Ultra-Hochgeschwindigkeit Photographie

In manchen Fällen ist die Blitzdauer von etwa 10µs des >Highspeed-Blitzes< noch zu lange um scharfe, unverwischte Bilder zu erhalten. Die relativ lange Blitzdauer liegt vorallem an der verwendeten Blitzlampe. Kommerzielle Blitzlampen mit Xenonfüllung haben eine recht lange Nachleuchtdauer. Um kurze Blitzzeiten zu erreichen muss das heiße, leuchtende Plasma der Entladung nach dem Blitz schnell abgekühlt werden. Erreicht wird das durch eine Oberflächenentladung. Durch den Kontakt mit der Oberfläche kann das Plasma schnell abkühlen und das störende Nachleuchten wird stark verringert.

Aufbau:

Der Aufbau einer Blitzlampe mit Oberflächenentladung ist sehr einfach sodass die Lampe leicht selbst gebaut werden kann, zumal zum Betrieb normale Luft ausreicht und keine Xenonfüllung benötigt wird. Die Lampe besteht aus einem einseitigt verschlossenen Glas- oder Quartzrohr. Im Innern des Rohres befindet sich der Triggerdraht und auf der Aussenfläche sind die Hauptelektroden in Form eines Drahtrings und einer Drahtspitze angebracht. Um den lauten Entladungsknall zu dämpfen ist die Lampe mit einer äußeren Schutzrohr umgeben.
Diese Blitzröhre hat aber einen Nachteil, der Spannungsbereich in dem die Lampe arbeitet ist relativ klein, d.h. die Beriebsspannung muss genau gewählt werden dass zum Einen die Lampe zuverlässig zündet, aber zum anderen keine Selbstzündung ohne Triggerimpuls eintritt. Bei einer Entladungslänge von 15 mm beträgt die Betriebsspannung um die 15 kV. Für kurze Blitzzeiten muss auch die kapazität des Blitzkondensators klein sein, beim Verfasser beträgt der Wert 125nF. Gezündet wird die Entladung mit einem Hochspannungsimpuls der an den innersten Draht gelegt wird. Die Amplitude des Impules sollte 20 bis 30 kV betragen und wird am Besten mit einer Zündspule erzeugt.

Will man die Blitzdauer der Lampe fotoelektrisch messen muss natürlich der Sensor schnell genug arbeiten um nicht das Messergebniss zu verfälschen. Vorallem Fotodioden im Elementbetrieb sind meist zu langsam für diese Messung. Bessere Ergebnisse bringen schnelle Dioden im Sperrbetrieb oder Hochvakuumfotozellen b.z.w. Fotomultiplier.
Die Messung mit einer Fotozelle (RCA 922) zeigt die deutlich kürzere Leuchtdauer der Luftlampe. Vorallem das Nachleuchten ist bei der Xenonlampe wesentlich länger. Bei realen Fotografien führt dieses Nachleuchten zu einem Komenten ähnlichen Schweif von hellen, bewegten Objekten oder zu einer Veringerung der Kontraste der Abbildung.
Die Schweife erstrecken sich in die Flugrichtung der Objekte. Die Bilder einer Luftgewehrkugel im Flug zeigt den Unterschied.


Die Abbildung einer schnell rotierenden Scheibe zeigt auch Unterschiede. Die längere Leuchtdauer der Xenonröhre führt zu einer deutlichen Verflachung der Kontraste.




Der Aufbau des Blitzes ist nicht sonderlich schwierig.Die wichtigste Komponente ist ein geeigneter Blitzkondensator. Der Verfasser verwendete zwei Kondensatoren (250 nF, 4 kV) in Serienschaltung. Die Ladeschaltung besteht aus einem Inverter der die Hochspannung mittels Zeilentrafo und Kaskade erzeugt. Ein zweiter Trafo ( Wandlertrafo für LCD-Beleuchtung) erzeugt die Hilfsspannung zur Zündung der Blitzröhre. Als Zündtrafo dient eine Mopedzündspule. Der Hochspannungszündimpuls wird durch eine Kondensatorentladung mittels eines Thyristorschalters erzeugt.Die Einstellung der Hochspannung von etwa 10 kV erfolgt auf der Primärseite des Wandlers durch Veränderung der Betriebsspannung von etwa 5 Volt.

Diese Blitzröhre weißt aber zwei Nachteile auf. Zum Ersten ist die Triggerverzögerung mit etwa 30 µs relativ lange.Das liegt wohl an der als Triggertrafo verwendeten Zündspule. Eine Triggetrafo mit Ferritkern und weniger Wicklungen könnte da eine Verbesserung bringen. Ein zweiter Nachteil liegt an der Lampe selbst. Der Funkenkanal nimmt nicht immer den gleichen Weg zwischen den Elektroden, sodass sich der Ort der Lichtquelle mit jedem Blitz etwas ändert. Vor Allem bei Techniken die zwei Aufnahmen zur Erstellung der Bilder (z.B. Moireeaufnahmen) benötigten stört dieser Umstand sehr. Auch bei genau definierten Strahlengängen wie bei der Schlierenfotografie ist eine wandernde Lichtquelle nicht zu gebrauchen.

Für die großfläche Ausleuchtung von Objekten ist die Lampe aber ausreichend. Die Serie zeigt Schüsse Weintrauben mit unterschiedlichen Verzögerungszeiten. Man sieht dass die Traube durch den Druckimpuls der wässerigen Füllung explodiert. Im Großen macht man solche Experimente gerne mit Feuerwaffen und Melonen.


	Natürlich darf auch der Schuss auf eine Spielkarte nicht fehlen. Schießt man mit dem Diabolo aus Blei auf eine Cutterklinge wird das Geschoss glatt in zwei Hälften geschnitten.