Способ измерения показателя преломления ионизированных газовых сред

 

3I5lG0

Союз Соеетскик

Содиапиетичесних

Реопубпин

Зависимое от авт. свидетельства ¹

ЧПЕ, 6 01п 21, 00

Заявлено 31,111.1970 (¹ 1420934,26-25) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 28.VII.1972. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания }8Л 111.}972

Комитет по делам изобретени!! и 0TNpIITH}} при Оовето Миинетеее

ЕЕЕР

УДК 533,9,08(088.8) КСОЮЗНАЛ

Авторы изобретения

Л. H. Пятницкий и В. В. Коробкин

Заявитель

Энергетический институт им, Г. М. Кржижановского

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗА1 ЕЛЯ П Р ЕЛОМЛ ЕН ИЯ

ИОНИЗИРОВАННЫХ ГАЗОВЫХ СРЕД

Йзобретение относится к способам измере ния показателя преломления ионизированиых газовых сред путем лазерной многолучевои интерферометрии.

Известен способ измерения показателя преломления ионизированных газовых сред путем иропускания лазерного излучения через интерферометр с резонатором, частично заполненным исследуемой средой, и определения смещения кривой пропускания интерферометра в пределах одного максимума.

Недостаток известного способа заключается в том, что он обеспечивает точное, в пределах одного максимума пропускания, измерение показателя преломления только на одной зондирующей частоте. Однако при частично ионизированной газовой среде нужно одновременно определить несколько параметров плазмы, таких как концентрация электронов, ионов, нейтральных атомов или молекул и др.

Для этого необходимо измерять дисперсию показателя преломления, т. е. показатель преломления на нескольких частотах, и при этом в течение длительного времени.

Целью изобретения является обеспечение измерения дисперсии показателя преломленияия при сохранении высокой точности измерений на каждой частоте в широком временном интервале.

ЦЕЛЬ дОСтИГастея тСМ, Ч ГО ИЗЛу )СИИс ЛЫзсра гснсpilp) юl Одиоврсмс!1ИО иы неско«и>) нх частотах jli0 шс.i) опредсляемых параметров ио)п)зироваиной срсды), поддерживают !10C1 05! Iiilblм НРОНУ СКаИИС lliiТЕР!РС})0:(IСТРЫ iill

Одной из асгОт, иочещаюг b рс. Оиыгор lillтерферометра )и.»1;iddepd) элсчс !т из Всщсс)ва с за>мстнои дисперсией и, мсн))я lilipdметры этого вс!цсства, дооива!отея иример10 ИОГО Вьшолисliil)! У слОВ 15) Рсз01!зисы Ikd остыльных раоочнх чыстотах, о«ле )сг0 измс})5110т изменс)1ия Iij)011) сl ания интер!})с})Омс г})ы на этих частогых, Ооусловл«ишыс измсисии) ми в lice.(leä)J e)Io}I срсде.

}з Для 0000! с -.сн((5! ВОООходи )101! т О liioe гll 113мер«ни!! ОднОВ})с чсlllio ны ьссх })ыООчих чыс10 тах в тсчсиис дл.))с«!ьиого вр. xicIIII из. !у 10 (1(с лазера Iid однои из чистот г„-, ирошсдшсс ч.})сз интер!ЬсрОмс!}), нынрdВ.lя!01 В cllcгсму

0Î})dTНОИ Ci)5kJJI, С 1>O (IOlllblO КОТОРОИ 1)ОДДС}>ЖИВаlОТ IIOCTi))III(ii IIPOiih e!iilllile IIIITCPI})C})Oз)ст})а и> cлсдовы гс«!ьно, относитсль!!ыс oil l"11. чес!>шс дл)шы лазсры и ин гср(})сромсгры иа

ДЫННОИ ldCTOTO Г >. Г!3:ЧСИСНИС 0 i IIOClli«.IЬНЫХ

25 ÎIITIIЯ(. .С! их J,c!>!(! .(Iызсра и.lи иll гсрфсpuмс1})ы, Вызванное иаразитныхш ис«гыон«!ьнос!5!м>! или иззlенен}1я)!и В исслсду счои «j)c, )õ> комlIeIIcèðóþT с помощью сист мы Обратиои связи, изз!сияя гсо;(1стричсску 10 длину иит(. j)

30 ферометра. Так как паразитныс исстыбиль

315100

Предмет изобретения

Составитель Ь, Кононов

Текред Л. Куклина

Корректор Г. Запорожец

Редактор T. Орловская

Заказ 2544/10 Изд. _#_o 1094 Тираж 406 Подписное

ЦИИИПИ 1<очнтета по делаги изобретений и открытий прп Совете Министров СССР гМосква, К-35, Раушская наб,, д. 4, 5

Типография, пр. Сапунова, 2 ности не имеют дисперсии, то система обратной сВязи аВтоматически компенсирует изменения относительных оптических длин лазера н интерферометра, вызванные паразитными нсстабильпостями, не только па частоте о и па всех рабочих частота. . v Если в исследуемой среде на длине 1 изменения показателя преломления на частотах у, составляют Ли;, то изменения оптических длин интерферометра на этих частотах равны lAn,.

Однако система обратной связи изменяет геометрическую длину интерферометра на величину — /Лп;. Поэтому результирующее изменение оптических длин интерферометра на частотах тк окажетсЯ Равным 1(Ъг; — An,)1, Наличие дисперсии в исследуемой среде, когда Лп; неодинаковы и An; AnÄ ooecrteчивает различные изменения пропускания иптерферометра на разных рабочих частотах.

Эти изменения регистрируют, и по ним определяют значения показателя преломления на выбранных частотах.

Данный способ дает возможность проводить измерения в широком временном интервале, поскольку никаких ограничений на систему обратной связи не накладывают и с ее помощью компенсируют паразитные нестабильности на всех рабочих частотах в течение длительного времени.

Важным условием проведения измерений является совпадение мод лазера с максимумами пропускания интерферометра (т. е. выполнение условия резонанса) а всех частотах генерации лазера. При измерениях известным спсобом это условие легко выполнимо.

В случае многочастотной генерации условие резонанса выполняют одним из двух способов, Наиболее простой способ заключается

В Toil, что в резонатор интерферометра вводят элементы вещества, каждый из которых имеет аномальную дисперсию на одной из рабочих частотах. Меняя длину этих элементов, выполняют условие резонанса отдельно на каждой из частот. Лномальная дисперсия ухудшает добротность резонатора интерферометра из-за повышенного поглощения излучения.

Допустимо также применение для обеспечения резонанса одного элемента из вещества, lo обладающего обычной дисперсией в области генерируемых лазером частот. В этом случае, меняя длину элемента, добиваются выполнения условия резонанса одновременно на каждой частоте приближенно, с точностью до

15 полуширины аппаратной функции интерферометра.

20 Способ измерения показателя преломления ионизированных газовых сред путем пропускания лазерного излучения через интерферометр с резонатором, частично заполненным исследуемой средой, например плазмой, и определения смещения кривой пропускания интерферомстра в пределах одного максимума, отличающийся тем, что, с целью измерения дисперсии показателя преломления среды, излучение лазера генерируют одновременно

ЗО на нескольких частотах, поддерживают постоянным пропускание интерферометра на одной частоте, помещают в резонатор интерферометра дополнительное тело с заметной дисперсией и, меняя параметры этого тела, 55 добиваются примерного выполнения условия резонанса на всех рабочих частотах, после чего измеряют изменение пропускания интерферометра на этих частотах, вызванные изменениями в исследуемой среде.