, по лупроводники, оптические лимитеры);

самосогласованием материалов (использование гетте ров, поглощающих вредные примеси, выделяющиеся в процессе работы лампы из стенок и электродов и одно временно не поглощающих атомы и молекулы рабочей смеси).

15 Согласование при помощи выбора формы и размеров обеспечивается:

приданием ТС формы и размеров, обеспечивающих оп тимальное взаимодействие с внешней средой (коакси альные лампы удобны для прокачки через них облучае мых жидкостей);

использованием простых геометрических форм, которые легко изготовить (см. рис. 3,4).

16 Рассогласование при помощи выбора формы и размеров обеспечивается:

приданием ТС формы и размеров, обеспечивающих по явление дополнительного эффекта (см. рис. 5);

использованием сложных геометрических форм для по лучения дополнительного полезного эффекта (использо вание спиральных колб, электродов ламп полого катода).

17 Динамическое согласование-рассогласование при помо щи выбора формы и размеров обеспечивается:

изменением формы и размеров, происходящим под дей ствием внешнего управления (лампы, которые необхо димо встряхнуть, чтобы изменить межэлектродное рас стояние);

самосогласованием формы и размеров.

18 Согласование-рассогласование ритмики действия обес печивается:

настройкой-расстройкой работы подсистем (при высоко частотном возбуждении лампы каждый последующий импульс напряжения может подаваться на электроды до или после завершения релаксационных процессов в га зовой среде);

настройкой-отстройкой от ритма работы элемента ТС, имеющего некоторую для него собственную частоту ко лебаний.

19 Динамическое согласование-рассогласование ритмики действия обеспечивается:

управлением частотой процесса (установление контура обратной связи между оптимальным током через газо разрядный промежуток и частотой следования импуль сов возбуждения, генерируемых источником питания);

самосогласованием, самосинхронизацией частот работы разных подсистем (схемы синхронизации запуска).

20 Согласование при помощи структуры обеспечивается:

изменением сложности подсистем (сложный источник питания выгодно подключать к лампе в одном целевом звене и невыгодно в другом);

исключением промежуточных согласующих подсистем;

стандартизацией частей систем (создание светоизлу чающих панелей на основе стандартных миниатюрных светодиодов).

21 Рассогласование при помощи структуры обеспечивается дифференцированием внутренней структуры системы, при этом условия на входе и выходе ТС определяются внешней средой и/или человеком, а условия в зоне действия рабочего органа стремятся к оптимальности (введение дополнительных струк турных элементов в зону формирования разряда ламп позволя ет создавать оптимальные для каждой конкретной задачи усло вия зажигания разряда, повышает его яркость, меняет времен ные характеристики излучения и пр.).

22 Динамическое согласование-рассогласование обеспечи вают условия, в которых в ТС появляются самоорганизующиеся (саморегулирующиеся) структуры.

23 Согласование при помощи потоков в системах обеспечи вается выравниванием субстратной и/или энергетической про водимости всех частей системы, а рассогласование, напротив, путем придания разным частям системы разной проводимости (для наибольшего энерговклада в рабочую среду сопротивле ние разрядной плазмы должно быть согласовано с выходным сопротивлением электрической схемы питания).

24 Динамическое согласование-рассогласование при помо щи потоков соответствует изменению проводимости разных частей в зависимости от условий.

25 Согласование-рассогласование по времени жизни обес печивается выбором подсистем, имеющих одинаковое либо различное время жизни (для получения максимально продол жительной работы источника излучения сроки службы электро дов, генератора и смеси должны быть сопоставимыми, однако если этого нельзя достичь, можно выполнить электроды и/или колбу, и/или электрическую схему генератора в виде съемных блоков, чтобы при поломке они легко заменялись новыми). При динамическом согласовании-рассогласовании срок службы элементов ТС меняется в зависимости от условий работы.

2.3. Повышение динамичности и управляемости ТС ИСИ Всякий существующий порядок приходится непрерывно наводить.

Владислав Гжегорчик В процессе развития целенаправленной системы её спо собность к целенаправленным изменениям, обеспечивающим лучшую адаптацию к экологической нише, которую она занима ет, растет. В этом случае говорят о повышении динамичности и управляемости системы. Как мы отмечали выше, ТС рождается статичной, направленной на повышение вероятности достиже ния некоторой фиксированной цели Z в некотором фиксирован ном целевом звене (однофункциональная система). Повышение динамичности системы приводит к возможности использовать систему для решения нескольких задач (полифункциональ ность):

– появляются системы со сменными элементами (освети тельные устройства со сменными колбами);

– орган управления усложняется настолько, что для выпол нения системой всех своих функций недостаточно автоматики, и орган управления представляет собой программу, которая ре гулирует работу системы в зависимости от внешних и внутри системных условий;

– появляются системы с изменяющимися элементами (плазменные электроды).

