Способ изготовления индикаторной бумаги для регистрации светового излучения Советский патент 1984 года по МПК D21H5/00 G01N33/52 

feg -МнгО Изобретение относится к целлюлозно-бумажной пролшшленности, а именно к изготовлению индикаторных бумаг для регистрации светового, преимущественно лазерного излучения Известен способ изготовления материала для регистрации лазерного излучения путем нанесения на подлож ку жидких кристаллов холестиргического типа, испытывающих фазовый переходf К недостаткам этого технического решения можно отнести необходимость стабилизации рабочего диапазона тем ператур 298-303 К, а также небольшой диапазон измеряемых мощностей, которые могут изменяться в процессе регистрации не более чем в 3 раза. Известен также способ -изготовления материалов для экспресс-анализа распределения энергии в сечении све тового пучка путем нанесения фотоэмульсии на пленку t2J. При использовании такого материала после регистрации пучка необходимо проводить проявление и фотометрирование. К недостаткам такого способа относятся использование остродефицитного серебра при изготовлении фотоfэмyльcии и потребность большого количества операций при использовании материала. Для регистрации светового (лазерного) излучения известны также индикаторы, получаемые путем нанесения на бумагу-подложку мелкодисперсного порошка соли гексагидрата хлорида кобальта, который изменяет окраску с розовой на синюю при облучении световым пучком 3. Однако такая индикаторная бумага имеет низкую чувствительность к излучению широко применяемых мощных источников лазерного излучения на рубине и неодимовых стеклах вследствие слабого поглощения хлорида кобальта на длинах волн излучения этих лазеров. Наиболее близким к изобретению по технической- сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления индикаторной бумаги для регистрации светового излучения путем пропитки бумажной подложки водным раствором, содержащим хлориды меди, никеля и кобальта и последующей сушки. Этот способ предусматривает пропитку бумажной подложки водным раствором, содержащим указанные компонен ты при следующем соотношении, моль/Л хлорид меди 0,1, хлорид никеля 0,05 хлорид кобальта 0,05 41. При пропитке подложки раствором с указанным соотношением хлоридов получают индикаторные бумаги с недифференцированным одноцветным характером индикации пучка, что снижает точность оценок распределения энергии по сечению, а также дает низкую чувствительность к излучению. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности регистрации. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления индикаторной бумаги для регистрации светового излучения путем пропитки бумажной подложки водным рараствором, содержащим хлориды меди, никеля и кобальта и последующей сушки, пропитку бумажной подложки осуществляют водным раствором, содержащим указанные компоненты в следующих количествах, моль/л: хлорид меди 0,12-0,60, хлорид никеля 1,5-4,0 и хлорид кобальта 0,6-2,5, а сушку ведут до массного соотношения хлориды металла: вода от 1:1,3 до 1:2. При попадании на полученную этим способом индикаторную бумагу светового излучения, приходящегося на спектральный диапазон поглощения индикатора, поглощенная энергия идет на перестройку структуры комплексов меди, никеля, кобальта, симметрия которых понижается от октаэдрической до тетраэдрической. При указанной перестройке резко изменяется спектр поглощения комплексов и, следовательно, окраска содержащей.их бумаги. Поглощение светового излучения комплексами меди приводит к изменению окраски бумаги от светлозеленой до коричневой, комплексами нийеля - от желтой до темно-зеленой, комплексами кобальта - от розовой до синей. Соотношение солей в водном растворе позволяет получить дифференцированный цветовой отклик (т.е. зафиксировать все цветовые переходы) на изменение плотности мощности светового излучения, В результате точность измерений, производимая путем визуального сравнения цвета индикаторной бумаги с эталоном, повышается. Для изготовления индикаторной бумаги готовят водные растворы, содержащие предельные (примеры 1,2), оптимальные (пример 3) соотношение хлоридов меди, никеля и кобальта, и растворы, содержащие соотношение хлоридов, выходящие за пределы, указанные в формуле изобретения (примеры 4,5), а.также раствор с соотношением хлоридов в соответствии со способом-прототипом ( пример 6) . Растворы готовят из хлоридов марок ч.д.а., х.ч., жесткость воды и температура растворения болей несущественны. Растворы могут быть приготовлены и из хлоридов марки ч. Приготовленными растворами пропитывают основу для электрохимической бумаги, массой 50 г/м, которую сушат до влажности 10-20%, а затем на нее наносят раствор карбоксиметилцеллюлозы 40 г/м и сушат повторно до соотношения в бумаге хлориды:вод 1-:1,6.. Раствор карбоксиметилцеллюлозы наносят с целью стабилизации рабочи характеристик индикаторной бумаги, в частности достижения их независимости от влияния атмосферы. Контроль за данным соотношением может осуществляться визуально путем сравнения цвета индикатора с цветом эталона или фотометрически по спектрам отражения. Полученные бумаги подвергают испнтаниям путем облучения импульсным лазером ГОС-300,; 1060 нм. Полученные результаты приведены в табли це. Пределы выбранного массного соотношения в готовой бумаге хлоридов металлов и воды подтверждаются графиком {фиг. 1), на котором приведена зависимость изменения коэффициен тов отражения 4Я от соотношения хл РИДЫ маталлов:вода. Для построения графика готовят бумаги, полученные путем пропитки той же подложки, что и в примерах 1-6 водным раствором по примеру 3, т.