Способ определения распределения плотности газа Советский патент 1983 года по МПК G01N21/21 

Изобретение относится к области диагностики плазмы, в частности, определения распределения плотност остаточного газа в плазме, оно мож быть также использовано для опреде ния плотности компоненты газа в га вой смеси. Существует целый ряд лазерных с собов для Диагностики плотности ато мов в плазме l . Это способи, основанные на иссл довании рефракции плазмы - теневые способы, обычная и голографическая интерферометрия, а также спектроско пические способы - абсорбционная спектроскопия, способ резонансной флуоресценции. При абсорбционных исследованиях информация о параметрах плазмы полу чается по измерению поглощения зонд рующего сигнала, просвечивающего плазму. При этом необходимо отделить излучение просвечивающего источника от собственного свечения плазмы, что приводит к ухудшению т:очности измерений из-за уменьшения отношени сигнал/шум. Недостатком этого способа является также то, что получен ная информация является интегрально по направлению распространения сигнала. Переход к локальным характеристикам осуществляется путем достаточно громоздких вычислений, при чем точность полученных локальных значений оказывается ниже точности с которой измеряются исходные экспериментальные данные. Наиболее близким техническим решением можно считать способ определения распределения плотности газа включающий пропускание через исследуемую среду двух пучков электромаг нитного излучения при частотах волн близких к частотам атомных переходо в исследуемой среде 2 . Недостатком данного способа явля ется то, что определяется не локаль ное распределение плотности газа малых концентраций, а интегральная (по направлению распространения пучков) плотность атомов. Целью изобретения является определение распределения локальной плотности газа малых концентраций. Это достигается тем, что формируют пучок возбуждающего электромаг нитного излучения с циркулярной поляризацией, под углом к нему формируют пучок плоскополяризованного зондирующего электромагнитного излучения, осуществляют пространствен ное перекрытие возбуждающего и зондирующего пучков в выбранной точке среды, измеряют угол поворота плоскости поляризации выходящего зондирующего излучения, причем при переходе от одной точки к другой, соохраняют постоянным угол между пуч- ками возбуждакщего и зондирукяцего излучений. Схема установки, на которой можно проводить измерения по определению распределения локальной плотности газа (в плазме или в смеси газов) предлагаемым способом, приведена на чертеже, где: лазер на красителе -1; поляризатор - 2; полупрозрачное зеркало - 3; исследуемая среда - 4; четверть-волновая пластинка - 5; зеркало - 6} анализатор - 1; фотоприемники - 8 и 9; двухлучевой запоминающий осциллограф - 10. Излучение лазера на красителе 1 линейно поляризуется поляризатором 2; часть излучения {зондирующий пучок) , проходя через полупрозрачное зеркало 3, направляется в исследуемую среду 4 (плазму или смесь- газов). Другая часть излучения Д/4 (возбуждающий пучок), отраженная от полупрозрачного зеркала 3, проходит через пластинку (5), приобретает циркулярную поляризацию и тоже направляется в среду 4, предвари-. тельно отражаясь от 100% зеркала 6. В области пространственного перекрытия зондирующего и возбуждающего пучков происходит поворот плоскости поляризации зондирующего пучка, в результате чего появляется перпендикулярная (к исходной) компонента поляризации. Для регистрации перпендикулярной компоненты поляризации зондирующее излучение, выходя из среды, пропускается через анализатор 7, скрещенный с поляризатором 2, и попадает в фотоприемник 8. Интенсивность излучения лазера контролируется фотоприемником 9. Сигналы от фотоприемников 8 и 9 наблюдаются на двухлучевом запоминающем осциллографе 10. Для определения распределения плотности газа в среде необходимо менять область пространственного перекрытия возбуждающего и зондирующего пучков, что достигается механическим синхронным передвижением отражающего зеркала 6 и фотоприемника 9. Таким образом, предлагаемый способ по сравнению со способом резонансной интерферометрии, во-первых, обладает большой чувствительностью, что позволяет определять плотность атомовс нижней границей порядка 10cг- ; во-вторых, непосредственно из эксперимента определяется не интегральная, а локальная плотность атомов. Предлагаемый способ также выгодно отличается своей простотой, в частности, не требуется строгой взаимной когерентности взаимодействующих волн.

38498554Предлагае1иым спосо&ом можно опре- мерения распределения .плотности газа делить локальную плотность достаточ- в пространстве, достаточно синхронно удаленных объектов. . но передвинуть отражающее зеркало

Одним из преимуществ предлагае- положения задающих и регистрирующих мого способа является простота из- 5 приборов.

и один из фотоприемников, не меняй

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ГАЗА, включающий пропускание через исследуемую среду двух пучков электромагнитного излучения при частотах, близких к частотам атомных переходов в исследуемой среде, отличающий с я тем, что, с целью определения распределения локальной плотности газа малых концентраций, формируют пучок возбуждающего электромагнитного излучения с циркулярной поляризацией, под углом к нему формируют пучок плоскополяризованного зондирующего электромагнитного излучения, осуществляют пространственное перекрытие возбуждающего и зондирующего излучения, причем при переходе от одной точки к другой сохраняют постоянным угол между пуч- § ками возбуждающего и эондируницего 1 излучений.. К//