Способ определения энергетических характеристик концентраторов лучистой энергии Советский патент 1979 года по МПК F24J2/46 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КОНЦЕНТРАТОРОВ ЛУЧИСТОЙ

ЭНЕРГИИ

Изобретение относится к области гелиотехники, в частности к способам исследования энергетических характеристик концентраторов лучистой энергии, которые концентрируют излучение, например солнечное, в фокусе.

Известен способ определения энергетических характеристик концентраторов лучистой энергии, например калориметрический 1.

По этому способу излучаемая концентратором энергия поглощается твердым или жидким телом с известными массой и теплоемкостью и измеряется увеличение температуры в результате поглощения энергии.

Однако калориметрический способ не позволяет одновременно в один и тот же момент времени (мгновенно) регистрировать распределение плотности потока лучистой энергии по всем точкам фокальной или в афокальных плоскостях (плоскостях, параллельных фокальной и отстоящих от нее на различные расстояния), в результате чего калориметрический способ обладает больщой погрешностью из-за инерционности и усреднения плотности потока энергии на приемной поверхности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения энергетических характеристик концентраторов лучистой энергии путем регистрации лучистой энергии в фокусе концентратора и последующего дешифрирования полученной информации 2.

В области фокуса параболоидного концентратора помещается кассета с фотопластинкой, на которой фотографируется изображение Луны. Заснятая пленка затем фотометрируется на универсальном микрофото метре обычным способом, что дает возможность определить относительное распределе ние энергии в фокальном объеме.

15

Однако этот способ не позволяет фотографировать непосредственно изображение Солнца (из-за сильных тепловых потоков), имеет ограничение по спектральной чувствительности, неустойчив по температуре, изображение получается в виде непрозрачных участков на прозрачном фоне, что при дещифрировании приводит к большим погрешностям. Фотопластинки (фотопленки) не позволяют повторной регистрации.

Цель изобретения - повышение точности.

Цель достигается тем, что по предлагаемому способу регистрацию производят на магнитную пленку с полосовой доменной структурой («закритическую магнитную пленку), предварительно намагниченную до насыщения, помещенную во внещнее магнитное поле, направленное перпендикулярно полосовым доменам, имеющее напряженность, не превышающую значения, вызывающего перемагничивание пленки до ее экспонирования в фокусе концентратора, а дешифрирование производят по углу поворота вектора намагниченности магнитной пленки.

Кроме того, для обеспечения постоянства условий при многократных определениях регистрацию производят на одну магнитную пленку, которую перед каждым экспонированием перемагничивают.

Магнитные пленки для реализации способа можно изготовлять различными методами, например вакуумным напылением, электролитическим осаждением и др.

Метод вакуумного напыления состоит в следующем: металл (например Fe, Ni, Со или их сплавы), который должен быть осажден, расплавляют в вакууме: на пути образующегося потока молекул помещают подогретую подложку, на которой и образуется пленка. Магнитные пленки, толщина которых не выходит за пределы некоторого интервала в зависимости от температуры подложки, скорости напыления, состава пленки и т. д. имеют полосовую доменн; ю структуру. Особенностями этих пленок яв.ляются также высокая коэрцитивная сила, большое поле насыщения термостойкости, мелкая доменная структура (ширина доменов сравнима с длиной волны света) и характерна «закритическая петля гистерезиса.

Процесс регистрации распределения плот ности потока лучистой энергии в фокусе солнечных концентраторов состоит в следующем. Пленку предварительно намагничивают таким образом, чтобы ориентиревать все полосовые домены в одном направлении. Затем в плоскости пленки прикладывают магнитное поле записи в направлении, перпендикулярном полосовым доменам, величина поля выбирается несколько ниже того значения, которое может вызвать перемагничивание каких-либо участков пленки до ее экспонирования. После этого пленку экспонируют в импульсном облучении. В результате лучистого нагревания в засвеченных участках под действием поля записи происходит необратимый поворот вектора намагниченности (распределение углов поворота доменов) освещенных участков. Поворот происходит вследствие уменьшения коэрцитивности освещенных y4actKOB пленки, обусловленного повыщением температуры этих участков, причем угол поворота вектора намагниченности однозначно связан с плотностью потока лучистой энергии.

Путем определения угла поворота вектора намагниченности (полосовых доменов) отдельных участков записанной пленки можно судить о энергитических характеристиках солнечных концентратов.

Для дешифрирования полученной информации может быть использован магнитооптический метод Керра, так как этот метод безынерционен, чувствите чен, позволяет наблюдать доменные структуры относительно больших (несколько квадратных сантимеров) и локальных (несколько квадратных микрометров) участков пленок, техника метода также несложна. Она позволяет бесконтактно, без нанесения магнитной суспензии дешифрировать записанную информацию. Сущность этого метода заключается во вращении плоскости поляризации падающего света при отражении его от намагниченной поверхности тонких магнитных пленок.

Величина и знак угла поворота плоскости поляризации отраженного света зависят соответственно от величины и направления намагниченности в плоскости пленки. В соответствии с взаи.мной ориентацией вектора намагниченности, электрического вектора падающего света и плоскости падения различают три разновидности этого метода; полярный, меридиальный и экваториальный. Эти разновидности магнитооптического эффекта Керра могут быть использованы для дешифрирования записанной информации на магнитную пленку с полосовой доменной структурой. При этом для многократного использования регистратора (магнитной пленки) для регистрации и дешифрирования распределения плотности потока лучистой энергии в фокусе концентратора, ее перед каждым экспонированием предварительно приводят в исходное состояние путем перемагничивания.

Использование данного способа определения энергетических характеристик концентраторов лучистой энергии обеспечивает повышение точности, так как определяемый угол поворота вектора намагниченности, однозначно связанный с плотностью потока лучистой энергии, зависит от разрешаюшей способности и точности определения угла поворота плоскости поляризации зондирующего света магнитооптической установкирасширение диапазона спектральной чувствительности за счет неселективности магнитных пленок для спектра солнечного излучения; возможность непосредственной регистрации распределения плотности потока лучистой энергии Солнца в области фокуса концентраторов за счет термостойкости этих пленок; возможность многократного повторения циклов регистрации - дешифровка на одной и той же пленке, при этом повышается повторяемость результатов за счет обеспечения постоянства условий регистрации.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Солнечнее высокотемпературные печи под ред. Баума В. А., М., «Иностранная литература, I960, с. 18-19.