СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ИОНИЗИРОВАННЫХ ГАЗОВЫХ СРЕД Советский патент 1971 года по МПК G01N21/41 

изобретение относится к способам измерения показателя преломления ионизированных газовых сред путем лазерной многолучевой интерферометрии.

Известен способ измерения показателя преломления ионизированных газовых сред путем пропускания лазерного излучения через интерферометр с резонатором, частично заполненным исследуемой средой, и определения смещения кривой пропускания интерферометра в пределах одного максимума.

Недостаток известного способа заключается в том, что он обеспечивает точное, в пределах одного максимума пропускания, измерение показателя преломления только на одной зондируюпдей частоте. Однако нри частично ионизированной газовой среде нужно одновременно определить несколько параметров плазмы, таких как концентрация электронов, ионов, нейтральных атомов или молекул и др. Для этого необходимо измерять дисперсию показателя преломления, т. е. показатель преломления на нескольких частотах, и при этом в течение длительного времени.

Целью изобретения является обеспечение измерения дисперсии показателя преломления при сохранении высокой точности измерений на каждой частоте в широком временном интервале.

1-1,ель достигается тем, что излучение лазера генерируют одновременно ia нескольких частотах (по числу определяемых параметров ионизированной среды), поддерживают носгоянны.м пропускание интерферометра на ОДНО из часгот, помещают в рсоопагор пнтерферомегра (пли лазера) элемент пз БОЩСства с заметной дисперсией п, .меняя параметры этого вещества, добиваются примерного выполнения условия резонанса на остальных рабочих частотах, носле чего измеряют изменения пропускания интерферометра на этнх частотах, обусловленные нзмепепиями в исследуемой среде.

Для ооесиечен11Я псобходилю) излшрсннй одноцременно на всех раиоч1 х частотах в течение длнтолыюги времени излучение лазера на одной из частот Vo, прошедшее через интерферометр, направляют в систему обратно связи, с нолющью KOTOpoii поддерживают ностояииы.м нронускаппс ннтсрфоро-Метра и, слодивагельно, от 1оснтсльпыо онтические длины лазера н иптерферо.мегра на данной частите Vo. Измененпе огноснтельных оптических длин лазера пл11 ппторферометра, вызванное наразитпымп нссгаонльлостяма пли изменениями в нсследуе.моп среде, KO; Iпенспруют с помощью снстсмы обратной связи, изменяя гео.метрнческую дл11ну интерферометра. Так как наразптные нестабиль ности ие имеют дисперсии, то система обратной связи автоматически компенсирует измепеиия относительпых оптических длин лазера и интерферометра, вызванные паразитными нсстабильностями, не только на частоте Vo, но н на всех рабочих частотах Vj. Если в исследуемой среде на длине / изменения показателя преломления на частотах Vj составляют Дп;, то изменения оптических длин ин терферометра на этих частотах равны /A/tj. ю Однако система обратной связи изменяет геометрическую длину интерферометра на величину - /Дп;. Поэтому результирующее изменение оптических длин интерферометра на частотах vg окажется равным ./(A/Zj- Ддо). 15 Наличие дисперсии в исследуемой среде, когда Дп; неодинаковы и , обеспечивает различные изменения пропускания интерферометра на разных рабочих частотах. Эти изменения регистрируют, и по ним опре- 20 деляют значения показателя преломления на выбранных частотах. Данный способ дает возможность проводить измерения в щироком . временном интервале, поскольку никаких ограничений на систему 25 обратной связи не накладывают и с ее помощью компенсируют паразитные нестабильности на всех рабочих частотах в течение длительного времени. Важным условием проведения измерений зо является совпадение мод лазера с максимумами пропускания интерферометра (т. е. выполнение условия резонанса) на всех частотах генерации лазера. При измерениях известным спсобом это условие легко выполнимо. 35 В случае многочастотной генерации уеловие резонанса выполняют одним пз двух способов. Наиболее простой способ заключается в том, что в резонатор интерферометра вводят 5 элементы вещества, каждый из которых имеет аномальную дисперсию на одной из рабочих частотах. Меняя длину этих элементов, выполняют условие резонанса отдельно на каждои из частот. Аномальная дисперсия ухудшает добротность резонатора интерферометра из-за повышенного поглощения излучения. Допустимо также применение для обеспечения резонанса одного элемента из вещества, обладающего обычной дисперсией в области генерируемых лазером частот. В этом случае, меняя длину элемента, добиваются выполнения условия резонанса одновременно на каждой частоте приближенно, с точностью до нолущирины аппаратной функции интерферометра, Предмет изобретения Способ измерения показателя преломления ионизированных газовых сред путем пропускания лазерного излучения через интерферометр с резонатором, частично заполненным исследуемой средой, например плазмой. и определения смещения кривой пропускания интерферометра в пределах одного максимума, отличающийся тем, что, с целью измерения дисперсии показателя преломления среды, излучение лазера генерируют одновременно на нескольких частотах, поддерживают постоянным пропускание интерферометра на одной частоте, помещают в резонатор интерферометра дополнительное тело с заметной дисперсией и, меняя параметры этого тела, добиваются примерного выполнения условия резонанса на всех рабочих частотах, после чего измеряют изменение пропускания интерферометра на этих частотах, вызванные изменениями в исследуемой среде.