Способ определения распределения плотности газа

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ГАЗА, включающий пропускание через исследуемую среду двух пучков электромагнитного излучения при частотах, близких к частотам атомных переходов в исследуемой среде , отличающий с я тем, что, с целью определения распределения локальной плотности газа малых концентраций, формируют пучок возбуждающего электромагнитного излучения с циркулярной поляризацией, под углом к нему формируют пучок плоскополяризованного зондирующего электромагнитного излучения, осуществляют пространственное перекрытие возбуждающего и зондирующего излучения, причем при переходе от одной точки к другой сохраняют постоянным угол между пуч- § ками возбуждающего и эондируницего 1 излучений.. К//

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 3(ЮС 01 N 21 21 (1 (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21 ) 2852011/18-25 (22) 14.12.79 (46) 15.12. 83. Бюл. Р 46 (72) Г.Г.Адонц, А.Ж.Мурадян, Й.А.Папазян, С.A.Агаджанян и P.Æ.Õà÷àòðÿí (71) Научно-исследовательский институт физики конденсированных сред

Ереванского государственного университета (53) 535. 8 (088. 8) (56 ) 1. "Методы исследования плазмы" под ред. В.Лотхе-Хольтгревена, "Мир", N., 1971. . 2. Зайдель А.Н., Островская Г.В.

"Лазерные методы исследования плазмы", "Наука", Л., 1977. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ГАЗА, включающий пропускание через исследуемую среду двух пучков электромагнитного излучения при частотах, близких к частотам атомных переходов в исследуемой среде, отличающий с я тем, что, с целью определения распределения локальной плотности газа малых концентраций, формируют лучок возбуждающего электромагнитного излучения с циркулярной поляризацией, под углом к нему формируют пучок плоскополяризованного зондирующего электромагнитного излучения, осуществляют пространственное перекрытие возбуждающего и зондирующего излучения, причем при переходе от одной точки к другой сохраняют постоянным угол между пуч- @

Р ками возбуждакщего и зондирующего излучений.

849 855. Изобретение относится к области диагностики плазмы, в частности, определения распределения плотности остаточного газа в плазме, оно может быть также использовано для определе-, ния плотности компоненты газа в газо- 5 вой смеси.

Существует целый ряд лазерных способов для диагностики плотности атомов в плазме (1) .

Это способы, основанные на иссле- 10 довании рефракции плазмы — теневые способы, обычная и голографическая интерферометрия, а также спектроскопические способы — абсорбционная спектроскопия, способ резонансной флуоресценции.

При абсорбционных исследованиях информация о параметрах плазмы получается по измерению поглощения зондирующего сигнала, просвечивающего плазму.

При этом необходимо отделить излучение просвечивающего источника от собственного свечения плазмы, что приводит к ухудшению точности измерений из — за уменьшения отношения сигнал/шум. Недостатком этого способа является также то, что полученная информация является интегральной по направлению распространения сигнала. Переход к локальным характе- 30 ристикам осуществляется путем достаточно громоздких вычислений, причем точность полученных локальных значений оказывается ниже точности, с которой измеряются исходные экспериментальные данные.

Наиболее близким техническим решением можно считать способ определения распределения плотности газа, включающий пропускание через иссле- 40 дуемую среду двух пучков электромагнитного излучения при частотах волн, близких к частотам атомных переходов в исследуемой среде P2) .

Недостатком данного способа явля- 45 ется то, что определяется не локальное распределение плотности газа малых концентраций, а интегральная (по направлению распространения

r:ó÷êoâ) плотность атомов.

Целью изобретения является определение распределения локальной плотности газа малых концентраций.

Это достигается тем, что формируют пучок возбуждающего электромагнитного излучения с циркулярной поляризацией, под углом к нему формируют пучок плоскополяризованного зондирующего электромагнитного излучения, осуществляют пространственное перекрытие возбуждающего и зон- 60 дирующего пучков в выбранной точке среды, измеряют угол поворота плоскости поляризации выходящего зондирующего излучения, причем при переходе от одной точки к другой, охраняют постоянным угол между пучками возбуждающего и зондирующего излучений.

Схема установки, на которой можно проводить измерения по определению распределения локальной плотности газа (в плазме или в смеси газов) предлагаемым способом, приведена. на чертеже, где: лазер на красителе -1; поляризатор — 2; полупрозрачное зеркало — 3; исследуемая среда — 4; четверть-волновая пластинка — 5; зеркало — б; анализатор — 7; фотоприемники — 8 и 9, двухлучевой запоминающий осциллограф — 10.

Излучение лазера на красителе 1 линейно поляризуется поляризатором

2; часть излучения (зондирующий пучок), проходя через полупрозрачное зеркало 3, направляется в исследуемую среду 4 (плазму или смесь газов). Другая часть излучения h /4 (возбуждающий пучок), отраженная от полупрозрачного зеркала 3, проходит через пластинку (5), приобретает циркулярную поляризацию и тоже направляется в среду 4, предвари-. тельно отражаясь от 100% зеркала б.

В области пространственного перекрытия зондирующего и возбуждающего пучков происходит поворот плоскости поляризации зондирующего пучка, в результате чего появляется перпендикулярная (к исходной) компонента поляризации. Для регистрации перпендикулярной компоненты поляризации зондирующее излучение, выходя из среды, пропускается через анализатор 7, скрещенный с поляризатором 2, и попадает в фотоприемник 8.

Интенсивность излучения лазера контролируется фотоприемником 9.

Сигналы от фотоприемников 8 и 9 наблюдаются на двухлучевом запоьынающем осциллографе 10.

Для определения распределения плотности газа в среде необходимо менять область пространственного перекрытия возбуждающего и зондирующего пучков, что достигается механическим синхронным передвижением отражающего зеркала б и фотоприемника 9.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению со способом резонансной интерферометрии, во-первых, обладает большой чувствительностью, что позволяет определять плотность атомов с нижней границей порядка 10 см ; во-вторых, непосредствен но из эксперимента определяется не интегральная, а локальная плотность атомов. Предлагаемый способ также выгодно отличается своей простотой, в частности, не требуется строгой взаимной когерентности взаимодействующих волн.

849855

Составитель В. Котенев

Редактор Е. Зубиетова Техред.М.Костик Корректор А, Дзятко

Заказ 10б99/6 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауйская иаб., д. 4/5

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

Предлагаемым способом можно определять локальную плотность достаточно удаленных объектов.

Одним иэ преимуществ предлагаемого cIloco6а является простота иэ— мерения распределения .плотности газа в пространстве, достаточно синхронно передвинуть отражающее зеркало и один иэ фотоприемников, йе меняя положения задающих и регистрирующих

5 приборов.