Способ измерения малых коэффициентов поглощения оптических материалов

 

Изобретение относится к области волоконной оптики и лазерной техники и может быть использовано для определения малых ( ) коэффициентов поглощения оптических материалов (в заданном спектральном диапазоне). Данное изобретение дополняет лазерную калориметрию процедурной калибровки поглощенной мощности монохроматического излучения, облучающего образец исследуемого материала, с помо1цью его злектрического нагрева, что повышает точность способа. Это достигается тем, что в образец вводится электрический нагреватель с диаметром, близким диаметру пучка монохроматического излучения и с известным электрическим сопротивлением, через который пропускают электрический ток заданной величины и измеряют при этом температуру образца. Далее по известной мощности злектрического нагрева с учетом соотношения температур образца при облучении его пучком монохроматического излучения и при электрическом нагреве определяют значение пог лощенной образцом мощности монохроматического излучения, по которой судят об искомом коэффициенте. 4 ил. СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (50 4 (01 N 21/85

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3895916/31-25 (22) 14.05.85 (46) 28.02.87. Бюл. У 8 (71) ЛГУ им. А.А.Жданова (72) В.В.Берцев, В.А.Караваев, З.И.Канчиев и В.М.Шрайбер (53) 551.508 (088.8) (56) Pinnow D.A., Rich Т.С. Development of à calorimetric method for

making precision optical absorption

measuvements. Аррl. Opt. 1973, v. 12, В 5, р. 984 — 992.

Авторское свидетельство СССР

В 811121, кл. С 01 N 21/85, 1978. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПОГЛОЩЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к области волоконной оптики и лазерной техники и может быть использовано для определения малых (< 10 см ) коэффициентов поглощения оптических материалов (в заданном спектральном диапазоне).

Данное изобретение дополняет лазерную калориметрию процедурной калибровки поглощенной мощности монохроматического излучения, облучающего образец исследуемого материала, с помощью его электрического нагрева, что повышает точность способа. Это достигается тем, что в образец вводится электрический нагреватель с диаметром, близким диаметру пучка монохроматического излучения и с известным элекФ трическим сопротивлением, через который пропускают электрический ток заданной величины и измеряют при этом температуру образца. Далее по известной мощности электрического нагрева с учетом соотношения температур образца при облучении его пучком монохроматического излучения и при электрическом нагреве определяют значение поглощенной образцом мощности монохроматического излучения, по которой судят об искомом коэффициенте. 4 ил.

Изобретение относится к электронной оптике и лазерной технике и может быть использовано для определения малых ("- 10 см ) коэффициентов поглощения оптических материалов (в задан- 5 ном спектральном .диапазоне).

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг.1 изображены кривые нагрева и остывания образца исследуемого оптического материала; на фиг.2— образец с электрическим нагревателем, введенным цо оси пучка монохроматического излучения, об>лучающего образец; на фиг.3 — образец с расположением нагревателя и оси пучка монохроматического излучения симметрично точки измерения температуры образца; на фиг.4 — устройство, реализующее предлагаемый способ.

Сущность изобретения состоит в следующем. Проходя через образец 1 исследуемого оптического материала пучок излучения мощностью P от источника 2 частично поглощается в нем, вызывая его нагрев. Величина потерянной излучением мощности Ра с помощью известных соотношений связана с коэффициентом поглощения оптического материала следующим соотношением:

I1-Rl I 1-1- д I

P P — -- — — — -- —— а 1 . 1-сс ю где 1 — длина образца;

R - коэффициент отражения образца;

06 - коэффициент поглощения образца.

В случае малых поглощений, когда 1 4+ 1, выражение упрощается: 40

Р =Р lg,1.

Следовательно, для определения величины еС достаточно, зная 1 и Р, измерить Р,„.

Для нахождения Рс, измеряют и реги- 45 стрируют кривую изменения температуры Т образца 1 (фиг.1) во времени по формуле

Т0> где Т вЂ” температура окружающей сре- 5р дыу

Т вЂ” температура образца 1, установившаяся в результате его нагрева под действием пучка монохроматического излучения 55 от источника 2 (лазерного).

Для калибровки поглощенной образцом 1 мощности излучения в образце

-просверливают отверстие и вводят в

92 Z него электрический нагреватель 3 в виде стержня с диаметром, близким к диаметру пучка монохроматического излучения, и с известным электрическим сопротивлением. Пропускают через него электрический ток заданной величины от источника 4 питания, измеряют температуру образца, например, термопарой 5, и регистрируют кривую изменения температуры дТ образца в эh результате нагрева его электрическим нагревателем 3 (фиг.1). Так как мощность Р.„ выделяемая нагревателем 3, Э > известна, то для определения мощности (т.е. для калибровки мощности), поглощаемой образцом при облучении, необходимо определить соотношение дТ/b,T „ и с учетом P „ по формуле ! дТ

Р =Р „ — — определить значение калибдТэп руемой мощности, по которой определяется искомый коэффициент поглощения оптического материала из формулы

Ра

При этом возможны два варианта введения нагревателя в образец. В первом варианте (фиг.2) ось нагревателя 3 совпадает с осью пучка излучения. В этом случае последовательность операций в процессе измерений следующая. Сначала производится регистрация кривой изменения температуры образца дТ (нагрев и охлаждение) под действием монохроматического излучения источника 2, затем в образце просверливается отверстие, вводится нагреватель 3 и производится регистрация кривой ЬТ „ при электрическом нагреве, Во втором варианте (фиг.3) отверстие для нагревателя просверливается и нагреватель 3 вводится в образец заранее, с таким расчетом, чтобы ось нагревателя и ось пучка монохроматического излучения располагались симметрично относительно точки измерения температуры. В этом случае можно производить калибровку .как до, так и после нагрева образца монохроматическим излучением, не меняя положения образца I.

При реализации способа (фиг.4) образец I исследуемого материала по1 мещался в кювету 6. Мощность излучения, прошедшего через кювету с образцом, регистрировалась измерителем

7 мощности, ЗДС термопары 5, например, нановольтметром 8, а запись изменения температуры во времени hT u Т производилась на потенциометз ре 9.

12935

Формула изобретения

1. Способ измерения малых коэффициентов поглощения оптических материалов путем измерения температуры образца этого материала при облучении его пучком монохроматического излуче- 10 ния и калибровки поглощенной образцом мощности монохроматического излучения, по которой судят об искомом параметре, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, 15 калибровку поглощенной образцом мощности монохроматического излучения осуществляют путем пропускания электрического тока заданной величины через введенный в образец электрический20 нагреватель в виде стержня с диаметром, близким к диаметру пучка монохроматического излучения, н с изве92 4 стным электри еским сопротивлением, измерения при. этом температуры образца и определения соотношения температур образца при облучении его пучком монохроматического излучения и при электрическом нагреве, с учетом которого по мощности электрического нагрева определяют значение поглощенной

Ъ образцом мощности монохроматического излучения.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— и и с я тем, что пропускают электрический ток через электрический нагреватель, введенный в образец по оси пучка монохроматического излучения.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что пропускают электрический ток через электрический нагреватель, введенный в образец симметрично оси пучка монохроматического излучения относительно точки измерЬния температуры образца.

g 74

1293592 ение

Составитель С. Непомнящая

Техред M.Коданич Корректор M.Ñàìáoðñêàÿ

Редактор А.Ревин

Заказ 377/46 Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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