Устройство для диагностики плазмы методом рассеяния света Советский патент 1987 года по МПК G01N21/47 

11

Изобретение относится к технике измерения свойств вещества путем наблюдения за прохождением света через вещество с помощью управления поляризацией световых лучей, исходящих от независимого источника, и может быть использовано для диагностики плотной высокотемпературной плазмы тета- и зет-пинчей, плазменного фокуса.

Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей устройства.

На фиг.1 представлена структ урная схема устройства для диагностики плазмы методом рассеяния света; на фиг.2 - оптическая схема светодели- тельного блока.

Устройство содержит зондирующий плазму импульсный лазер 1, собирающую линзу 2, делительньм блок 3,линзу 4, фокусирующую свет на щель анализатора 5 спектра, фотоумножитель 6

Оптическая схема (фиг.2) светоде- лительного блока 3 (фиг.1) состоит из призмы 7 Глана, пространственно разделяющей входной световой поток на две взаимно перпендикулярные линейно, поляризованные компоненты, плоских зеркал 8, электрооптических элементов 9 и 10, анализаторов 11 и 12, оптической линии 13 задержки и нейтрального фильтра 14. Призма 7 Глана, электрооптические элементы 9 и 10 и анализаторы 11 и 12 составляют два ортогонально ориентированных электрооптических затвора.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии (до прихода рассеяния) управляющий импульс напряжения на электрооптических элементах 9 и 10 (фиг.2) отсутствует, в результате чего электрооптические затворы в обоих плечах светоделитель ного блока (фиг.2) оказываются перекрытыми для входного светового потока, что реализуем работу фотоумножителя в импульсном режиме.

В известный момент времени, предшествующий моменту появления полезного сигнала рассеяния, на электрооптические элементы 9 и 10 (фиг.2) одновременно подается .полуволновой импульс напряжения на время существования полезного сигнала (€„ 10 с

Так как плазменное излучение неполяризовано, а сигнал рассеяния

8602

плоскополяризован ортогонально, например, анализатору 12, то очевидно после анализатора 11 и оптической линии 13 задержки в одном плече длитель5 ного блока (фиг.2) будет присутствовать задержанный на время сигнал, соответствующий только собственному излучению плазмы, а на выходе анализатора 12 и в другом плече

O (фиг.2) - суммарный сигнал фон.а и рассеянного излучения.

Сведя затем с помощью, например, зеркал 8 световые потоки в плечах светоделительного блока (фиг.2) в

t5 один пучок, преобразовав в анализаторе 5 спектра и усилив его с помощью фотоумножителя 6, на выходе его получим разнесенные во времени сигналы с равными значениями фона, что дости0 гается использованием компенсирующего нейтрального фильтра 14 в одном из плеч светоделительного блока. Дальнейшее вычитание полученных сигналов позволяет вьщелить компоненту, соот5 ветствующую только сигналу рассеяния. С учетом дробового шума фотоумножи-. теля при сигналах, больших 10 Вт (при рассеянии на плазме с электрон- - ной концентрацией ),

30 условие равенства фоновых составляющих в обоих сигналах нарушается не более чем на 3%.

Формула изобретени я

35 Устройство для.диагностики плазмы методом рассеяния света, содержащее импульсный лазер, линзу, фокусирующую лазерное излучение в сосуд для плазмы, линзу, собирающую рас40 сеянньй свет, анализатор спектра, светоделительный двуплечий блок и фотоумножитель, отличающее- с я тем, что, с целью повьшхения точности измерения и расширения функцио45 нальных возможностей устройства, .светоделительньй блок размещен между линзой, собирающей рассеянньш свет, и анализатором спектра и включает в себя призму Глана, два орто50 гонально ориентированных электрооптических затвора, размещенных каждый в своем плече светоделительного блока, оптико-волоконную линию- задержки в одном и нейтральный фильтр в

55 Другом плечах блока, и систему плоских зеркал для передачи выходных сигналов светоделительного блока на вход анализатора спектра.

Изобретение относится к активной бесконтактной диагностике плотной высокотемпературной плазмы. С целью повышения точности измерения ттолезного сигнала и расширения области применения метода рассеяния света измерение сигнала рассеяния осуществляется путем временного разделения полного сигнала с помощью двух электрооптических затворов и оптической линии задержки в делительном блоке устройства на два. Один из них представляет собой смесь рассеянного излучения и плазменного фона, а другой - только фона.Это позволяет производить регистрацию последовательных во времени сигналов на одном ФЭУ, работающем в и myльcнoм режиме. Устройство можно использовать на экспериментальных установках типа зет- и тета-пинчей, плазменного фокуса для измерения параметров плотной (ПрS 10 см) плазмы. 2 ил. iS (Л

/ /М

Фиг.1

а

-t/lM t i

/

12 If Фиг.2

Составитель Е.Маколкин Редактор С.Пекарь Техред В.Кадар Корректор В.Бутяга

Заказ 2501/35 Тираж 776Подписное

ВНИИПИ 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