Измеритель энергетических параметров лазерного излучения Советский патент 1991 года по МПК G01J5/08 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения энергетических параметров непрерывного излучающих лазеров.

Известны калориметрические измерители энергии с коническим поглощающим элементом. Эти измерители состоят из приемника излучения,содержащего располсженньв в теплоизолирующем корпусе поглрЕдающий конус с датчиком температуры, ij регистратора.

Недостатком известных измерителей является невысокая лучевая стойкость приемника вследствие перегрева внут-ранней поверхности конуса и концентрации излучения при его верш1не. Измеряемые таким устройством уровни

средней мощности обычно не превьппают

О) 100 Вт при допустимой плотности мощ

сд оэ ност 10-20 Вт/см .

Ближайшим техническим решением является измеритель энергетических

СХ) параметрой лазерного излучения, содержащий размещенные в теплоизолирующем корпусе отражатель конической формы с вершиной, обращенной к входному окну корпуса, и расположенный

вокруг отражателя соосно с ним поглощающий шшиндр, снабженньй датчиком температуры, соединенным с регистратором.

Недостатком известного устройства является низкое значение верхнего предела измеряемой мощности и энергии

лазерного излучения. Такой измеритель при гопщапе стенки хптиндра 10-15 мм

о

пь чержикает воздействие иучка со средней мо1Ц остью непрерывного излучения до 10 кВт продолжительностью 2-3 с при плотности МОЩНОСТ1Г до 1 кВт/см . При превьпиении этих ма1ссималь 1о допустимых параметров ioжeт наст тппь перегрев копуса или цилиндра, что приводит к необратимому нарушению поверхности этих элементов и характеристик датчика температуры. При измерении энергетических параметров лазеров технологического и научного примене- ния возникает необходиг-юсть измерения средней мощности свыше 10 кВт при допустимой плотности мощности до 10 кВт/см. Кроме того, известное устройство ite обеспечивает пропускания измеряемого излучения на объект воздействия, так как полностью поглощает все излучение.

Цель изобретения - увеличение верхнего предела измеряемой мощности и проггусквпие части измеряемого излучения на объект воздействия.

Цель достигается тем, что в измерителе энергетических параметров лазерного излучения, содержащем размещешгые в теплоизолирующем корпусе отражатель конической формы с вериги ЮЙ, обращенной к входному окну корпуса, и расположенный вокруг отражателя сооскс с ним поглощающий щшиндр, снабженный датчиком температуры, соединенным с регистратором, отрадсатель вьшолнен в виде сегментов конической поверхности с возможностью вращения симметрично относительно оси поглол ающего цилиндра.

Дпя обеспечения равномерного отбора излучения по площади входного окна сегменты конической поверхности выполнены таким образом, что их проекция на плоскость, перпендикулярную оси цилиндраS есть сектора окружности равной угловой ширины. При такой форме сегментов доля энергии, отбираемая на измерения, одинакова для любой час ти пучка излучения в пределах всего входного окна,

На Лиг о ; изображен измеритель энергетических параметров лазерного излучения; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1| на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 1.

Измеритель лазерно1о излучения содержит отражатель 1 конической формы, состоящий из ceiMBHTOB равной угловой ширины, закрепленный на 1сольце 2j установленном на подшипнике 3. Приемная поверхность Л сегментов отражателя имеет зеркальное покрытие с коэффициентом отраже пш 95-98%. Кольцо механически связано с приводом 5 с помощью ремня 6. Вокруг отражателя расположен поглощаю1Щ41 1 цилиндр 7 из меди или алюминия, снабженный с внутренней стороны рифлегшем в виде зубков 8 с поглощаюищм покрытием. На внешней стороне цилиндра расположен датчик температуры 9 резистивного типа, соедииенньв с регистратором 10. Цилиндр поме1цен п теплоизолирующий корпус, состоящий из слоя теплоизоляции 1 1 и мета.пллчоского кожуха 12. Входное окно корпуса снабжено термостойким защитным диском 13 из графита ши керамики, С противоположной стороны корпус снабжен крьшжой 14 с выходным окном, расположенньЕМ по

ОС Ц иП1НДра.

Работает устройство следуюгщм oG разом.

Пучок измеряемого излучения (показан 11 Т1П1ховой линией) проходит через входное и выходное окна в корпусе параллельно оси цилиндра. При этом непрерывно Бра цаю1чи;1ся с помощью привода 5 отражатель 1 отбрасывает часть энергии пучка на поглощаюг сий цилиндр 7, нагревая его, что приводит к приращению сопротивления датчика температуры 9, которое преобразуется и отображается с помощью регистратора 10. В за; 4еиие отражателя производится со скоростью 10-20 об./с, что позволяет осуществлять непрерывньп. обзор всего сечения пучка излучения и одновременно уменьшает тепловую нагрузку как на отражатель, так и на цилиндр, увеличивая максимально допустимую плотно мощности пучка излучения.

Конкретное устройство,- имеющее угловую ширину сегмента, равную 18 , при тол151не медного цилиндра 15-20 мм, способно выдердашать плотность мощности до 10 кВт/см в течение 10 с и имеет в десять-раз больший, чем у прототипа, верхний предел измерений. При этом 90% энергшт пучка пр оходит сквоз устройство.

Применение предложенного измерите-f ля позволяет вести периодический контроль к точиу о регулировку средней

мощности излучения, что снижает брак при проведении лазерной сварки и закалки изделий. Так как устройство позволяет одновременно измерять энергию или средгпою мощность и пропускать при этом 90-95% излучения, его применение в физическом эксперименте,

например при исследовании взаимодействия лазерного излучения с вещест-: вом, позволяет количество Лорогостоя1цих контрольных пусков с применением непроходных калориметров, что дает экономию в народном xo3Hiiстве.

1. НЗШРИТЕЛЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ riAPAlffiTPOB ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий размер енные в теплоизолирую-, щем корпусе отражатель конической формы с вершиной, обращенной к входному окну корпуса, и расположенньпЧ вокруг отражателя соосно с ним поглощающий цилиндр, снабженньп датчиком температуры, соединенным с регистратором, о т л и ч а 10 щ и и с я тем, что, с целью. увеличе1гия верхнего предела измеряемой мощ1юсти и пропускания части измеряемого излучения на объект воздействия, отражатель выпол- ен в виде сегментов конической поверхности с возможностью вращения симметрично относительно оси поглощающего цилиндра. 2. Измеритель по п. 1, о т л ич а ю щ и и с я тем, что сегменты конической поверхности выполнены таким (Q образом, что их проекция на плоскость, перпендикулярную оси щшиндра, есть сектора окружности равной угловой ширины.

Фаг.2