При этом одновременно происходит повышение числа сте пеней свободы системы и повышение управляемости системы.

Действительно, если система работает в фиксированном целе вом звене (ЦЗ1) в заданных условиях ([R,S] ® [Z,W])1, то управ ление системой состоит главным образом в её включении и вы ключении в нужные моменты времени. Если же система стано вится способной для работы еще в одном целевом звене ([R,S] ® [Z,W])2 (повышение степеней свободы), то теперь её орган управления должен также содержать и логическую цепь, опре деляющую, в каких условиях система обеспечивает потребно сти ЦЗ1, а в каком случае потребности ЦЗ2, и переключающую системы в нужный режим, что означает увеличение управляе мости системой.

Пример 2.2. Традиционно для облучения растений в тепли цах используются специальные металлогалогенные лампы. Од нако во время работы металлогалогенный наполнитель выгора ет и спектр излучения становится все менее и менее пригодным для облучения. В [27] было предложено ввести в управление лампой контур обратной связи между спектральным составом излучения и металлогалогенным наполнителем. Это позволило увеличить управляемость спектром излучения лампы в новом целевом звене увеличения срока службы.

Повышение управляемости ТС, как мы видели в п. 2.2, мо жет происходить принудительно, а также переходом сначала к локальному, а затем к полному самоуправлению при проведе нии согласования, рассогласования и динамического согласо вания-рассогласования на одном цикле развития системы.

Повышение степеней свободы можно трактовать не только с общих позиций, как переход ТС к работе с несколькими целе выми звеньями, но и – как изменение в пространстве, а именно как переход от статичной в пространстве структуры системы к изменяемой (гибкая, шарнирная, зубчатая, пневматическая и пр.);

– как изменение размерности, т.е. как переход от макро системы к системам, изменяемым на микроуровне (химические превращения, фазовые переходы, свойства вещества, дающие нелинейные эффекты).

Причем и в первом и во втором случае изменяться могут как вещества, так и поля.

Пример 2.3. С развитием ламп полого катода формой све чения разряда в катоде стали управлять при помощи наложения на разряд магнитных полей (рис. 7) [28].

Рис. 7. Ориентация магнитных по лей, накладываемых на разряд в полом катоде (слева), и соответст вующий им вид светящейся плазмы с переднего торца катода (справа) Итак, динамизация системы в ходе её развития автомати чески предполагает повышение числа степеней свободы и управляемости.

2.4. Развертывание-свертывание ТС ИСИ и переход к надсистеме Где бы ты ни оказался, живи по законам того мира, в который ты попал, и используй сами эти законы, чтобы освободиться от них.

Виктор Пелевин Повышение степени идеальности ТС сопровождается её развертыванием – за счет усложнения системы с увеличением количества и качества функций ТС (п. 2.3), и свертыванием – упрощением системы при сохранении полезных функций.

Развертывание технической системы начинается с момента её появления. Признаком развертывания является формирова ние функционального центра ТС, который создается путем объ единения ранее самостоятельных операторов информации (как в примере к этапу 1, п.2.1), либо уже самостоятельных систем и подсистем, специально созданных для их объединения с полу чением нового системного свойства.

Объединяться в функциональный центр могут системы и операторы, которые компенсируют вредные функции друг друга, или, наоборот, оказывают друг на друга взаимодополняющее действие. Функциональный центр появляется как рабочий орган «новорожденной» системы, а впоследствии включает трансмис сию и орган управления.

Условия работоспособности функционального центра мы рассмотрели в предыдущих разделах, это:

- минимальная работоспособность каждой подсистемы, об разующей новую систему (п. 1.1);

- наличие сквозного прохода энергии через систему (п. 1.2).

В процессе совершенствования функционального центра прохождение энергии через систему оптимизируется (п. 1.3), а динамическое согласование-рассогласование вкупе с развити ем органа управления приводит к оптимизации вещественных и управляющих потоков. При этом в рамках существующей конст рукции развертывание ТС происходит от функционального цен тра к периферии и осуществляется по нескольким сценариям:

к системе подключаются элементы и/или подсистемы, выполняющие вспомогательные функции (лампа снаб жается счетчиком рабочего времени);

к системе подключаются дополнительные элементы и/или подсистемы, повышающие качество выполнения главных функций системы (лампа снабжается экраном для защиты глаз человека от излучения);

внутренняя структура системы усложняется: управление остается иерархическим (от органа управления), но чис ло уровней в иерархии увеличивается, для чего подсис темы дробятся на элементы, имеющие одну функцию и имеющие разные функции (гирлянда огней вместо одно го осветителя: лампочки можно добавлять, а система управления питанием гирлянды не меняется);

структура потоков в ТС переходит от иерархической к се тевой или ретикулярной11 (удешевление микросхем при водит к тому, что в перспективе состояние каждого эле мента лампы можно будет контролировать отдельно).