е. содержащем, кюль/л: хлорид меди 0,2.; хлорид никеля 2,0, хлорид крбальта 1,0 и имекяцие разное соот ошение хлориды солей:вода (MMfffj.: ).Отражение измеряется на длине волны 660 нм. Зависимость чувствительности индикаторной бумаги от концентрации хлоридов металла показана также на графиках. На фиг. 2 приведен график зависи мости изменения коэффициента отраже ния бумаги 4 ROT концентрации хлорид кобальта. Отражение измеряется на длине волны Л - 660 нм. График построен по результатам испытаний бумаг, пропитанных растворами различных концентраций С хлорида кобальта. На фиг. 3 приведен график зависимости изменения коэффициента отражения бумаги Л от концентрации хлорида никеля. Отражение измерялос на длине волны Л 430 нм. График портроен по результата испытаний б5пиаг, пропитанных растворами хлори да никеля. На фиг. 4 представлен график зависимости изменения коэффициента отражения бумаги 4 R от изменения концентрации хлорида меди в бумагах пропитанных растворами 1,0 моль/л хлорида кобальта и 2,0 1оль/л хлорида никеля. Отражение измеряё гся на длине волны Л 660 нм. Как видно из графика, приведенного на фиг. 3, чувствительность индикаторной бумаги наиболее резко за висит от содержания хлорида меди в интервале 0,12-0,2 моль/л заявляемого диапазона. Для удобства осуществления тонкой регулировки содержания хлорида меди в заявляемом интервале приведена формула -CwCPj . T-Ti связывающая чувствительность индикаторной бумаги и концентрацию хлорида меди. Здесь о (Pj-Р/)/{P2-fi), Рг Pf диапазон измеряемых плотностей мощности светового излучения ГЗОО-26 мВт/см наиболее чувствительной индикаторной бумаги, которая пропитана раствором хлорида меди концентрацией 0,2 моль/л, Р2 - Р -рабочий диапазон, 1 7,2 - экспериментальная константа, характеризующая поглощение регистрируемого излучения хлоридом меди, при содержании его в количестве О,2 моль/л в водном растворе для попитки бумажной подложки, RO 0,87 - экспериментальная константа, характеризующая отражение регистрируемого излучения индикатором, не содержащем хлорида меди. Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет повысить чувствительность индикаторных бумаг раз.. Так, при облучении индикаторной бумаги, пропитанной водным раствором по примеру 3, при плотности мощности облучения 300 мВт/см изменейие коэффициента отражения (чувствительность) возрастает по сравнению с прототипом (пример 6 с 5 до 52%. Нижний предел чувствительности индикаторной бумаги, полученной известным способом {пример б1 300 мВт/см, предлагаемым - 50мВт/см , Чувствительность индикаторной бумаги повышается по всей спектральной области , где расположена полоса погло:щения меди (П) f Л 6.00-1500 нм). Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить индикаторную бумагу сенсибилизированную как paui в том спектральном диапазоне, в котором излучают наиболее распространенные твердотельные лазеры на рубине (Д 670 нм) и неодимовых (Л 1060 нм) стеклах и кристаллах. Индикаторная бумага, полученная с использованием предлагаемого способа, позволяет получить дифференцированный по цвету отклик на световое излучение в зависимости от плотности мощности и повысить точность измерений как абсолютных значений плотности мощности, так и относительного распределения мощности в поперечном сечении светового пучка. При уточнении характера распредеения энергии по сечению светового

пучка может быть дополнительно проведена запись спектра отражения индикаторной буглаги, подвергавшейся Бездействию регистрируемого излучения,.

Предлагаемая индикаторная бумага пригодна для экспресс-анализа плотности мощности световохО излучения, поскольку суммарное-время измерения

исчисляетсясекундами и обладает преиму/дест вом перед традиционными фотоматериалами, требующигли длительной и трудоемкой обработки и содержащими остродефицитный материал - серебро. Пленкообразующие покрытия, входящие в состав индикаторной бумаги, обеспечивают стабильность рабочих характеристик во времени и независимость от атмосферных воздействий.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНДИКАТОРНОЙ БУМАГИ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ СВЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ путем пропитки бумажной подложки водным раствором, содержащим хлориды меди, никеля и кобальта, и последующей сушки, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности , бумаги и точности регистрации, пропитку бумажной подложки осуществляют водным раствором, содержащим указанные компоненты в следующих количествах, моль/Л: меди 0,12-0,60, хлорид никеля 1,5-4,0 и хлорид Ьобапьта 0,6-2,5, а сушку ведут до массного соотношения хлориды металлов:вода от 1:1,3 до 1:2.$ V