Спектрохимический лидар Советский патент 1993 года по МПК G01N21/39 

Изобретение относится к области лазерного спектрохимического анализа и к устройствам для дистанционного зондирования состава загрязняю1цего атмосферу твердого аэрозоля естественного и антропогенного происхождения, а также подстилающей поверхности в труднодоступных местахс

Известен лидар для спектрохимического анализа аэрозолей, содержащий лазер, фокусирующую и приемную оптическую системы и спектральный прибор

Химический состав вещества определяют с помо1цью известного устройства по спектру эмиссионного излучения разогретых паров вещества в поле сфокусированного излучения,

Наиболее близким к изобретению

00 является ограниченность диапазона из о о о мерений вследствие того, что при дистанционном анализе состава вещества на больших расстояниях турбулентные процессы вызывают расфокусировку пучка излучения, что не позволяет получать достатчэчную плотность мощности излучения для испарения и нагрева вещества и возбуждения эмиссионного спектра при заданной мощности лазерас

Целью изобретения является расширение диапазона измерений

Эта цель достигается тем, что спектрохимический лидар, содержащий импульсный лазер с блоком запуска, оптическую систему для фокусировки излучения на объект измерения и

спектральный регистрирующий прибор, снабжен дополнительным лазером, меньшей мощности светоделительным устройством, измерителем площади светового пятна, образованного излучением дополнительного лазера, отраженным от объекта измерения, и пороговым устройством, при этом основной и дополнительный лазер оптически связаны с фокусирующей системой через светоделительное устройство, а выход измерителя площади светового пятна подсоединен через пороговое устрой ство к блоку запуска основного лазера.

На чертеже изображен лидар.

Лидар содержит импульсный лазер 1 с блоком запуска 2, фокусирующую систему 3, Л-ополнительныЙ лазер 4, светоделительное устройство 5, линзу 6, измеритель пяо«1ади светового пятна 7 пороговое устройство 8, спектральный регистрирующий Прибор 9 с приемной оптической системой 10 и исследуемый объект 11.

ЛиДар работает следующим образом.

Излучение дополнительного лазера

4с помощью фокусирующей системы 3 через светоделительное устройство 5 направляется на исследуемый объект

11, химический состав которого необходимо определить (например, облако аэрозоля промышленных выбросов или поверхность горных пород) РассеянНое ИЛИ отлаженное от объекта излучение улавливается фокусирующей системой 3 и изображение фокусного пятна через светоделительное устройство

5строится линзой 6 на измерителе площади светового пятна 7.

В качестве измерителя площади с временным разрешением порядка 10 с и выше (таково характерное время изменения размеров пятна в фокусе) можно использовать фоторегистратор с разверткой по двум координатам, например диссектор или фотоматрицу или другие устройствао При минимальных искажениях турбулентностью площади сфокусированного пятна измеритель площади светового пятна выдает электрический сигнал на пороговое устройство 8, которое через блок запуска 2 включает в этот момент лазер 1 Излучение лазера 1 с помощью фокусирующей системы 3 направляется на исследуемый объект 11, испаряет его и разогревает испаренные пары до высокой температуры (3000°- ), достаточной для возбуждения эмиссионного спектрао

Излучение паров улавливается приемной оптической системой 10 и направляется на щель спектрального регистрирующего прибора 9, которым регистрируется эмиссионный спектр излучения о

Изобретение позволяет создать дистанционно высокую оптическую плотность на объекте и измерить состав его практически в любых метеорологических условияхо

Оно может найти широкое применение в метеорологии, в контроле состава аэрозольного загрязнения атмосферы, а также в геологии при определении химического состава руд и минералов в труднодоступных местах

СПЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ЛИДАР, содержащий последовательно установленные импульсный лазер с блоком запуска, оптическую систему лля фокусировки излучения на объект измере- . ния и спектральный регистрирущйй прибор, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, он снабжён дополнительным лазером меньшей мощности, светоделительным устройством, измерителем площади светового пятна, образованного излучением дополнительного лазера, отраженным от объекта измерения, и пороговым устройством, при этом основной и дополнительный лазер оптически связаны с фокусирующей системой :через светоделительное устройство, а выход измерителя площади светового пятна подсоединен через пороговое устройство к блоку запуска основного LO лазера с. С