Если при создании функционального центра объединились самостоятельные системы, то такой переход называется над системным. Переходу в надсистему в какой угодно области техники предшествует:


- наличие устоявшихся конструкций;

- применение типовых блоков, решений;

- типовое проектирование ТС;

- стандартизация процедур проектирования.

Развертывание ТС в надсистему осуществляется несколь кими способами за счет объединения:

однородных систем12 (батарея осветителей дает воз можность облучать большую поверхность сложной фор мы - решать задачу, с которой не справится отдельный осветитель);

разнородных подсистем, дающих новые системные свойства (такие ТС, как батарея питания и электродная система, сами по себе не дают такого надсистемного эффекта, как вольтова дуга);

От лат. reticulum - сеточка.

Надсистема из двух одинаковых подсистем называется бисистемой, а в остальных случаях полисистемой.

конкурирующих систем, предназначенных для работы в одном целевом звене или разных целевых звеньях, но достигающих результата сходным образом (пример 2.4);

сдвинутых систем, имеющих близкие, но неодинаковые характеристики и/или главные полезные функции (набор ламп, имеющих различные спектры, подключаемых к од ному и тому же источнику питания);

инверсных систем, т.е. систем, выполняющих противо положные функции (объединение системы, создающей свет, и системы, почти полностью его поглощающей, привело к появлению семейства фотохимических реак торов).

Пример 2.4. ИСИ с плазменным катодом получен объеди нением двух систем: системы поверхностного разряда и систе мы для накачки лазеров на плотных газах [29]. Сначала разряд развивается по поверхности диэлектрической пластины, фор мируя плазменный слой (плазменный электрод), а затем проис ходит разряд между электродами (рис. 8). Обе системы выпол няют одну и ту же функцию – обеспечивают ввод энергии в га зовую смесь, и в этом смысле это конкурирующие между собой системы, однако их объединение существенно усиливает энер говклад в среду.

Рис. 8. Схема установки с плазменными элек тродами Свертывание технической системы еще можно назвать уп рощением системы, так как число полезных функций не меняет ся, но между ранее отдельными элементами системы стирают ся границы.

Условно разделяют минимальное, частичное и полное свертывание ТС. При минимальном свертывании в ТС можно выделить исходные системы, из которых она построена, по скольку связи между ними носят временный характер. Полное свертывание - другой полюс - здесь между подсистемами уста новились настолько неразрывные связи, что, во-первых, выде ление из ТС подсистем с сохранением полезной функции теря ет смысл, а подчас невозможно, а во-вторых, система выполня ется как единое целое.

Пример 2.5. Светоизлучающие панели являются частично свернутой системой, в которой объединено множество ячеек барьерного разряда (рис. 9). При этом каждая ячейка, хотя и из лучает самостоятельно, имеет общий катод (1), общий диэлек трический субстрат (2) и общую для всех ячеек схему питания [30].

Рис. 9. Структура светоизлучающей панели, состоящей из нескольких однотипных светодиодов: 1 – алюминиевый ка тод;

2 – панель из стеклоэпоксидного наполнителя;

3 – от крытый светодиод Процессы развертывания-свертывания при стремлении ТС к идеальности чередуются, но поскольку ТС является много компонентной, то развертывание-свертывание может частично или полностью перекрываться, например, свертка одних эле ментов может сопровождаться развертыванием других. Обоб щая сказанное в этом разделе, схему развития технической системы при её переходе к надсистеме можно представить рис. 10.

26 После создания функционального центра новой системы изучите связи между её элементами. Ответьте на вопросы, ка кие элементы можно подвергнуть свертке, а какие развертыва нию.

Рис. 10. Общая схема развития технической системы при её переходе к надсистеме 2.5. Этапы развития ТС ИСИ Видимая целесообразность - способность достигать неких конечных целей - в живой природе встречается довольно часто, и не только у высших форм. Напротив, её отсутствие составляет скорее исключение Мартинас Ичас В целом ряде работ последних десятилетий было показано, что системы «человек–ТС», биосистема, социальная организа ция могут быть описаны с единых позиций при помощи методов, появившихся на стыке системного анализа, теории решения изобретательских задач [31, 32], телеологической теории ин формации (ТТИ) [24, 33-35] и синергетики [36, 37].

И биосистемы, и социальные организации, и человеко машинные системы являются целенаправленными13, а их дея тельность неразрывно связана с деятельностью живых орга низмов: во всех случаях происходит осознанное или неосознан ное преследование некоторой цели14. Так, · В целях выживания вирусная частица, прикрепившись к поверхности бактерии, впрыскивает в неё свою дезокси рибонуклеиновую кислоту (ДНК).

· В целях застройки своего места жительства и защиты от стихии бобёр перегрызает дерево.

