Фотосинтез оптикалық сәулелену әрекетінен өсімдіктерде өтетін энергияны көп тұтынатын процесс болып табылады. Өсімдіктер өсу және жемістену үшін сәулелену деңгейі өте жоғары болуы керек. Жасанды жағдайларда бұл мақсатқа тек электр сәулелену көздері көмегімен жетуге болады.
Жылыжайлар мен көшетжайларда тұтынатын электр энергиясының негізгі бөлігі өсімдіктерді сәулелендіруте шығынданады. Сондықтан осы мақсатқа фито бергіштігі жоғары болатын үнемді сәулелену көздерін пайдалану керек.
Фитошамдарға арнайы талаптар қойылады:
1) фитобергіштігі жоғары болуы;
2) шамның сәулелену ағынында өсімдіктердің дамуына қысым көрсететін сәулелердің болмауы;
3) сәулелендірілетін бетте сәулелендірілінудің қажетті деңгейін және таралуын тиісті арматурамен бірге немесе арматурасыз жасау үшін кеңістікте сәулеленуін тарату сипаттамасы мақсатқа сәйкес болуы;
4) өсімдіктер өсетін үйжайларға тән жоғары температуралы және ылғалды ауада сенімді тұтануы және жұмыс істеуі. Шам колбасы оған су тамшылары түскенде де сынбауы керек;
5) сәулелену көзі құнының қолайлығы;
6) шамдарды пайдаланудың ыңғайлығы және қауіпсіздігі.
Осы талаптарға жауап беретін тиімді сәулелену көзін ойлап шығару-өте күрделі мәселе. Бүл мәселе әрі шешуін күтуде.
Фитошамдар тиімділігінің жоғары болуы олардың сәулеленуінің спектрлік құрамының сәулеленуді қабылдағыштың (жасыл өсімдіктің «орташа жапырағының») спектрлік сезгіштігімен сәйкестендіруіне байланысты болады.
ЛФ40-2 типті кіші қысымды фитошамдар сәулеленуінің ерекшелігі — толқындар ұзындықтары 400 нм-ден 450 нм-ге дейін және 600 нм-ден 700 нм-ге дейін болатын сәулеленудің спектрлік тығыздығының жоғарылығы. Осы толқын-ұзындықтарына өсімдіктің спектрлік сезгіштігінің максимумдары келеді. ЛФ 40-2 шамы сәулеленуінің қажетті спектрлік құрамы люминофор компоненттерін таңдап алумен байланысты. Бұл шамдардың жарықтандыруға арналған люминесценттік шамдардан басқа құрастырырымдық айырмашылығы жоқ. Шамның қуаты 40 Вт, сондықтан жарықтану қажетті денгейде болу үшін жылыжайларда көп шамдар пайдалану керек болады. Бұл жарық көздерін жылыжайда орнатуды қиындатады және күндіз табиғи жарықтану деңгейін төмендетеді. Осы себептерден тиімділігінің жоғарылығына қарамастан ЛФ40-2 шамдары жылыжайларда сирек қолданылады. Жоғары қысымды ДРЛФ-400, ДРВ-750, ДРФ-1000 типті фитошамдарды пайдаланғанда жоғарыда айтылған кемшілікгерді бірқатар жоюға болады.
ДРЛФ-400 фитошамдардың ДРЛ жарықтандыратын шамдардан айырмашылығы-пайдаланылатын люминофор құрамының өзгешелегі және люминофордың астында сәулелену ағының кеңістікте керекті түрде тарататын шағылыстырғыш болуы. Бұл шамдар ОТ400 сәулелендіргіштермен жылыжайларда жиі қолданылады.
ДРВ750 шамдарда балласт кедергі ретінде вольфрам спираль пайдаланылады. Ол шам колбасының ішіне орнатылады. Балласт кедергінің сәулеленуі люминофор шығаратын сәулелерге қосылып, шамның жалпы сәулелену спектрін жақсартады. Балласт кедергі колба ішінде орналасқан газ-разрядтық шамдарды пайдалану сәулелендіретін қондырғыларға жұмсалатын күрделі қаражатты 5 … 6 есе азайтуға мүмкіншілік береді. Бірақ актив кедергіде (спиральде) қуат шығыны көп болғандықтан шамның индуктив балласт пайдаланатын шамдардан тиімділігі 1,5 … 2,0 есе кем болады. ДРФ1ООО фитошамының құрылысы 1-суретте көрсетілген
1сурет. ДРФ-1000 шамының құрылысы: 1-ішкі кварц колба; 2- негізгі электродтар; 3- сыртқы колба; 4- тоқ шектейтін резистор; 5- қосымша электрод.
