Способ измерения интенсивности света

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ СВЕТА, включающий облучение актинометрического вещества исследуемым потоком излучения и измерение концентрации одного из образовавшихся веществ, по которой судят об интенсивности излучения, отличающийся тем, что, с целью расширения спектрального диапазона измерений и повьпиения точности в спектральной области поглощения фтора , в качестве актинометрического ; вещества используют монофторвд хлора C1F, после облучения указанного вещества исследуемым пучком излучения его дополнительно зондируют пучком излучения с длиной волны 210 нм, а концентрацию образовавшегося в результате облучения монофторида хлора :С1 исследуемым пучком излучения трифторида хлора CIF, определяют по поглощению зондирующего (Л пучка.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (!!!

4(5!) С 01 У 1/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ7ИЙ (21) 3663918/24-25 (22) 18. 11.83 (46) 23.04.85. Бюл. Р 15 (72) Н.Ф.Чеботарев (53) 535. 24 (088.8) (56) 1. Дж. Калверж, Дж. Питтс

Фотохимия. И., "Мир", 1968, с. 615 °

2. Химия плазмы. Сб. статей под ред. Б.И.Смирнова. Вып. 2. N. °

Атомиздат, 1975, с. 49 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВЫОСТИ СВЕТА, включающий облучение актинометрического вещества исследуемым потоком излучения и измерение концентрации одного из образовавшихся веществ, по которой судят об интенсивности излучения, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения спектрального диапазона измерений и повышения точности в спектральной области поглощения фтора, в качестве актинометрического . вещества используют монофторид хлора

С1Р, после облучения указанного вещества исследуемым пучком излучения его дополнительно зондируют пучком излучения с длиной волны 210 нм, а концентрацию образовавшегося в результате облучения монофторида хлора:С1р исследуемым пучком излучения трифторида хлора С1Р определяют по поглощению зондирующего пучка.

1151833

Изобретение относится к фотометрии, актинометрии и может быть использовано для определения интенсивности импульсных источников цвета в УФ области, для измерения параметров световых источников, применяемых для накачки оптических квантовых генераторов, для определения облученности лазерного объема, например, в хймических фтор-водородных лазерах. 10

Известен способ измерения интенсивности света и облученности объема путем химических газовых актинометров, заключающийся в том, что в исследуемый объем помещают газообраз- 5 ное соединение или смесь газов, которые при действии света либо изме) няют физические свойства, либо в результате фотолиза в газе происходят химические реакции. Степень из- 20 менения свойств или глубина протекания реакций зависит от интенсивности света или от облученности объема. В дальнейшем, после прекращения действия света, определяют 25 .изменения физических параметров или

;свойств (например, давления в сосуде) или определяют концентрацию компонент, появившихся в результате реакций. Если известен квантовый I выход образования той или иной компоненты " продукта реакции, то можно вычислить количество фотонов, прошедших через объем, т.е. найти интенсивность света. При этом измерение является абсолютным (1) .

Основными недостатками этого способа является узкий спектральный диапазон измерения и низкая точность измерения интенсивности широкополос- 4> ного источника света в области спектра, отличной от области спектра поглощения актинометра. Это обусловлено тем, что каждое из известных соединений применяемых для актино 45

tt Il метрии, поглощает свет в своеи узкой области спектра. Эта область спектра не всегда совпадает с измеряемой, что является источником погрешности измерения. Способ практически не пригоден для определения интенсивности источника света с полосой испускания более широкой, чем полоса поглощения вещества, используемого для актинометрии.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ измерения.интенсивности света, включающий облучение актинометрического вещества исследуемым потоком излучения и измерение концентрации одного из образовавшихся веществ,.по которой судят об интенсивности излучения.

Способ заключается в том, что в кювету помещают ацетон при давлении

50 тор и 125 С. Затем ацетон подверо гают фотолизу, в результате которого образуются соединения, в том числе СН и CQ причем квантовый выход СО равен единице (Ф о = 1).

Количество СО определяют физическими (например, по его парциальному давлению) или химическими методами.

Интенсивность света определяют по количеству СО. Полоса поглощения ацетона находится в области 250

320 нм (2J .

Недостатками известного способа являются низкая точность измерения интенсивности широкополосного источника света в области спектра, соответствующей поглощению фтора. Как известно, максимум поглощения фтора находится в области 274 нм. В то же время максимум полосы поглощения ацетона лежит в области 285 нм. Поэтому, применяя в качестве актинометра фотолиз ацетона,.получают погрешность измерения, так как интенсивность света в области УФ излучения неравномерна по спектру. Применение-светофильтров для коррекции спектрального состава источника сопряжено с трудностями и также приводит к погрешностям измерения из-за невозможности точной калибровки пропускания светофильтров. Недостатком является также малый спектральный диапазон измерения. Спектр поглощения ацетона. лежит в интервале

250-320 нм,поэтому способ неприменим для измерений интенсивности источника света в области, не лежащей внутри этого диапазона.