· В целях компенсации нехватки микроэлементов в пище человек употребляет специальные таблетки, животное отыскивает и поедает некоторые растения и минералы, а растения пытаются распространиться по поверхности земли, укореняясь в почвах, элементный состав которых наиболее благоприятен для питания и размножения.

· В целях экономии и увеличения производительности изобретатель создаёт новые технические системы.

От др.-греч. teloV - цель, свершение. Целенаправленные системы изучает телеологическая теория информации, разработанная В.И. Корогодиным в конце 1980-х гг. [33].

В английской естественно-научной литературе это называют goal-seeking.

Все целенаправленные системы деятельности проходят в своем развитии одинаковые фазы развития. Это обстоятельст во становится предметом для разного рода феноменологиче ских исследований.

Обратимся к мнению специалистов, изучающих процессы биологического роста и старения. Например, изменение массы тела мужчин в процессе жизни описывается так называемой S образной кривой [38] (рис. 11).

Рис. 11. Изменение массы тела бельгийских мужчин первой половины прошлого века в процессе жизни: 1 - эксперимен тальные данные [39];

2 - расчетные данные [40];

МПЖ и МВПЖ - предельные значения максимальной реальной и максимальной теоретически возможной продолжительности жизни людей [41] Анализ патентной информации показывает, что процесс развития технических систем также описывается S-образной кривой (рис. 12): «В своем развитии техническая система про ходит определенный жизненный цикл от зарождения идеи её создания с заданной целью до конца периода эксплуатации»

[42].

В силу сходства кривых развития биологических и техниче ских систем в описании эволюции ТС используются антропо морфные термины: «детство», «зрелость» и т.д.

В «детстве» (участок 1) техническая система развивается медленно. Затем наступает пора «возмужания» и «зрелости»

(участок 2) – техническая система быстро совершенствуется, начинается массовое ее применение. С какого-то момента тем пы развития начинают спадать (участок 3) - наступает т.н. «ста рость». Далее (после точки b'') возможны два варианта.

Рис. 12. Классическая диаграмма развития технической системы по Альтшуллеру Техническая система А либо деградирует, становясь прин ципиально другой системой Б (современные парусники не име ют скоростей, на которых сто лет назад ходили чайные клипе ры), либо на долгое время сохраняет достигнутые показатели (лампы накаливания не претерпели существенных изменений за последние полвека и не были вытеснены новыми источника ми света), т.е. остается на участке с насыщением S-кривой.

Если обратиться к сути происходящих с технической сис темой изменений, то её судьба жестко привязана к количеству и качеству новаций, сопровождающих совершенствование этой системы [26,43,44]15. Целью каждой такой новации является сохранение и/или увеличение эффективности системы в целе вом звене (т.е. для задачи), для которого она была создана. И каждый раз новация разрешает конкретное противоречие, с которым сталкивается система. Причем как в технических, так Аналогично S-образной кривой описывается и развитие социальных сис тем, об этом подробно в [46].

и в биологических системах происходит постоянный целена правленный отбор решений, которые могут появляться как в результате спонтанных изменений внутренних параметров сис темы [38], так и за счет применения специальных методов по иска новых решений [43].

Чтобы понять, что стоит за фазами развития ТС, обратимся к конкретному примеру.

Пример 2.6. Развитие ТС «эксилампа».

О том, как развивается техническая система, можно судить по уровню патентования устройств фиксированного назначения.

Данные о численности патентов всегда рассматриваются в ка честве важнейшего показателя результативности научно исследовательской и опытно-конструкторской работы (НИи ОКР). Однако «не все патенты одинаково значительны техниче ски и экономически», отмечают специалисты американского на ционального научного бюро (NSF), что может быть связано с совершенно противоположными с точки зрения финансовой деятельности причинами: от рекламы своих достижений до же лания разработчиков поскорее окупить расходы на НИиОКР [45].

Наша книга посвящена прогнозированию и методам разви тия ТС ИСИ. Обратимся к данным о патентах и разработках ис точников излучения. Поскольку источников излучения сущест вует великое множество, чтобы не распыляться, мы несколько сузим область рассмотрения, ограничившись показателями, от ражающими технический уровень разработок в области ИСИ ультрафиолетового и вакуумного ультрафиолетового диапазона спектра, а конкретно к техническим системам на основе экси мерных и эксиплексных молекул (ТС «эксилампа»).

Первые данные о том, что разряды в инертных газах дают непрерывные континуумы излучения, были получены в период с 1930 по 1963 г., когда были открыты широкополосные непре рывные континуумы He, Ne, Ar, Kr, H2 [47-50], а наиболее удач ная качественная их интерпретация сделана R.S. Мulliken в ра боте [51] на примере двухатомной молекулы Xe2*. Y. Tanaka, A.S. Jursa и F.J. Le Blank [52] отметили, что излучение конти нуумов зависит от сорта газа и по мере уменьшения порядково го номера элемента сдвигается в более коротковолновую об ласть.


