Способ изготовления индикаторной бумаги для регистрации светового излучения

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНДИКАТОРНОЙ БУМАГИ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ СВЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ путем пропитки бумажной подложки водным раствором, содержащим хлориды меди, никеля и кобальта, и последующей сушки, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности , бумаги и точности регистрации, пропитку бумажной подложки осуществляют водным раствором, содержащим указанные компоненты в следующих количествах , моль/Л: меди 0,12-0,60, хлорид никеля 1,5-4,0 и хлорид Ьобапьта 0,6-2,5, а сушку ведут до массного соотношения хлориды металлов:вода от 1:1,3 до 1:2.$ V

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU 1 7115 А

3(51) D 21 Н 5 00 G 01 N 33 52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

"."У. д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3480040/29-12 (22) 05.08,82 (46) 15 .01.84. Бюл. Р 2 (72 ) Б.И. Спесивцев, О. В.Януш, Н. О. Хвостов а, Э .Л. Аким и Г.О. Карапетян (71) Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени технологический институт целлюлозно-бумажной промышленности (53) 676.493(088 ° 8) (56) 1, Импульсная фотометрия. Л., "Машиностроение", 1975, с. 101-105.

2. Дж.Рэди Действие мощного лазерного излучения. M., "Мир", 1974, с. 468.

3. Condas.G.À. IEEE Journ.

Quantum E i ect ron, QE-4, 1968, 40.

4. Химия и технология бумаги.

Межвузовский сб., Л., ЛТА, 1979., с. 114 (прототип), (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНДИKATOI HOB БУМАГИ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ СВЕ»

ТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ путем пропитки бумажной подложки водным раствором, содержащим хлориды меди, никеля и кобальта, и последующей сушки, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, бумаги и точности регистрации, пропитку бумажной подложки осуществляют водным раствором, содержащим указанные компоненты в следующих количествах, моль/Л: хлорид меди 0,12-0,60, хлорид никеля 1,5-4,0 и хлорид koбальта 0,6-2,5, а сушку ведут до массного соотношения хлориды металлов:вода от 1:1,3 до 1:2. ф

1067115

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, а именно к изготовлению индикаторных бумаг для регистрации светового, преимущественно лазерного излучения.

Известен способ изготовления материала для регистрации лазерного излучения путем нанесения на подложку жидких кристаллов холестирического типа, испытывающих фазовый переходf11.

К недостаткам этого технического 10 решения можно отнести необходимость стабилизации рабочего диапазона температур 298-303 К, а также.небольшой диапазон измеряемых мощностей, которые могут изменяться в процессе 15 регистрации не более чем в 3 раза.

Известен также способ -изготовления материалов для экспресс-анализа распределения энергии в сечении светового пучка путем нанесения фотоэмульсии на пленку f23.

При использовании такого материала после регистрации пучка необходимо проводить проявление и фотометрирование, 25

К недостаткам такого способа относятся использование остродефицитного серебра при изготовлении фото(эмульсии и потребность большого количества операций при использовании материала.

Для регистрации светового (лазерного) излучения известны также индикаторы, получаемые путем нанесения на бумагу-подложку мелкодисперсного порошка соли гексагидрата хлорида кобальта, который изменяет окраску с розовой на синюю при облучении световым пучком 3).

Однако такая индикаторная бумага имеет низкую чувствительность к иэ- 40 лучению широко применяемых мощных источников лазерного излучения на рубине и неодимовых стеклах вследствие слабого поглощения хлорида кобальта на длинах волн излучения этих 45 лазеров.

Наиболее близким к изобретению по технической- сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления индикаторной бумаги для регистрации светового излучения путем пропитки бумажной подложки водным раствором, содержащим хлориды меди, никеля и кобальта и последующей сушки. Этот способ предусматривает про- 55 питку бумажной подложки водным раствором, содержащим указанные компоненты при следующем соотношении, моль/л: хлорид меди 0,1, хлорид никеля 0,05, хлорид кобальта 0,05 141. 60

При пропитке подложки раствором с указанным соотношением хлоридов получают индикаторные бумаги с недиффере нци рован ным одноцвет ным характером индикации пучка, что снижа" 65 ет точность оценок распределения энергии по сечению, а также дает низкую чувствительность к излучению.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности регистрации.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления индикаторной бумаги для регистрации светового иэлу. ения путем пропитки бумажной подложки водным рараствором, содержащим хлориды меди, никеля и кобальта и последующей сушки, пропитку бумажной подложки осуществляют водным раствором, содержащим указанные компоненты в следующих количествах, моль/л: хлорид меди 0,12-0,60, хлорид никеля 1,5-4,0 и хлорид кобальта 0,6-2,5, а сушку ведут до массного соотношения хлориды металла: вода от 1:1,3 до 1:2.

