Способ определения распределения плотности мощности в сечении пучка излучения

Способ определения распределения плотности мощности в сечении пучка излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к оптике. Может быть использовано для преобразования непрерывного периодически изменяющегося и квазинепрерывного электромагнитного излучения и излучения пото- , ков частиц в видимое излучение и определения распределения плотности мощности 13 -г / S 6 (Л со о со 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (i9)SU(II) А1 (д1) 4 Н 0l Jl/54

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3944642/24-21 (22) 16.08.85 (46) 07.05.87. Бил, В 17 (72) Е.И.Ивлев и В.М.Нестеренко (53) 621.385.832(088.8) (56) Оптико-физические средства измерения параметров процессов. Каталог-82. — М.: ВНИИОФИ, 1983.

Патент СП1А 11 - 4329583, кл,250-330, опублик. 1982, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

ПЛОТНОСТИ МОЩНОСТИ В СЕЧЕНИИ ПУЧКА

ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к оптике.

Может быть использовано для преобразования непрерывного периодически изменяющегося и кваэинепрерывного электромагнитного излучения и излучения пото, ков частиц в видимое излучение и определения распределения плотности мощности

13091 в сечении пучка излучения, Цель изобретения — расширение динамического диапазона преобразования и повышение точности определения распределения плотности мощности в сечении пучка излучения. Данный способ заключается в следующем. Пучком излучения облучают экран, материал которого сохраняет цвет или свечение в укаэанном интервале температур. Перед облучением устанавливают температуру экрана ниже заданного интервала температур и путем изменения угла между экраном и пучком излучения получают иэображение ряда энергетических уровней в сеl8 чении пучка, которые используют для определения распределения плотности мощности сечения пучка. Устройство для реализации способа содержит приемник 1 излучения, источник 2 электрического тока, холодильник 3, устройство 4 вращения, ось 5, подшипники

6, контакты 7, поглотитель 8 излучения, провода 9, холодильную камеру

10, воздушный радиатор 11. На схеме также показаны поток 12 теплоносителя, излучение 13 и его часть 14; пороговая светимость поглотителя 15.

В описании изобретения указаны варианты материалов экрана.,2 э.п .ф-лы,1 ил.

Изобретение относится к оптике и может быть использовано для преобразования непрерывного периодически изменяющегося и квазинепрерывного электромагнитного излучения и излучения потоков частиц в видимое излучение и определения распределения плотности мощности в сечении пучка излучения, а также для визуализации и определения распределения плотности мощности ® в поперечном сечении пучков излучения лазеров инфракрасного диапазона, например технологических лазеров на углекислом газе, окиси у-глерода, ксеноне, работающих в непрерывном перио- 15 дическом и квазинепрерывном режимах, сфокусированного излучения лазеров, а также для излучения сверхвысоких частот.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона преобразования, повышение точности определения распределения плотности мощности в сечении пучка излучения в связи с независимостью этого определения г5 от нелинейности зависимости светимости материала приемника от температуры.

На чертеже представлена схема устройства, осуществляющего преобразова- 30 ние излучения в видимое.

Устройство состоит из приемника 1 излучения, регулируемого источника

2 элекрического тока, холодильника 3, устройства 4 вращения приемника 1 излучения вокруг оси 5, закрепленной в подшипниках 6 и проходящей по передней поверхности приемника через его центр О. Приемник 1 излучения содержит электрические контакты 7, нанесенные на поглотитель 8 излучения.

Посредством электропроводов 9 поглотитель подключен к регулируемому источнику 2 электрического тока. Холодильник содержит холодильную камеру

10 и воздушный радиатор 11, который осуществляет тепловой контакт холодильной камеры 10 и поглотителя 8 излучения путем создания потока 12 теплоносителя, что и обеспечивает установление одинаковой вдоль поглотителя температуры. Допускается охлаждение поглотителя путем обдува газом, плазмой, отвода тепла с помощью жидкого теплоносителя, воздействием отрицательного теплового излучения.

Пример осуществления способа.