Идея использовать барьерный разряд для возбуждения из лучения благородных газов проявилась впервые, по-видимому, в работе Е.Н. Павловской и др. [53], где в разряде с керамиче скими электродами возбуждался водородный континуум. По пытки получить там же континуумы инертных газов к успеху не привели. Однако позже, в 1978 г., на одном из всесоюзных се минаров по физике ВУФ эти же авторы сообщили о получении указанных континуумов в приборе типа озонатора. Та же группа исследователей запатентовала первый ВУФ-источник, возбуж даемый барьерным разрядом [55]. Так появилось первое па тентное свидетельство о ТС «эксилампа».

Итак, первые данные о возможности получения излучения на димерах инертных газов были известны уже давно, однако число работ по их изучению и созданию на их основе работо способных светоизлучающих устройств было невелико, сохра няясь из десятилетия в десятилетие на уровне «шума» (участок «детства» системы на рис. 12). И даже в 1982 г. после появле ния первого патента [55] ситуация существенно не изменилась.

Что произошло далее? Если взять все поданные за период с 1982 по 1993 г. заявки на устройства и способы получения и применения ТС «эксилампа»16 за 100 %, то получим определен ную динамику патентования (рис. 13).

Рис. 13. Динамика патентования ТС «эксилампа»

Количество заявок, % 1982-1984 1985-1987 1988- Для анализа брались индексы международной классификации изобретений 7/24, 65/04, 61/76, 17/04, 61/067, исключая лампы, возбуждаемые радиочас тотными генераторами.

Подчеркнем еще раз, что не все поданные заявки рав ноценны, но сами цифры подтверждают рост интереса к новой системе получения излучения. При этом в лидеры-заявители за этот период вышли фирмы, которые уже производили ИСИ, озонаторы, устройства для энергетической отрасли или были известны по своим лазерным проектам.

В это время по способу получения ВУФ- и УФ-излучения хо рошо выделяются решения с использованием барьерного раз ряда – их больше всего. Свое происхождение они ведут от од ного и того же модифицированного впоследствии ABB россий ского прототипа [54] – яркий пример того, как за научной по сво ей сути разработкой отечественная ламповая промышленность не заметила перспективного и долгосрочного продолжения. Да лее по рейтингу способов получения ультрафиолета за систе мами с возбуждением барьерным разрядом следуют схемы, в которых газовые среды в отпаянных разрядных промежутках возбуждаются СВЧ, а за ними, примерно в равной пропорции, схемы со скользящим и капиллярным разрядами или самостоя тельный разряд с искровым и фотопредыонизаторами. Самая экзотическая схема обеспечивает переизлучение света от внешнего осветителя. В перечисленных схемах объектами па тентования являются:

новые электроды (обычно – порядок их расположения и форма);

способы прокачки и охлаждения смеси;

геометрия источника (планарная, цилиндрическая, сфе рическая);

в отдельных случаях патентуется устройство вместе с электрической схемой.

Отметим, что часть этих нововведений не была бы призна на российской патентной экспертизой, поскольку не все эти но вовведения удовлетворяют требованию соответствия изобрета тельскому уровню, т.е. не все они неочевидны [55, с.75].

Чем же было вызвано стремительное развитие системы по сле того, как десятилетиями ничего не менялось?

Дело в том, что технические системы в техносфере сущест вуют не изолированно и, подобно биологическим видам, посто янно соревнуются за место в тех или иных экологических ни шах17. К началу 90-х гг. накопилось значительное количество научной и технической информации о взаимодействии ультра фиолетового излучения с физико-химическими и биологически ми системами. С одной стороны, выяснилось, что:

во многих случаях эти системы избирательно реагируют на те или иные длины волн;

селективное воздействие позволяет повысить степень управляемости фотопроцессами.

С другой стороны, как источники селективного воздействия к этому времени уже получили широкое распространение лазе ры. Однако получение высококачественной лазерной энергии оказалось энергетически затратным механизмом: после многих лет исследований получить лазерное излучение с большим КПД не удалось. Кроме того, при облучении протяженных систем ла зерное излучение требуется дефокусировать или снабжать ла зер специальной системой сканирования, что также повышает эксплуатационные расходы.

Благодаря этому появление селективных ТС «эксилампа»

было встречено западным рынком технологий с живым интере сом. При этом новые источники излучения:

оказались сравнительно недорогими (цена эксилампы по крайней мере на порядок меньше цены УФ- или ВУФ лазера);

обеспечили излучение относительно меньшего качества, но при этом его спектральный состав оказался управ ляемым, а энергии фотонов (от 3 до 10.5 эВ) достаточ ными для применения практически во всех известных фотопроцессах, в которых необходимо УФ- и/или ВУФ излучение;

обеспечили возможность облучения селективным УФ- и ВУФ-излучением протяженных объектов.