При попадании на полученную этим способом индикаторную бумагу светового излучения, приходящегося на спектральный диапазон поглощения ии" дикатора, поглощенная энергия идет на перестройку структуры комплексов меди, никеля, кобальта, симметрия которых понижается от октаэдрической до тетраэдрической. При укаэанной перестройке резко изменяется спектр поглощения комплексов и, следовательно, окраска содержащей их бумаги. Поглощение светового излучения комплексами меди приводит к изменению окраски бумаги от светлозеленой до коричневой, комплексами никеля — от желтой до темно-зеленой, комплексами кобальта — от розовой до синей.

Соотношение солей в водном растворе позволяет получить дифференцированный цветовой отклик (т.е. зафиксировать все цветовые переходы) на изменение плотности мощности светового излучения, В результате точность измерений, производимая путем визуального сравнения цвета индикаторной бумаги с эталоном, повышается.

Для изготовления индикаторной бумаги готовят водные растворы, содержащие предельные (примеры 1,2), оптимальные пример 3) соотношение хлоридов меди, никеля и кобальта, и растворы, содержащие соотношение хлоридов, выходящие эа пределы, указанные в формуле изобретения (примеры 4,5), а,также раствор с соотношением хлоридов в соответствии со способом-прототипом (пример 6) .

Растворы готовят из хлоридов марок ч.д.а., х.ч,, жесткость воды и температура растворения болей несущественны. Растворы могут быть приготовлены и иэ хлоридов марки ч.

Приготовленными растворами пропитывают основу для электрохимической бумаги, массой 50 г/м, которую су1067115 шат до влажности 10-20%, а затем на нее наносят раствор карбоксиметилцеллюлозы 40 г/м и сушат повторно до соотношения в бумаге хлориды:вода

1:1,6.

Раствор карбоксиметилцеллюлозы наносят с целью стабилизации рабочих характеристик индикаторной бумаги, в частности достижения их независимости от влияния атмосферы.

Контроль за данным соотношением 10 может осуществляться визуально путем сравнения цвета индикатора с цветом эталона или фотометрически по спектрам отражения, Полученные бумаги подвергают ис- 15 .пытаниям путем облучения импульсным лазерам ГОС-300,Л = 1060 нм. Полученные результаты приведены в таблице.

Пределы выбранного массного соотношения в готовой бумаге хлоридов металлов и воды подтверждаются графиком (фиг. 1), на котором приведена зависимость изменения коэффициенТоВ отражения 4R от соотношения хло- 5 риды маталлов:вода.

Для построения графика готовят бумаги, полученные путем пропитки той же подложки, что и в примерах

1-6 водным раствором по примеру 3, т.е. содержащем, моль/л: хлорид меди 0,2,, хлорид никеля 2,0, хлорид кобальта 1,0 и имеющие разное соотношение хлориды солей:вода (Мм : Н 0) . Отражение измеряется на длине волны j} = 660 нм.

Зависимость чувствительности индикаторной. бумаги от концентрации хлоридов металла показана также на графиках.

На фиг. 2 приведен график зависи" 40 мости изменения коэффициента. отражения бумаги ВН от концентрации хлорида кобальта. Отражение измеряется на длине волны Л = 660 нм. График построен по результатам испытаний бу- 45 маг, пропитанных растворами различных концентраций С хлорида кобальта. На фиг. 3 приведен график зависимости изменения коэффициента отражения бумаги дй от концентрации 50 хлорида никеля. Отражение измерялось на длине волны Я = 430 нм. График построен по результата испытаний бумаг, пропитанных растворами хлорида никеля. 55

На фиг. 4 представлен график зависимости изменения коэффициента отражения бумаги М R от изменения концентрации хлорида меди в бумагах, пропитанных растворами 1,0 моль/л 60 хлорида кобальта и 2,0 моль/л хлорида никеля. Отражение измеряется на длине волны Я = 660 нм.