Устанавливают с помощью холодильника 3 минимальную температуру Т „„ поглотителя 8, омываемого потоком теплоносителя 12, а р помощью устройства 4 вращения устанавливают максимальный угол падения излучения на поглотитель Sg, при котором пумокс чок излучения еще не выходит за край поглотителя. При этом обеспечивается преобразование излучения в видимое для максимально допустимого значения

3 плотности мощности Ф„д„о . Затем на приемник подают излучение 13, часть которого 14 проходит через поглотитель. Наблюдают изменение цвета или пороговую светимость поглотителя 15, возникающую в результате его нагрева поглощенной частью излучения (эквиэнергетическая линия, поверхность). Если плотньсть мощности излучения Ч меньше Ч „, то светимость поглотителя не наблюдается. В этом случае путем поворота приемника с помощью устройства 4 следует уменьшить угол падения излучения на приемник (или с помощью регилируемого источника 2 электрического тока повысить температуру поглотителя до появления цветотемпературной или пороговой светимости эквиэнергетической области (линии) 52 нна а ппооввееррххнноосстти и ппооггллооттииттеелляя,g0 координаты которой (х, у ) связаны

> ) с координатами поперечного сечения

I пучка (х, у) соотношениями х = х

6 у = у cosg . Затем определяют значение плотности мощности Ф (2) эквиэнергической области по формуле

13091

Р (Я = P„(Т; Т, (n )j A(O)/

/jA(q ) cosy j .

30 где P„(7, Т (Q )) — известная по предварительной калибровке зависимость плотности мощности излучения при нормальном падении пучка, вызывающая цветовые изменения или пороговую светимость поглотителя, имеющего в отсутствие излучения температуру Т;

А(() — зависимость коэффициента поглощения приемника от угла падения излучения 40

Последовательна изменяя значения температуры поглотителя Т и угла падения излучения на поглотитель, наблюдают все эквиэнергетические уровни в сечении пучка и определяют рас-45 пределение плотности мощности в поперечном (или любом произвольном, определяемом значением угла (p ) сечении пучка.

Минимальное допустимое значение плотности мощности излучения P+„„определяется лишь тепловыми шумами окружающей Среды, стабильностью и неоднородностью температуры Т вдоль по-55 верхности поглотителя на нижних пределах преобразования (оно близко нулю). В результате преобразование излучения в видимое осуществляется в

18 4 расширенном диапазоне плотностей мощности, позволяющем удовлетворить все современные потребности. Получение изображения эквиэнергетических уровней, повышение на порядок и более, по сравнению с известным, точности определения значения эквиэнергетических уровней и распределения плотности мощности в сечении пучка повышают информативность и качество преобразования излучения в видимое и с учетом широкого динамического диапазона преобразования делают предлагаемый способ универсальным.

В качестве цветотемпературных веществ могут быть наряду с жидкими кристаллами (с шириной рабочей обласо ти до 0,01 С) применены неорганические, люминесцирующие и другие вещества: многоцветные цветотемпературные материалы, которые являются различными цветами при различных температурах и позволяют повысить информативность преобразования: вещества с низкими (комнатными и даже отрицательными) значениями температуры Те (С). .Использование частично пропускающих излучение поглотителей позволяет устранить низкие значения плотности импульсной мощности, обусловленные

А конечной скоростью отвода тепла из плохо теплопроводящего поглотителя..

Формула изобретения

1, Способ определения распределения плотности мощности в сечении пучка излучения, включающий облучение пучком излучения экрана, по изображению на котором определяют распределения плотности мощности в сечении пучка излучения, о т л и .ч а ю шийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона исследуемого излучения и повышения точности, используют экран из материала, сохраняющего цвет или свечение в указанном интервале температур, перед облучением устанавливают температуру экрана ниже заданного интервала температур и путем регулирования угла между экраном и пучком излучения получак г изображения ряда эквиэнергетических уровней в сечении пучка, которые используют для определения распределения плотности мощности сечения пучка.

1309118

Составитель H. Григорьева

Редактор Н. Лазаренко Техред Л.Олейник Корректор А. Тяско

Заказ 1801/46

Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., p. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и Й с я тем, что в качестве материала экрана используют холестерические жидкие кристаллы.

3. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве материала экрана используют цветотемпературные индикаторы.