Большинство поданных за 1982-1995 гг. заявок – это заявки на устройства, и почти нет заявок с упоминанием об их исполь зовании в различных отраслях. Ситуация меняется после 1995 г., когда доля заявок на применения ИСИ начинает увели чиваться. Начиная с 1994 г. число патентов на ТС «эксилампа»

уменьшается. К настоящему времени патенты на эксилампы, приспособленные к тем или иным практическим задачам, выхо Вопрос об этом подробнее рассмотрен в [46].

дят чаще, чем патенты на совершенствование отдельных её элементов.

Итак, ТС «эксилампа» находится сейчас в стадии «возму жания» и «зрелости», когда система быстро совершенствуется и начинается массовое её применение. Ежегодно возникают все новые фирмы, начинающие серийный выпуск эксиламп. Чтобы продлить этот период развития, необходимо системно и мето дично изучить потребности в излучении эксиламп для нужд на учного эксперимента и промышленности, составить список над систем, в которых на уровне надсистемы можно получить новые сверхэффекты. Об этом речь пойдет в гл. 4.

С учетом сказанного о законе S-образного развития ТС можно дать блок новых рекомендации по развитию ТС ИСИ. Ра зумеется, эти рекомендации применимы после того, как вы оп ределились с уровнем развития данной конкретной ТС. Так, ес ли вы уже имеете готовый функциональный центр, то исполь зуйте рекомендации, относящиеся к этапу «зрелости», чтобы совершенствовать систему и рекомендации, относящиеся к эта пу «старости», чтобы прогнозировать развитие вашей ТС.

Рекомендации для создания ТС ИСИ18, находящихся на первом этапе развития «детство» (этап создания ТС):

27 Составьте список веществ (в т.ч. агрегатных состояний, в которых они могут находиться), излучающих в нужном вам диа пазоне длин волн, и операторов, вызывающих люминесценцию.

В качестве операторов могут выступать различные физические поля, в т.ч. и механические. Заполните таблицу.

Операторы Вещества 1 … M 1 + – – … … … … N + + – Проанализируйте сочетания, определите, какие из них уже ис пользуются на практике, а какие - нет.

Здесь мы будем исходить из того, что основная функция ТС ИСИ – созда ние излучения с заданным спектром.

Если сочетание новое, то оцените трудоемкость его реали зации на практике: имеются ли уже готовые элементы, которые позволили бы провести экспериментальную проверку вашей идеи?

Если ответ утвердительный, реализуйте свое сочетание на практике. Дает ли оно зачаток рабочего органа? Имейте в виду и то, что веществ и операторов в сочетании может быть не сколько и порядок их включения в процесс прохождения энергии через протосистему может быть разным. Будьте смелее, от бросьте шаблонные представления о том, что «свет должен по лучаться так-то и так-то»!

28 Чего не стоит делать на этом этапе:

соединять слишком большое количество элементов, это снижает работоспособность протосистемы в целом;

сочетать хорошо развитые элементы, которые тем не менее не рассчитаны на совместную работу, либо вклю чать в подсистему элементы (технологии, операторы, материалы), применимые сейчас, но не имеющие доста точных ресурсов развития.

Пример 2.7. Сочетание возбуждения осколками деления радиоактивных материалов инертных газов, помещенных в ка меру с выходными окнами и пропускающими ВУФ-излучение, дает возможность получения протосистемы «лампа с ядерной накачкой» [56]. И система вывода излучения из ядерного реак тора и окна для ВУФ-излучения являются хорошо отработан ными элементами. Однако под воздействием осколков деления выходные окна быстро деградируют, теряют прозрачность в ВУФ-диапазоне спектра, поэтому данная система не может счи таться работоспособной и как ТС не имеет перспективы, пока не будут созданы радиационно стойкие и оптически прозрачные материалы. Последнюю проблему решают уже не одно десяти летие, но добиться существенного прогресса не удается (т.е.

применили элемент, не имеющий достаточного ресурса разви тия);

динамизировать и свертывать синтезированную систему – это задачи 2-го и 3-го этапов развития ТС (например, вопрос о геометрии нового ТС ИСИ имеет на этом этапе третьестепенное значение);

сразу же внедрять синтезированную систему, не обеспе чив её достаточной надежностью, не снизив стоимость и не продумав вопросы сервисного обслуживания (это за дачи 2-го этапа развития системы).

Пример 2.8. Все попытки широкого использования свечей Яблочкова для бытового и уличного освещения провалились.

Протосистема не обладала необходимой надежностью и имела относительно высокую стоимость.

