Устройство для регистрации изменений показателя преломления

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ИЗМЕНЕНИЙ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ, содержащее источник когерентного излучения) расположенные последовательно по ходу излучения полупрозрачное зеркало, первое поворотное зеркало, первый расширитель пучка и регистратор и расположенные по |ходу отраженного от полупрозрачного зеркала пучка второе поворотное зеркало, второй раониритель и рассеиватель , о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены второе и третье полупрозрачные зеркала, оптическая система, Д1 афрагма и фотоприемник, причем второе полупрозрачное зеркало установлено с возможностью поворота между первым полупрозрачным зеркалом и г|ррвым поворотным зеркалом, третье полупрозрачное зеркало установлено с возможностью поворота между первым полупрозрачным зеркалом и вторым поворотным зеркалом, оптическая система расположена так, что ее фокальная плоскость проходит через точку пересечения отраженных от второго и третьего-полупрозрачных зеркал пучков , а диафрагма и фотоприемник рас-. S положены последовательно, за оптиче ской системой. 00 ийи 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩ4АЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5П 01 N 21/45

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ

) (211 3535526/18-25

)(22) 11.01.83 (46) 23.03..84. Бюл. Р 11 (72) А.С.Немченок, A.К:Полонин и И.В.Шатохин (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро с опытным производством Минского радиотехнического института (531 535.24(088.8 l (56) 1. Кудрин A.В. Голография и деформация металлов. M., "Металлургия", 1982, с. 83

2. Голография. Методы и аппаратура. Под ред. В.М.Гинзбург и Б.Н.Степанова. М., "Советское радио", 1974, с. 252 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ

ИЗМЕНЕНИЙ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ, содержащее источник когерентного излучения, расположенные последовательно по ходу излучения полупрозрачное зеркало, первое поворотное зеркало, первый расширитель пучка

„.Я0„„1 8 48 А и регистратор и расположенные по

)ходу отраженного от полупрозрачно го зеркала пучка второе поворотное зеркало, второй расширитель и рассеиватель, о т л и ч а ю щ е е с. я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены второе и третье полупрозрачные зеркала, оптическая система, диафрагма и Фотоприемник, причем второе полупрозрачное зеркало установлено с возможностью поворота между первым полупрозрачным зеркалом и щэрвым поворотным зеркалом, третье полупрозрачное зеркало установлено с возможностью поворота между первым полупрозрачным зеркалом и вторым поворотным зеркалом, оптическая система расположена так, что ее фокальная плоскость проходит через точку пересечения отраженных от второго и третьего. полупрозрачных зеркал пучков, а диафрагма и фотоприемник расположены последовательно за оптической сйстемой.

4Р

laaaL ам

Об

СЮ

1081483

5 х е10

Изобретение относится к области контроля и измерения показателя пре ломления оптически прозрачных объек тов и может быть использовано при исследовании аэродинамических потоков, при диагностике плазмы, при ис следовании тепловых потоков и други исследованиях, требующих контроля и измерения изменений показателя пр ломления.

Известно интерференционное устройство голографической регистрации фазовых неоднородностей оптически прозрачных объектов, содержащее оптическую схему деления светового потока по волновому фронту, причем в опорный пучок введены линза и отклоняющая призма, с помощью которых опорный пучок. фокусируется в некоторую область исследуемого объема, принимаемую за начало отсчета интерференционньх полос 1 3. 20

Недостатком устройства является. .невозможность измерения значений показателя преломления в локальных точках исследуемого объекта, хотя устройство позволяет производить измерения относительного показателя преломления для различных областей исследуемого объекта.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст- 30 ройство для регистрации изменения показателя преломления, содержащее источник когерентного излучения, расположенные последовательно по хо- ду излучений полупРозРачное зеРкало, 35 первое поворотное зеркало, первый расширитель пучка и регистратор и расположенные по ходу отраженного от полупрозрачного зеркала пучка второе поворотное зеркало, второй расширитель и рассеиватель 1.23. 40

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения изменения показателя преломления в исследуемом объекте.

Целью изобретения является повы- 45 ,шение точности измерений изменений

I показателя преломления.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее источник когерентного излучения, расположен- 50 ные последовательно по ходу излучения полупрозрачное зеркало, первое поворотное зеркало, первый расширитель пучка и регистратор и расположенные по ходу отраженного от полупрозрачного зеркала пучка второе поворотное зеркало, второй расширитель и рассеиватель, дополнительно введены второе и третье полупрозрачные зеркала, оптическая система, диафрагма и фотоприемник, причем второе полупрозрачное зеркало установлено с воэможностью поворота между первым полупрозрачным зеркалом и первым поворотным зеркалом, третье полупрозрачное зеркало установлено с возмож- 65 костью поворота между первым полупрозрачным зеркалом и вторым поворотным зеркалом, оптическая система расположена.так, что ее фокальная плоскость проходит через точку пересечения отраженных от второго и третьего полупрозрачных зеркал пучков, а ди- . афрагма и фотоприемник расположены последовательно эа оптической системой.

