Способ определения порога лучевой прочности диэлектрических материалов Советский патент 1990 года по МПК G01N3/38 

Изобретение относится к технической физике, в частности к определению параметров взаимодействия излучения с веществом, и может быть использовано при разработке неразрушающих методов контроля лучевой прочности прозрачных сред, при производстве оптических материалов силовой оптики, предназначенных для работы в поле мощного когерентного излучения, при промежуточных технологических операциях по изготовлению оптических элементов для лазеров, оптических трактов и измерителей параметров лазерного излучения, а также при решении метрологических задач.

Целью изобретения является повышение достоверности определения подачи лучевой прочности в наносекундном диапазоне длительностей воздействия излучения.

На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего способ определения порога лучевой прочности диэлектрических материалов.

Способ реализуется в следующей последовательности.

сп ел

Си 00 00 РЗ

3 . 15

На исследуемый образец воздействую ют неразрушающим импульсным электромагнитным полем с напряженностью меньше порога оптического или электрического пробоя диэлектрика. Время воздействия выбирают больше времени релаксации упругих волн в исследуемом образце.

В качестве информативных призна-

ков, определяющих состояние образца, измеряют среднеквадратичную (эффективную) напряженность электрического поля Ех, приложенного к образцу в направлении х, измеряют квадратичное по полю относительное удлинение материала под действием поля в направлении приложенного поля и в качестве порога лучевой прочности используют

ороговую плотность мощности Wp, тавляло 1,2

ую определяют по формуле

W«(ncc,/2)($0/Y)(ES/6)0:1 +б)

M-2«))J,

35

40

де К - среднеквадратичная (эффективная) напряженность элект- 25 рического поля, приложенного к образцу та направлении х; GJCJC - квадратичное относительное

удлинение образца под действием поля в направлении х; 30 Остальные величины известны или пределяются известными способами с рименением известных средств: В0- электрическая постоянная; с - скорость.света в вакууме; п - показатель преломления материала (может быть определен из справочной литературы или известным способом с помощью известных средств, например с помощью рефрактометра); Y - модудь Юнга; § - коэффициент Пуассона; бо- величина напряжения разрыва, характеризующая механическую 45 прочность материала. Устройство, реализующее предложенный способ, содержит источник t электрического поля, представляющий собой генератор низкочастотного (постоянного) электрического напряжения или - оптического излучения, ячейку 2 с образцом 3 исследуемого материала, на-, пример оптического стев:ла, устройство 4 для измерения удлинения образца 3 материала и устройство 5 измерения напряженности электрического поля.

Устройство 4 измерения удлинения имеет с образцом материала механичес50

55

удлинение на измеренной в образца. С и личных велич ла получено 0 Вт/см2.

Формул

Способ оп прочности ди заключающийс воздействуют ным электром изменение ха образца, по определяют п отлича с целью повы деления поро в наносекунд ностей возде ряют напряже к образцу, и образца в на поля, а в ка прочности ис ность мощнос по формуле

WpS(ncЈ,/

/(1-0(

где п - пока риал

с - скор б$- элек 6о вели

мате Y - моду

5

кую, оптическую, емкостную или др гую связь, позволяющую измерять относительные удлинения образца материала 3.

Приме р. Определение порога лучевой прочности для стекла марки НС-8.

Размеры образца измеряли посредством микрометра. В качестве воздействующего поля использовали постоянное напряжение от высоковольтного источника тока. Величина электрического поля, которую находили как напряжение, приходящееся на единицу длины силовой линии, составляла В/см. Удлинение образца, измеренное с помощью измерительного микроскопа МИН-8 по перемещению свободной грани, сос0 тавляло 1,2

.

Относительное

5

0

5

0 5

0

5

удлинение находили путем отнесения измеренной величины удлинения к длине образца. С использованием этих и табличных величин для данной марки стекла получено значение порога 7 0 Вт/см2.

Формула изобрет- ения

Способ определения порога лучевой прочности диэлектрических материалов, заключающийся в том, что на образец воздействуют неразрушающим импульсным электромагнитным полем, измеряют изменение характеристик состояния образца, по результатам измерений определяют порог лучевой прочности, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения порога лучевой прочности в наносекундном диапазоне длительностей воздействия излучения, измеряют напряженность поля, приложенного к образцу, и относительное удлинение образца в направлении приложенного поля, а в качестве порога лучевой прочности используют пороговую плотность мощности Wp, которую определяют по формуле

WpS(ncЈ,/2)(eo/Y)(U6)(l-26)/

/(1-0(),

где п - показатель преломления материала;

с - скорость света в вакууме; б$- электрическая постоянная; 6о величина напряжения разрыва

материала; Y - модуль Юнга;

51553882

- коэффициент Пуассона; - среднеквадратичная (эффективная) напряженность электрического поля, приложенного

к образцу в направлении х; относительное удлинение образца под действием поля в направлении х.

Изобретение относится к определению параметров взаимодействия излучения с веществом и может быть использовано при разработке неразрушающих методов контроля лучевой прочности прозрачных сред, при производстве оптических материалов силовой оптики. Целью изобретения является повышение достоверности определения порога лучевой прочности в наносекундном диапазоне длительностей воздействия излучения. На материал воздействуют электрическим полем с напряженностью меньше порога оптического или электрического пробоя среды в течение времени больше времени релаксации упругих волн в исследуемом материале, затем измеряют среднеквадратичную (эффективную) напряженность электрического поля, приложенного к образцу, измеряют квадратичное по полю относительное удлинение материала под действием поля в направлении приложенного поля и определяют порог лучевой прочности диэлектрического материала как результат совместных измерений. 1 ил.