Многоканальный анализатор спектра рассеянного плазмой света Советский патент 1977 года по МПК G01J3/22 

для пространственного временного разделения световых нмпульсов в сочетании с усгройством для преобразования параллельных пучков в наклонные, сходящиеся в одной точке на поверхности УПИСФ при малом угле сходимости для каждого из пучков, можно все эти пучки света направить на один фотоумножитель. Благодаря использованию одного фотоумножителя 1вместо нескольких, а также замене спектрографа интерференционным светофильтром, на который под разными углами падают пучки света, конструкция спектроапализатора существенно упрощается. На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство. Свет, рассеянный плазмой в телесном угле, определяемом линзой }, формируется в параллельный пучок с помощью линзы 2 и системы диафрагм 3. Полученный пучок направляется в систему пространственно-временного разделения световых пучков, состоящую из двух параллельных зеркал, одно из которых 4 является частично прозрачпым, а другое 5 имеет коэффициент отражения, близкий к 100%. Расстояние между зеркалами d выбирается таким об,разо.м, чтобы

где С - скорость света,

т - длительность лазерного импульса, U - угол падения луча на зеркало 4. Расстояене между пучкамм а должнО удовлетворять условию а

2diga.

Вышеприведенные требования необходимы для того, чтобы пучки света не перекрывались во времени и пространстве. Параллельные пучки света, выходящие из системы пространственно-временного разделеиия световых пучков, попадают на участо к линзы 6, размещенный по садну стар10.ну от главиой оси линзы. 6 преобразует параллельные пучки света в наклонные, сходящиеся на поверх1ност1и y3iKonojioiuHOiro lWHfгelpфвpe« ц:иOiH Hoгo светоф;ильтра (УПИСФ) 7. УПИСФ, имеющий центральную дл.нну волны пропускания 1о, соответств|ующую длине -волны лазерного излучения, раопола1гается в фокальной плоскости лннзы 6. Для того, чтобы основные параметры светофильтра такие, как коэффициент пропускания в полосе пронуокания заметно не отличались для каждого из наклонных лучей, радиус R и фокусное расстояние линзы 6 F избираются такими, чтобы

ardg- 15, что соответствует отклонению центральной

ДЛ:И1НЫ ВОЛЙЫ ШрОПуОКаНМЯ для ;К раЙНеГО :ИЗ

наклонных лучей от Хо на величину ,01 ло.

С другой стороны, угол сходимости каждого из лучей на поверхности светофильтра не должен превыщать 3°; при этом основные параметры узконолосных светофильт)ов не

изменяются. Это накладывает условие , где b - щирипа параллельного пучка света, которое .пегко выполняется. Таким образом участок спектра, в котором производится анализ спектрально1о контура, настроен1 ого на длину волны лазера на рубиь:о

/.0 6943 А, составляет б/. ui 70 А. Максимальное количество световых пучков определяется условием:

yVmax

где Ал - полоса п ропуакан1ия УПИСФ.

Фильтры 8 и 9 из цветного оптического стекла служат для образования побочных максимумов пропускания светофильтра 7. Различия в интенсивностях световых пучков, выходящих из системы пространственно времеппого разделения световых нмпульсов, а также незначительные различия в коэффициентах пропускания для разных углов падения компепсируются при настройке спектроанализатора с помощью к;111НОР,ых компенсаторов 10.

Световые пучки, задержанные друг относительно друга попадают на катод фотоумножителя 1} и регистрируются на экра11е осциллографа 12 в виде серни импульсов. Огибающая этих импульсов представляет коптур рассеянного излучения, по полущирине которого определяется электронная температура плазмы. Для этого горизонтальная развертка осциллографа градуируется в разностных

длинах волн /.„ - АО, где л„ - центральная длина волны пропускания п-го канала для п-го наклонного луча.

Устройство в данном варианте позволяет зарегистрпровать контуры рассеянного излучения и определить электронную температуру относительно низкотемпературной плазмы, для которой полущирина контура рассеяния 6 и меньше величины сиектрального участка б л, в области которого работает светофильтр нри сканировании угла наклона.

6Xi бл 100 А

Это соответствует области оиределения темнератур

В случае, когда Те ЗеУ, что соответствует б /.1 бХ для построепия контура, можно использовать отражепные от УПИСФ световые пучки и через линзу 13 направнть их на узкополосный интерференционный светофильтр 14, работающий в другом спектральном участке длин волн, не перекрывающемся с предыдущим участком. При этом из нового каскада получается аналогичная серия импульсов,

которыми можно дополнить предыдущую серию с помощью кабельной линии задерн ки, либо можно рассматривать новую серию на другом луче осциллографа. Каскад по аиалогии с описанным представляет собой линзу для формирования нескольких сходящихся. пучков, узкополосный интерференционный светофильтр, расположенный в фокальной плоскости линзы, и фотоумножитель. Данное устройство наиболее эффективно может работать при июпользованиИ лазеров с длительностью импульса т 1 нсек. В этом случае расстояние между зеркалами системы вр01Стр:а,Н1стввнно яр.еменного (р азделения световых пучков сравнительно небольшое 30 см и при такой длине легче обеспечить с помощью колл имирующей системы прохождение пучка света через систему пространственно временного разделения световых пучков. Предлагаемое устройство может найти применение, когда для определения температуры электронов плазмы требуется компактная и не очень сложная установка, например, при Исследовании космических плазменных объектов. Форм у .18 изобретения Многоканальный анализатор спектра рассеянного плазмой света, включающий диспергирующий элемент и фотоумножитель, нодключенный к осциллографу, о т л и ч а ющ и и с я тем, что. с целью упрощения конструкции, устройство содержит последовательно расположенные линзу с 1абором диафрагм для ({зормирования параллельного светового пучка, систему пространственно временного разделения параллельного светового пучка и линзу для формированпя наклонных световых пучков, разделенных в пространстве и времени, в фокальной плоскости которой расположен дисиергирующий элемент в виде узконолосного интерференционного светофильтра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: l.Schwarz S. Е. Ргос. Justr. Electron Eng. (1963), V. 51, p. 1362. 2, Beach A. Z. J. Sei Justr. 1967, v 44, p. 90-693.

Мазер