Кварц шыныдан дайындалған жанарғының 1 ішіне аргон, литий және индий иодидтері қосылған сынап булары енгізілген. Сыртқы колба 3 қызуға төзімді шыныдан дайындалған. Шыны бетіне су тамшылары түскенде жарылмайды. Колбаның ішкі қабатында алюминийден және оның тотықтарынан дайындалған шағылыстырғыш бар. Негізгі электродтар 2 торий тотықтарымен активтелген вольфрамнан дайындалған. Қосымша тұтандырғыш электрод 5 кедергісі 10 … 15 кОм болатын тоқ шектейтін резистор 4 арқылы жалғанған. ДРФ-1000 шамдар жарықтандыруға арналған металл-галлоидты шамдар сияқты жұмыс істейді. Жанарғы ішіне металл иодидтері енгізу 90 фт-ке тең фит-ағынының және 90 мфт/Вт фит-бергіштігін алуға мумкіншілік берді. Шам электр торабына ДБ 1000-2/220 В балласт құрылғы көмегімен қосылады.
АУЫЛ ШАРУАШЫЛЫҚ ӨНДІРІСІНДЕ ПАЙДАЛАНЫЛАТЬІН ИНФРАҚЫЗЫЛ СӘУЛЕЛЕНУ КӨЗДЕРІ
Инфрақызыл сәулелену ауыл шаруашылығында мал төлдерін және құс балапандарын жылытуға, ауыл шаруашылық өнімдерін кептіруге және т.б. технологиялық процестерде пайдаланылады.
Инфрақызыл сәулелену көздері спектр құрамына байланысты «жарық» және «қараңғы» болып бөлінеді. «Жарық» көздерінің құрылысы және жұмыс істеу принципі бойынша жарықтандыруға арналған қыздыру шамдарынан өзгешілігі жоқ болады. Бірақ шамдардың толық ағынында инфрақызыл сәулеленудің үлесін көбейту және көрінерлік сәулеленудің үлесін азайту үшін олардың қызу денесі жарықтандыруға арналған шамдардың қылсымына қарағанда кіші температурада (Т=2270…2770К) қыздырылады. Осы себептен бұл шамдардың сәулеленуінің спектрлік тығыздығының максимумы спектрдің ұзын толқынды бөлігіне ығысқан және толқын ұзындығы λ=1000…1400нм сәулеленуге келеді.
ИКЗ 220-500 және ИКЗК 220-250 типті айналы инфрақызыл шамдары және КГ 220-1000-1 типті кварц — галогенді инфрақызыл шамдары шығарылады. Айналы шамдар колбасының ішкі бетінің жоғарғы бөлігі инфрақызыл сәулеленуді шағылыстыру коэффициенті 0,9 шамасындай болатын жұқа қабат алюминиймен немесе күміспен қапталады. Колба пішіні шам сәулеленуінің кеңістікте таралу сипатын анықтайды.
ИКЗК типті шамдар колбасы олардың жарық ағынын (көрінерлік сәулелену үлесін) азайту үшін қызуға төзімді қызыл лакпен қапталады. Инфрақызыл шамдар қызу денесінің температурасы төмен болуы олардың қызмет ету мерзімін 5000 сағатқа дейін көбейтуге мүмкіншілік берді.
«Қараңғы» инфрақызыл сәулелену көздеріне ішіне қызуға төзімді изоляциялық материалмен нихром сымнан спираль түрінде жасалынған қыздырғыш бекітілген металл түтіктер жатады. «Қараңғы» көздерінің сәулелену спектрі толқынының ұзындығы 1400…10000 нм диапазонында, ал сәулеленуінің спектрлік тығыздығының максимумы λ=1400 нм-де болады. Инфрақызыл сәулелерімен жылыту үшін бірлік қуаты 400…800 Вт болатын түтікті электр қыздырғыштар шығарылады. Олардың қызмет ету мерзімі 10000 сағат болады.
ЛАЗЕРЛЕР ЖӘНЕ ОЛАРДЫ А.Ш. ҚОЛДАНУ
Лазер- ағл. Сөздердін «Light Amplification by stimulate emission of radiation» (амалсыз сәулелену көмегімен жарықты күшейту) әріптернен құралған.
