Калориметрический преобразователь энергии лазерного излучения Советский патент 1986 года по МПК G01J5/12 

г 1

Изобретение относится к устройствам для измерения импульсной энергии оптических квантовых генераторов.

Известны калориметрические преобразователи для измерения энергии импульсного излучения, имеющие конусные цилиндрические, сферические и комбинированные полостные приемные элементы, у которых для реализации высокого коэффициента поглощения исследуемого излучения берется больщое отношение площади поверхности полости к площади входного отверстия, что приводит к увеличению массы полости C1J.

Недостатком данных преобразователей является низкая чувствительность, так как сигнал с термоприемников пропорционален выравненному значению тем-io пературы всего приемного элемента, которая, в свою очередь, пропорциональна энергии излучения, поглощенной в приемном элементе и обратно пропорциональна его теплоемкости.

Наиболее близким к изобретению является калориметрический преобразователь энергии лазерного излучения содержащий приемное тело, выполненное в виде полой сферы с входным отверстием, и батарею термоприемников, размещенных на внешней поверхности сферы. В известном устройстве исследуемое излучение, пройдя через входное отверстие, попадает на стенку сферыj частично в ней поглощается, частично отражается. Поглощенная и преобразованная в тепло энергия растекается по сфере, отраженная энергия после одного или нескольких отражений поглощается стенками сферы и растекается по ней. Батарея термр- приемников, под спаями которой имеется слой термоизоляции, расположена практически в произвольном (удобном в технологическом отношении) сечении. Слой термоизоляции выбран таким чтобы время выравнивания температуры сферы бьшо меньше или равно времени прогрева этого слоя 2.

Недостатком известного преобразователя является низкая абсолютная чувствительность устройства, так как термобатарея измеряет сигнал, пропорциональный вьфавненной температуре всей массы сферы.

Цель изобретения - повьщ1ение чувствительности излучения за счет локализации поглощения излучения.

Поставленная цель достигается тем, что в калориметрическом преобразователе энергии лазерного излучения, содержащем приемное тело, выполненное в виде полой сферы с входным отверстием, и батарею термоприемников, размещенных на внешней поверхности сферы, часть внутренней поверхности сферы, расположенная напротив входно1го отверстия, выполнена поглощающей, остальная часть поверхности сферы выполнена отражающей, причем термоприемники расположены вдоль границы между поглощающей и .отражающей частями внутренней поверхности сферы.

На чертеже изображен калориметрический преобразователь энергии лазерного излучения, содержащий также вторую, компенсационную сферу.

Преобразователь содержит приемное тело в виде полой сферы 1 с входным

o

отверстием 2, батарею 3 термоприемников, вторую, компенсационную сферу 4. На часть поверхности сферы нанесено

5 поглощающее покрытие 5, на часть - отражакщее покрытие 6.

Полые сферы 1 и А идентичны (на сфере 4 не показаны детали конструкции),сфера 1 является рабочей, сфера

0 А - компенсационной. Внутри каждой сферы напротив входного отверстия 2 на часть внутренней поверхности нанесено поглощающее покрытие 5 с коэффициентом поглощения (1-Д), служащее для поглощения исследуемого излучения (поглощаклдий участок), а на остальную часть поверхности сферы нанесено отражающее покрытие .6 с высоким коэффициентом отражения f для реализации более полного поглощения иссле0

5

0

5

дуемого излучения в поглощающем участке . Между сферами на границе части сфер с нанесенным поглощающим покрытием расположена батарея 3 термопри- емников (например, многоспайная батарея термопар), служащая для измерения термо-ЭДС, пропорциональной максимальной разности температур нагретого поглощающего участка и компенсационной сферы.

Измеряемое излучение,.пройдя через входное отверстие 2 рабочей сферы 1, попадает на поглощающее покрытие 5 и практически полностью им поглощается. Диффузно отраженная от поглощающего покрытия 5 часть излучения попадает на отражающее покрытие 6 и после одного-двух отражений снова возвращается на поглощающее покрытие

5, где окончательно поглощается.Энергия исследуемого импульса излучения преобразуется в тепловую, прогревает стенКи сферы 1 и растекается по сфере. Батарея 3 термбприемников регист- рирует сигнал, пропорциональный энергии поглощенного излучения и обратно пропорциональный массе прогретого участка сферы. В последующие моменты времени тепло, пройдя границу, по которой расположена батарея 3 термоприемников, растекается по сфере, прогревая всю ее массу.

Использование изобретения позволит при той же геометрии приемного тела, как у известного устройства и одинаковом когичестве термопар повысить чувствительность устройства в число раз, равное отношению полной массы сферического приемного элемента М к массе поглощающего участка т.

Разработан макет калориметрического преобразователя, у которого при геометрии приемного тела (диаметр сферы 50 мм, диаметр входного отверстия 20 мм, толщина стенок сферы 0,07 мм) такой же, как у известного калориметра и равном количестве термопар, расположенных по границе части сферы с нанесенным поглощающим покрытием диаметром 12 мм, получено увелиРедактор Н. Тупица

Составитель Г. Плешков

ТехреД|И.Попович Корректор М. Шароши

Заказ 3386/40Тираж 778Подписное.

- ВНИИЛИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4.

чение чувствительности от О, 4 до 30 мВ/Дж.

В предлагаемой конструкции уменьшен также нижний предел измеряемых энергий от 2-10 (у известного) до 4 10-5Дж.

Технико-экономическая эффективность изобретения обусловлена повыше- нием чувствительности преоб разователя при сохранении «м достоинств полостного приемника полного поглощения.

Формула изобретения

Калориметрический преобразователь энергии лазерного (1злучения, содержащий приемное тело, выполненное в виде полой сферы с входным отверстием, и батарею термоприемников, размещенных на внещней поверхности сферы, отличающийся тем, что, с целью повьппения чувствительности за счет локализации поглощения излучения, часть внутренней поверхности сферы, расположённая напротив входного отверстия, вьшолнена поглощающей, остальная часть поверхности сфе- ры вьтолнена отражающей, причем тер- |моприемники расположены вдоль грани- |цы между поглощающей и отражающей частями внутренней поверэ ности сферы.

Изобретение относится к устройствам для измерения импульсной энергии оптических квантовых генераторов. Цель изобретения - повьипение чувствительности за счет локализации поглощения излучения на части внутренней поверхности приемного тела измерителя. Устройство содержит приемное тело в виде полой сферы 1 с входным отверстием 2, батарею термоприемников 3, компенсационную сферу 4. На часть внутренней поверхности сферы 1 напротив входного отверстия 2 нанесено поглощающее покрытие 5, на остальную часть - отражающее покрытие 6. Батарея термоприемников 3 расположена вдоль границы между поглощающим покрытием 5 и отражающим покрытием 6. Повышение чувствительности достигается нанесением покрытий на внутреннюю поверхность сферы и расположением батареи термоприемников. 1 ил. (Л ю