Рекомендации для ТС ИСИ, находящихся на 2-м этапе развития «возмужание»:

29 К ТС ИСИ, находящейся на этапе «возмужание», приме нимы все рекомендации, сделанные нами ранее в п.1.2 и 2.1-2.4, т.е. система может быть подвергнута согласованию, рассогласованию, динамизации, улучшению энергетической проводимости, может быть увеличена управляемость системы.

30 Чего не стоит делать на этом этапе:

использовать найденные на 1-м этапе технические ре шения без изменений (типичная ошибка перехода к мас совому производству, когда разработчик считает, что разработанный единичный экземпляр ТС можно без пе ределок пустить в серию);

надеяться на устойчивое долговременное воспроизвод ство отработанной ТС.

Рекомендации для ТС ИСИ, находящихся на 3-м этапе развития «старость»:

31 Действуйте согласно рекомендации 27, только вместо ве ществ выбирайте различные варианты уже существующей ТС, находящейся в стадии «старость». «Скрещивайте» её с другими системами и операторами, имея в виду сценарии перехода в надсистему, описанные в п.2.4. Примеры подобных действий мы приведем в гл. 4.

32 Чего не стоит делать на этом этапе:

придерживаться установившихся конструктивных реше ний и стандартов;

зацикливаться на усовершенствовании подсистем суще ствующей ТС, что, как правило, не дает заметного уве личения качества в выполнении системой своей полез ной функции;

в революционном порыве заменять состарившуюся сис тему новой, работоспособность которой обеспечивать сложнее;

тратить силы на поиск недостатков у конкурирующих сис тем (лучше подумайте, как совместить эти системы по добно примеру 2.4).

Глава 3. ПРИЕМЫ УСТРАНЕНИЯ ПРОТИВОРЕЧИЙ В ТЕХНИКЕ ИСИ Помни об общем принципе, и ты не будешь нуждаться в совете.

Эпиктет В этой части мы перечислим типовые принципы устранения технических противоречий и поясним их примерами для ТС ИСИ. Впервые эти принципы были сформулированы Г.С. Альт шуллером [57]. С тех пор они только корректировались, а в [24] были сформулированы как частный случай закономерностей устранения противоречий в развитии целенаправленных сис тем.

3.1. Принцип дробления:

а) разделить объект на независимые части;

б) выполнить объект разборным;

в) увеличить степень дробления объекта.

Пример 3.1.1. Эксилампа тлеющего разряда со средней мощностью более 1 кВт. Для возбуждения эксиламп при не больших давлениях (например, от единиц до десятков торр) часто используется тлеющий разряд. Для него характерны не большая сила тока (i ~ 10-6-10-1 А для трубок радиусом 1-5 см), достаточно высокое напряжение на электродах (от сотен до де сятков тысяч вольт) и простота применяемого источника пита ния (обычно используется источник постоянного или перемен ного тока с частотой промышленной сети 50-60 Гц). Наиболь ший выход излучения осуществляется из зоны положительного столба, занимающей в указанных условиях более 90 % разряд ного промежутка.

Самой простой в изготовлении и масштабировании являет ся цилиндрическая лампа тлеющего разряда (рис. 14).

Она состоит из кварцевой трубы и электродов, расположен ных по её торцам. Лампы тлеющего разряда наиболее легко по зволяют увеличить возбуждаемый объем рабочей среды и, со ответственно, среднюю мощность излучения. Например, пере ход к разрядным трубкам большего диаметра или с большим межэлектродным промежутком увеличивает эффективность и среднюю мощность излучения [58, с.77].

Рис. 14. Цилиндрическая лампа: 1 – источник питания;

2 – цилиндрическая кварцевая либо стеклянная обо лочка;

3 – напуск рабочей смеси;

4 – электроды Однако слишком большое увеличение длины цилиндриче ской колбы приводит к росту напряжения зажигания и напряже ния горения, снижает стабильность зажигания лампы и делает неудобным её размещение в лабораторных помещениях. Нако нец, изготовление цельнокварцевой лампы длиной несколько метров является трудоемкой операцией.

Применяя принцип дробления, эти трудности легко обойти.

Так, коллективом лаборатории оптических излучений ИСЭ СО РАН в 2002 г. были созданы эксилампы тлеющего разряда на молекулах KrCl* и XeCl* со средней мощностью 1.6 и 1.1 кВт со ответственно [59]. Излучатель состоял из цилиндрических тру бок диаметром около 50 мм, полная длина которых составляла почти 12 м. Однако в соответствии с принципом дробления, ра бочий объем был разделен на три параллельные ветви (1-3), каждая их которых также была разделена на четыре цилиндри ческие кварцевые трубки и могла разбираться. На каждую ветвь эксилампы напряжение подавалось от отдельного высоковольт ного источника (4-6) независимо от других. Все три секции под ключались к одному газовому посту для заполнения и удаления рабочей смеси (рис. 15).