Лазерлер оптикалық сәулелену генератолар болып саналады және уникалдық қасиеттеріне ие болады:
1.Уақытта және кеністікте жоғары когеренттілігімен (когеренттік деп бір жиілікті, бір бағытты және фазалары бірдей немесе фазалар айырымы тұрақты болатын сәулеленуді айтады);
2.енсіз бағыттылығымен (айырмашылығы 0.4 сек дейін);
3.қуаттың өте үлкен шоғырландырылумен (1011 вт/см2-үзіліссіз режиде, 1018 вт/см2-импульсті режимде);
4.жоғары дәрежелі монохроматтылығымен (λ=500 нм ∆λ=10-9нм);
5.тек қана кіші көлемде фокустелінуге.
Бірінші лазерлер 1960 жылы құрасырылған.
Лазерлердің жұмыс істеу принципі-жиіліктері бірдей сәулелену әсерімен қоздырылған атоммен немесе молекулмен фотонды амалсыз даматылып шығару процессін пайдалануға негізделген.
Осы процестін маныздылығы-амалсыз шығару кездегі шыққан фотон, оны қоздырған сыртқы фотонмен бағыты ,жиілігі, фазасы ,полярлануы ұқсас келеді.Бұл амалсыз сәулеленудің оны қоздыратын сәулеленумен когеренттігін көрсетеді.
Лазерлер мына негізг элементтерден тұрады:сәулеленгіштен,толтыру жүйесінен, көректендіру көзінен және лазерді басқару және тұрақты жұмыс істеуге арналған қосымша құрылғылардан.
Сәулеленгіш-толтыру энергиясын лазерлік сәулеленуге түрлендіруге арналған. Оның құрамына оптикалық резонаторға орналасқан бір не бірнеше активті элементтер кіреді.
Сәулеленгіштің негізгі міндеттік бөлшегі ретінде-активті элемент болады, және оның құрамына лазерлік зат кіреді, лазерлік затты толтыру кезінде активті орта орнатылады.
Активті зат ретінде қатты диэлектрик, шалаөткізгіш, сұйық және газ пайдаланылуы мүмкін. Осыған байланысты қатты денені, шалаөткізгішті, сұйықты және газдық лазерлерді ажыратады. Қатты денелі және газдық лазерлер кең таралған.
Оптикалық резонатордың құрамына шағылыстыратын, сындыратын, фокустейтін және басқа оптикалық элементтер кіреді. Олар сәулеленудің жұмыстық затпен әрекеттесуін қамтамасыз етеді.
Толтыру жүйесі-активты заттың атомдарын қоздыруға арналған торап, яғни инверсины(өзгерістік) жүзеге асыруға мүмкіншілік беретін жүйе.Толтыру электрлік разрядтармен (газдық лазер), арнайы шамдардың көмегімен алынатын оптикалық сәулеленумен (қатты денелі және сұйықты лазерлер) және басқа жолдармен орындалуы мүмкін.
Лазерлер үзіліссіз және импульстық режимдерде жұмыс істейді. Бірінші режим сәуленің қуатымен, ал екінші режим импульстің қуатымен, ұзақтылығымен, энергиясымен және олардың қайталану жиілігімен сипатталады.
Арналымына байланысты лазерлік технологиялық қондырғының құрамына лазердің басқа оптикалық-механикалық блок, лазерлік сәулеленуді басқаратың құрылғы, сәулеленудің параметрлерін өлшеуге және тұрақтандыруға арналған құрылғы, салқындату блогы, автоматика және сигналдау құрылғылары кіруі мүмкін.
Лазерлік сәулеленудің өңделетін материалмен әрекеттесу үрдісін мынадай сатыларға бөлуге болады: жарықты жуту және де содан кейін қатты дененің торының жылулық тербелісі арқылы энергияны беру; балқытуды қоса материалды бүлдірмей қыздыру; буландыру арқылы материалды бұзу және оның балқытылған бөлігін шығарып тастау; әрект ету біткеннен кейін салқындау.
Қуатты лазерлер көмегімен әртүрлі материалдарды балқытып біріктіру, шыңдау, кесу және тесу жүзеге асырылады. Осы үрдістерді орындау кезінде материалдарда механикалық кернеулер пайда болмайды және операциялар үлкен дәлдікпен орындалады.
Лазерлермен іс жүзінде қаттылығы әртүрлі болатын материалдарды, металдарды, алмастары, лағылдарды өңдейді.
Газды-лазерлік кесу және балқытып біріктіру электрондық және микроэлектрондықөнеркәсіпте шалаөткізгіштік приборлар мен интегральды сұлбаларды дайындауда кең пайдаланылады.
Лазерлік сәулелену өте таза (стерильды) болады. Осы себептен медицинада көзге жасалатын операцияларда, қан ағынын тоқтататуға, сондай-ақ ауыл шаруашылығында дәндерді егу алдында өндеуге пайдаланылады.