Способ измерения интенсивности света Советский патент 1985 года по МПК G01J1/50 

СП

o

00

со 1 Изобретение относится к фотометрии, актинометрии и может быть использовано для определения интенсивности ш«тульсных источников цвета в УФ области, для измерения парамет ров световых источников, применяемых для накачки оптических квантовы генераторов, для определения облуче нности лазерного объема,например, в химических фтор-водородных лазерах. Известен способ измерения интенсивности света и облученности объем путем химических газовых актинометров, заключающийся в том, что в исследуемый объем помещают газообразное соединение или смесь газов, которые при действии света лцбо изменяют физические свойства, либо в результате фотолиза в газе происходят химические реакции. Степень изменения свойств или глубина протекания реакций зависит от интенсивности света или от облученности объема. В дальнейшем, после прекращения действия света, определяют изменения физических параметров или 1свойств (например, давления в сосуде) или определяют концентрацию компонент, появившихся в результате реакций, Если известен квантовьш выход образования той или иной компоненты - продукта реакции, то можн вычислить количество фотонов, прошедших через объем, т.е. найти интенсивность света. При этом измерение является абсолютным 1 . Основными недостатками этого спо соба является узкий спектральньш диапазон измерения и низкая точност измерения интенсивности широкополос ного источника света в области спек ра, отличной от области спектра пог лощения актинометра. Это обусловлено тем, что каждое из известных соединений, применяемых для актинометрии, поглощает свет в своей узкой области спектра. Эта область спектра не всегда совпадает с измеряемой, что является источником пог решности измерения. Способ практически не пригоден для определения интенсивности источника света с пол сой испускания более широкой, чем полоса поглощения вещества, используемого для актинометрии. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату предлагаемому является способ изме32рения.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 подвергают фотолизу, в результате которого образуются соединения, в том числе СИ и СО, причем квантовый вькод СО равен единице (Ф со D 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 2 . 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 t г . Это увеличивает затраты на проведение измерений. Определение продукта фотолиза СО также является трудоемкой операцией. Таким образом, известный способ не достаточно точен, трудоемок в 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 облучение актинометрического вещест ва 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 пуч ком излучения с длиной волны 210 н а концентрацию образ-овавшегося в результате облучения монофторида хлора GIF исследуемым пучком излучения трифторида хлора ClFg определяют по поглощению зондирующего пучка. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. В исследуемьм объем (например, в лазерную кювету) напускают монофторид хлора, затем освещают его источником Света. После этого чере объем пропускают зондирующий пучок света с длиной волны 210 нм и по его ослаблению определяют концентрацию- ClFj, образовавшегося при фотолизе GIF, по которой определяют искомую интенсивность света, например в области длин волн поглощения Фтора. Спектральный диапазон поглощения GIF находится в области от ва куумного УФ до 320 нм, -т.е. значительно шире, чем у ацетона. Из этог следует, что фотолиз можно использо вать в качестве актинометра также и в вакуумном УФ (при наличии соответ ствующей спектральной аппаратуры). При фотолизе GIF происходят сле дующие реакции: GIF + h - G1 + F, F + C1F -- CIF, (1) Gl + GIF - Cl 2 + Fi F + GIF, Из схемы видно, что квантовый вы од GlF-j равен J . Таким образом, оп ределив концентрацию GlFj, можно найти интенсивность света. Вещество GlFj - стабильный газ, максимум полосы поглощения которого 210 нм, поэтому его концентрацию определяют спектрофотометрическим способом по ослаблению пучка света с длиной волны 210 нм. Практическая реализация способа осуществляется на установке, состоящей из и fflyльcнoгo источника света, отражателя-концентратора света, стандартного спектрофотометра типа Specord. В кювету из оптического кварцаL 10 см 0 2 см напускают GIF 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 мм, L 80 см, наполненную ксеноном при давлении 50 тор. Электродами служат нержавеющая сталь и вольфрам. Через трубку пропускают иьшульс тока от конденсатора емкостью 3 мкф, заряженного до 40 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 GIF и вычисляют интенсивность света по соотношению (1). Измеренное количество GlFj равно 1,22 тор, что соответствует разложению 0,365% исходного GIF. Найденное количество фотонов У прошедших через единичный объем, равно 3,110 1/см. Полученные данные использованы при разработке импульсных источников света и хорошо коррелизовали с косвенными данными, полученными другими способами. Приведенные -данные давления GIF,; геометрических размеров измерительной 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 оглощения фтора, что является важным при определении параметров сиетем накачки химических фтор-водородных лазерой более широкий спектральный диапазон измерения, от вакуумного УФ до 320 HMJ способ менее трудоемок, так как не требуется соблюдать температурный режим и использовать химические методы определения продуктов реакции.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет измерять интенсивность

151833

света в более широком диапазоне спектра. Способ также позволяет с большей точностью измерять интенсивность источников света в области 5 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.

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.