Таким образом, применение принципа дробления дало:

1) возможность увеличить рабочий объем, в котором формиру ется излучение лампы тлеющего разряда19;

2) возможность ис пользования стандартных источников питания;

3) дополнитель ную возможность простой транспортировки лампы с места на место путем её разборки ® транспортировки ® сборки. Кроме До этого в работе [60] сообщалось о получении на порядок меньших значе ний средней мощности для систем с тлеющим разрядом.

того, в секционированном объеме быстрее происходит переме шивание многокомпонентных смесей при зажигании разряда, что обеспечивает лучшую однородность свечения вдоль оси трубки.

Рис. 15. Принципиальная схема и общий вид разряда в секциониро ванной эксилампе тлеющего разряда большой мощности: 1-3 - сек ции;

4-6 - источники питания.

Пример 3.1.2. Модульная импульсная лампа [61]. Принцип дробления в инженерных науках часто называют принципом модульности. Пример применения его в работе дан на рис. 16.

Целью данного изобретения является увеличение длины лампы без повышения рабочего напряжения (т.е. как по примеру 3.1.1), увеличения вспышки с малой длительностью и увеличения ре сурса работы устройства [4]. Указанная цель достигается тем, что оболочку лампы 4, кроме основных электродов 2, к которым от источника питания 1 прикладывается напряжение, полярно сти которого чередуются, дополнительно установлен поджи гающий электрод 3, покрытый диэлектрической оболочкой (на пример, кварцем). Модулем является одна пара соседних элек тродов 2, имеющих различную полярность. Число модулей можно менять как в процессе изготовления лампы, так и про стым отключением-подключением их к источнику питания 1.

Рис. 16. Модульная импульсная лампа Модульность лампы позволяет варьировать интегральный световой поток лампы, формировать различные распределения интенсивности излучения вдоль оси лампы и ослаблять магнит ное поле вокруг лампы (из-за встречного направления разряд ных токов).

3.2. Принцип вынесения Отделить от объекта «мешающую» часть («мешающее свойство») или, наоборот, выделить единственную нужную часть либо нужное свойство.

Пример 3.2.1. Безэлектродные лампы. В лампах традици онной конструкции, например, такой, как показана на рис. 14, электроды в процессе работы устройства непрерывно контакти руют с компонентами рабочей смеси. Это приводит к сокраще нию срока службы смеси и одновременно к деградации элек тродов, что ведет, например, к изменению напряжения на элек тродах и может вызывать потухание разряда. Чтобы преодо леть это противоречие, традиционно используются электроды из химически стойких материалов, например из никеля.

Кардинальным решением является вынесение электродов за пределы колбы. Класс таких устройств называется безэлек тродным, хотя имеется в виду просто вынесение электронов из разрядного объема, а не полное их исключение. К этому классу относятся источники линейчатых спектров на индуктивном и ем костном разряде [62], эксилампы барьерного и емкостного раз рядов [63,64].

Рис. 17. Пример исполнения безэлектродной лампы барьерного разряда Использование этого приема позволяет увеличивать сроки службы прибора на порядки [65]. Пример исполнения лампы барьерного разряда показан на рис. 17. Видно, что газовая смесь в объеме 4 изолирована от рабочих электродов 2 и оболочкой колбы.

Пример 3.2.2. Получение чистых спектров. Тот же прием используется в целях получения чистого и стабильного спектра в маломощных лампах с разрешением тонкой структуры спек тральных линий [62] (см. также пример 3.3.1).

3.3. Принцип местного качества:

а) перейти от однородной структуры объекта или внешней среды (внешнего воздействия) к неоднородной и наоборот;

б) разные части должны выполнять различные функции;

в) каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее благоприятных для ее работы.

Пример 3.3.1. Газоразрядный спектральный источник света. Принцип местного качества совместно с принципом дробления использован в [66] для повышения стабильности и интенсивности излучения безэлектродной лампы. Для этого колба лампы была разделена на две части 1 и 5 диэлектриче ской, оптически прозрачной стенкой 6. В баллоне 1 содержится рабочее вещество 2, испаряемое при приложении к электродам 3 высокочастотного напряжения от генератора 4. Баллон 5 за полнен буферным газом, а стенка 7 является окном для вывода излучения (рис. 18).

Рис. 18. Конструкция спек трального источника света По сравнению с прототипом, не имевшим стенки 6, интен сивность излучения в ультрафиолетовой области спектра уве личивается примерно на 50 %, полностью устраняется неста бильность, вызванная миграцией рабочего вещества по свето излучающей части источника. Последнее очень важно, если ис пользовать такой источник для калибровки спектральной аппа ратуры. Согласно принципу местного качества в новом устрой стве разные части устройства выполняют разные функции и ка ждая часть находится в условиях, наиболее благоприятных для работы.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.