Устройство позволяет производить одновременную регистрацию изменений показателя преломления как во всем исследуемом объекте, так и в задан.— ной локальной точке, которая используется как характерная точка при определении изменений показателя преломления в исследуемом объекте.

На чертеже приведена схема устройства для регистрации изменений показателя преломления оптически прозрачных объектов.

Устройство содержит источник 1 когеоентного,излучения, первое 1 и второе 3 полупрозрачное эеркала,первое поворотное зеркало 4, первый расширитель 5 излучения от полупроз- рачного зеркала 2 пучка излучений, третье полупрозрачное зеркало б, второе поворотное зеркало 7, второй расширитель 8 излучения, рассеиватель 9, регистратор 10, оптическую систему 11, диафрагму 12 и фотоприемник 13.

Устройство работает следующим образом.

Пучок излучения от источника 1 попадает на первое полупрозрачное .зеркало 2, которое делит его на два пучка опорный и объектный,, Опорный пучок проходит сквозь второе полупрозрачное зеркало 3, переотражается от первого поворотного зеркала

4, расширяется первым расширителем 5 иэлучейия и попадает на регистратор

10. Объектный пучок проходит сквозь третье полупрозрачное зеркало б переотражается от второго поворотного зеркала 7, расширяется вторым расширителем 8 излучения, проходит рассеивающий элемент 9, исследуемый объект и попадает на регистратор 10. 8

I плоскости регистратора 10 объектный и опорный пучки излучения интерферируют, образуя интерференционную картину, которая и регистрируется регистратором 10. При этом имеется однозначное соответствие между точками исследуемого объекта, помещенного на пути объектного пучка из- лучения, и точками интерференционного поля. При изменении показателя преломления в исследуемом объекте на фоне зарегистрированной на регистраторе интерференционной картины наблюдается смещение интерференционных полос на величину дЕ, равную д! = — (1 - п)о, (1)

1081483

Составитель С. Голубев

Редактор В. Данко Техред T.äóáèí÷àê Корректор N. шароюи

Заказ 1537/36 Тираж 823. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где А — смещение интерференционной полосы геометрическая длина пути пучка излучения через исследуемый объект; длина волны пучка излуче 5 ния., n — показатель преломления исследуемого объекта; д" — расстояние между максимумом интерференционных полос.

Для определения количественного значения изменений показателя преломления измеряют положение некоторой характерной точки в системе ии- 15 терференционных полос. Для этого два зондирующих пучка, образованных вторым.и третьим полупрозрачными зеркалами 3 и б, направляются в определенную точку исследуемого объ- 2О екта. Этой точкой может быть локальная неоднородность в исследуемом объекте.

При .пересечении два зондирующих: пучка интерферируют, при этом интер- 25

Ференционная картина возникает за счет разности оптических путей двух зондирующих пучков излучения, прошедщих через исследуемый объект. Причем, если на пути одного из этих пучков, оказывается оптическая неоднородность, то смещения полос интерферен ционной картины обусловлены отличием показателя преломления оптической неоднородности от показателя преломления исследуемого объекта. 35

Оптическая система 11, сфокусированная в точку пересечения. двух зондирующих пучков излучения, выделяет иитерференционную картину, образовавшуюся в точке пересечения пуч- 4Q

Ков ° Выделенная интерференционная картина с помощью этой же системы проецируется на фотоприемник 13.

Причем перед фотоприемником установлена диафрагма 12, с помощью êîéîрой из интерференционной картины вырезается часть интерференционной поЛосы, интенсивность которой и преобразуется фотоприемником 13 в электрический сигнал. Диаметр отверстия диафрагмы 12 и его расположение в поле интерференционной полосы выбирается исходя иэ условия наиболее точной регистрации смещения интерференционной полосы относительно диафрагмы 12. При,изменении показателя преломления в оптической неоднородности происходит смещение интерференционной полосы относительно отверстия диафрагмы 12 и соответственно,изменение интенсивности излучения, поступающего на фотоприемник 13.

Связав количественное значение изменения показателя преломления в точке пересечения зондирующих пучков излучения с системой интерференционных полос(, которая имеется на регистраторе 10, получаем не только качественную картину распределения изменений показателя преломления в исследуемом объекте, но и точное количественное значение этого распределения. При этом возможность вращения второго и третьего полупрозрачных зеркал 3 и б позволяет измерять относительные изменения пока зателя преломления в любой точке исследуемого объекта, что очень существенно при различных исследованиях аэродинамических потоков, плазмы, неоднородных прозрачных сред..

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность изменения показателя преломления в исследуемом объекте за счет использования фотоэлектронной регистрации изменений показателя преломления в определенной локальной точке, которая используется в качестве точки отсчета при определении изменений показателя преломления во всем исследуемом объекте по кнтерферограмме этого объекта.