Кроме того, при использовании ацетона в качестве актинометрического газа необходимо соблюдать температурный режим, поскольку Ф =1 только при 1 > 125 С. Это увеличио вает затраты на проведение измерений.

Определение продукта фотолиза СО также является трудоемкой операцией.

Таким образом, известный способ не достаточно точен, трудоемок в

3 1151 исполнении и имеет малый спектральный диапазон измерения.

Цель изобретения — повышение точности определения интенсивности . света в области поглощения фтора и расширение спектрального диапазона измерения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения интенсивности света, включающему 10 облучение актинометрического вещества исследуемым потоком излучения и измерение концентрации одного из образовавшихся веществ, по которой судят об интенсивности излучения, в качестве актинометрического вещества используют монофторид хлора

C1F после облучения указанного вещества исследуемым пучком излучения его дополнительно зондируют пучком излучения с длиной волны 210 нм,а концентрацию образовавшегося в результате облучения монофторида хлора C1F исследуемым пучком излучения трифторида хлора С1Р опреде- 25 ляют по поглощению зондирующего пучка.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

В исследуемый объем (например, в лазерную кювету) напускают моно-. фторид хлора, затем освещают его источником -.света, После этого через объем пропускают зондирующий пучок света с длиной волны 210 нм и по его ослаблению определяют концентрацию C1F, образовавшегося при фотолизе C1F, по которой определяют искомую интенсивность света, например в области длин волн поглощения 4О фтора. Спектральный диапазон поглощения C1F находится в области от вакуумного УФ до 320 нм, -т.е. значительно шире, чем у ацетона. Из этого следует, что фотолиз можно использо- 45 вать в качестве актинометра также и в вакуумном УФ (при наличии соответствующей спектральной аппаратуры).

При фотолизе C1F происходят следующие реакции: 50

Сlг + hg Cl + Fi

F + ClF Сlг

Cl + C1F -- Cl + F

F + ClF — ClF,Из схемы видно, что квантовый выход ClF равен 1. Таким образом, определив концентрацию ClF, можно

833 4 найти интенсивность света. Вещество

ClF, — стабильный газ, максимум полосы поглощения которого 210 нм, поэтому его концентрацию определяют спектрофотометрическим способом IIo ослаблению пучка света с длиной волны 210 нм.

Практическая реализация способа осуществляется на установке, состоящей из импульсного источника света, отражателя-концентратора света, стандартного спектрофотометра типа

"Specord" В кювету из оптического кварца L = 10 см И = 2 см напускают C1F до давления 0,45 ата, затем помещают ее в спектрофотометр и записывают спектр поглощения в области 210 нм (фон) . После этого кювету устанавливают в отражательконцентратор на место лазерной кюветы и освещают однократным импульсом света. В качестве источника используют кварцевую трубку Ф = 9 мм, 80 см, наполненную ксеноном при давлении 50 тор. Электродами служат нержавеющая сталь и вольфрам. Через трубку пропускают импульс тока от конденсатора емкостью 3 мкф, заряженного до ч0 кВ. После облучения кювету снова помещают в спектрофотометр и записывают спектр поглощения в области 210 нм. Затем по поглощению в этой области определяют количество образовавшегося ClF u вычисляют интенсивность света по соотношению (1). Измеренное количество C1F равно 1,22 тор, что соответствует разложению 03365Х исходного

G1F.

Найдейное количество фотонов 2, прошедших через единичный объем, равно 3,1 10 1/см . Полученные

}7 данные использованы при разработке импульсных источников света и хорошо коррелизовали с косвенными данными, полученными другими способами.

Приведенные -данные давления CIF

I 4 геометрических размеров измеритель- . ной ячейки и другие не являются критичными при использовании способа. Важно лишь, чтобы при спектрофотометрических измерениях была реализована оптически неплотная среда.

Предлагаемый способ имеет более высокую точность измерения интенсивности света в области длин волн поглощения фтора, что является важным при определении параметров сис1151833

Составитель C.Ãîëóáåâ

Редактор Е.Лушникова Техред А.Бабинец Корректор Л.ПилипЕнко

Заказ 2311/31 Тираж. 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 тем накачки химических фтор-водород- ных лазеров, более широкий спектральный диапазон измерения, от вакуумного УФ до 320 нм; способ менее трудоемок, так как не требуется соблюдать температурный режим и использовать химические методы определения продуктов реакции.

Таким образом, предлагаемый сггособ позволяет измерять интенсивность света в более широком диапазоне спектра. Способ также позволяет с большей точностью измерять интенсивность источников света в области спектра, соответствующей поглощению фтора, что очень важно при разработке и исследовании Фтор- водородных химических лазеров. Экспрессность способа позволяет сократить затраты

10 на проведение таких исследований.