Как видно из графика, приведенно" го на фиг. 3, чувствительность инди- 65 каторной бумаги наиболее резко зависит от содержания хлорида меди в интервале 0,12-0,2 моль/л заявляемого диапазона. Для удобства осуществления тонкой регулировки содержания хлорида меди в заявляемом интервале приведена формула

CC СЕ = — In -"- о г 1-d связывающая чувствительность индикаторной бумаги и концентрацию хлорида меди. Здесь с(= (Рг -Р )/(Рг -Р ), Рг- Р - диапазон измеряемых плот» ностей мощности светового излучения (300-26 мВт/см ) наиболее чувствительной индикаторной бумаги, которая пропитана раствором хлорида меди концентрацией 0,2 моль/л, .P> - Р, -рабочий диапазон, F =

У 1

7,2 дмЗ/моль - экспериментальная константа, характеризующая поглощение регистрируемого излучения хлоридом меди, при содержании его в количестве 0,2 моль/л в водном растворе для гчопитки бумажной подложки, R 0 = 0,87 - экспериментальная константа, характеризующая отражение регистрируемого излучения индикатором, не содержащем хлорида меди.

Как видно из таблицы, предлага- .емый способ позволяет повысить чувствительность индикаторных бумаг в" 10 раз. Так, при облучении индикаторной бумаги, пропитанной водным раствором по примеру 3, при плотности мощности облучения 300 мВт/см изменение коэффициента отражения (чувствительность) возрастает по сравнению с прототипом (пример 6) с 5 до 52%, Нижний предел чувствительности Индикаторной бумаги, полученной известным способом (пример 6)

300 мВт/см, предлагаемым — 50 мВт/см, Чувствительность индикаторной бумаги повышается по всей спектральной о6ласти, где расположена полоса погло: щения меди (П) (Л = 600-1500 нм). аким образом, предлагаемый способ озволяет получить индикаторную бумагу сенсибилизированную как раз в том спектральном диапазоне, в котором излучают наиболее распространенные твердотельные лазеры на рубине (Л = 670 нм) и неодимовых (Я =

1060 нм) стеклах и кристаллах.

ИндикатОрная бумага, полученная с использованием предлагаемого способа, позволяет получить дифференцированный по цвету отклик на световое излучение в зависимости от плотности мощности и повысить точность измерений как абсолютных значений плотности мощности, так и относительного распределеиия мощности в поперечном сечении светового пучка.

При уточнении характера распределения энергии по сечению светового

1067115

Содержание ингредиентов в готовой бумаге, г/м

99 и/п

Содержание ингредиентов в водно растворе, моль/л

СиС>, ИiС1

СоС1

СиС> и С СоС>

24,0

15,0

0,72

2,5

4,0

0,12

3,6

9,0

3,6

0,6

1,5

0,6

12,0

6,0

1,2

1,0

2,0

1,8..

0,42

3i0

0,3

0,07

18,0

4,2

30,0

3,0

5,0

0,7

0,3

0,3

0,6

0 05

0,05

0,1

6 (прототип) Продолжение таблицы

Изменение коэффициента отражения бумаги аR в В иа А= 660 нм при плотности мощности облучения мВт/см

РР п/п, 150 200 250 300

100

32

15

22

20

40

52

34

22

31

6 (прототип) пучка может быть дополнительно про-. ведена запись спектра отражения индикаторной бумаги, подвергавшейся воздействию регистрируемого излучения.

Предлагаемая индикаторная бумага пригодна для экспресс-анализа плотности мощности световот:о излучения, поскольку суммарное время измерения исчисляется секундами и обладает преимуществом перед традиционными фотоматериалами, требующими длительной и трудоемкой обработки и содержащими остродефицитный материал — серебро.

Пленкообразующие покрытия, входящие в состав индикаторной бумаги, обеспечивают стабильность рабочих характеристик во времени и независимость от атмосферных воздействий °

10 фР

РЮ

Составитель Н. Хвостова

Редактор A. Долинич Техред A.Бабинец Корректор Г. Решетник

Закаэ 111бб/33 Тираж 379 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4