Способ измерения концентрации метастабильных атомов газа и их времени жизни

О ПИЗОБРЕТЕНИЯ ИСА НИ Е 46979 Союз Советских Социапистицеских Республик/26-25 Заявлспо 04.01.74 (2) 198 с прп;ослиСпГсм заявки асударственныи комитетСаеета Министров СССРпо делам изаоретвнийи открытий,23) Г 1 рпори 3) УДК 533.9. (088.8) юллетеиь16 Оп убл и ко ва и о 30.04,7(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯМЕТАСТАБИЛЬНЫХ АТОМОВ ГАЗ ОН ЦЕНТРАЦИИИ ИХ ВРЕМЕНИ ЖИЗН 2. -- ЛГ ПН Изобрстс(,нс оюсится к лазс;)иой снсктр- скопин и может быть использовано прп нео- ХО;ПМОС ГИ ОНРСЛСЛСНП 5 КЯК КОПЦСПГРЯЦИИ сГО- мОВ, так и пх Врсмспп жизни В мстастяОпл их состояниях в плазмс газового разряла.113 сс 1 си спосоо нзмсрспп)1 копцовс)цпп ЯТОМОГЯЗЯ и МСсСТЯОП,1 Ь ЫХ СОСТ 051 НИЯ, осОВаппьп Ия пзмсрспип с;внгя рсзонансиоп ЧаетОП ЛазС;)ОГО ИптСРС 1)СРОМСс), В КОП)РЫй помсцса псс зсдусмая плазма.О Л П 2 К 0 Э Т О 1 С П О С 0 0 П С Г О 3 В 0 Л и С0:;О) (.- МСППО СИ 1 РСДСЛ 5 ТЬ КОПЦСНТРсЦИОВс 5 ЖИЗ- ни атомов, не позволяет измерять Ясгсолютнк 3 Гячсп)с копцсптраци 1, подВсркс си 1 ыОму влиянию внеИ)Их возмущений, что сн)Гкаст чувствптсльность и точность измсрспий, так кяк использмстс 5 Импмгьсп 11 й спосоо возбм- :сипя исслслус.сОй плазмы и осциллографичсский мстол рсгнстрации полезного сигнала.Цсль нзобрстсння - повышепис точности и быстролсйствия способа измерения концснтанин ятомОВ в аСтястйоплыых сост 05 п(:151 х с прпмснсписм сГО тякжс ля ОДИОВрсмснпОГО пзмс,")спп 5 рсмспи ж 3 аГО(ОВ этих С 0 С Т 0 51 П П 51 .Ь прсллагясмом. способс это лостигястся за счет того, что нолвсргают амплитулпой . Модуляции ток разряда, пзмсряют лсвпацик) резоНаПСНОй ЧаСтдтЫ ЛаЗЕРа ПРП РЯХПсп)1 Х ЧаСО- тах моЛуляц;н и по результатам пзмсрспй с) лят оо искомых слнчинах.(бСМС ПО ГсОПИЧВСКОММ ЗЯКОПМ П 2 Онрсдс лс; ых частоты(опрелслсппых иижс). Это 5 П)НВОЛИ1 С),с Л 5 Ц,Н КОНЦСИТРЯЦИИ Э 1 СКТ 0ПО, Н, КсК С (.Л(.ГС, К .(10:,5 Ции НсС(.,1 СНПО стн 50 нсп, с 1;5.; СОО очсрсль, при 0- ;Н К Н.МСС 1.;( ПК,)32 ГСС 5 Н,С,МГСНИЯ ПЛЯЗМ .1,53;1; С ,Н СиС (.ОСТСН й част ы рс(1;)Я. Как сличив; тока)с)зр).с), 1; К Н С1, )н(5 . 1 ЖЬ С 001- вс Гст 0;1, лнСпи,1 Опас ". Зависимси Ко 01,) (1 Мс с(. ( 1,111 Х с 1 ТОО ОТ 1 ОКЯ.П) СТ ЬО;,)ЯН,1 сЗСР С;ЛН:1 й ОГПЬ РСЗО панс Изсснн 51, /. ВасОл 1(О О,1 ИЗКОй кллиис олны ., норскла межлу мстастаоильпым ;)0 нсм (1 Омоа и уровнсм п энер гин, чт в извсстном Вьражс.Ии нказатсля П)СГ 10 МГ 1 СНП Я 31;Кн( С ГсИГЬ 21 ИП 1 Ь Л О СГ 12.О гасмос: Г.( г (в), 1) " л(. ВИЯЦИ 51 1 с(с )оты,469179 гИт --- 1 Х,+а 1; 1=1 о+рэ 1 пЫ,Г 1 р едм ет из обр ете н ия 25 Составитель В. Сошников Техред Г. Дворина Корректор Р, Юсипова Редактор Н. Коляда Заказ 5826 Изсь М 1642 Тнраж 869 Подписное Ц 11 ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская нзб., д. 4/5Обл. тнп. Костромского управления издательств, полиграфии н книжной торговли резонатора, 1 - длина разряда; Л, - длины волн переходов, начинающихся на уровне т и кончающихся на уровнях гг; , - сила осциллятора перехода т - гг; т,=М 1 - глуоина модуляции тока разряда 1; Л,концентрация атомов на уровне т; оз - частота модуляции; е, т, - заряд и масса электрона; с - скорость света в пустоте.Из уравнения, описывающего измсненис во времени концентрации атомов в метастабильном состоянии где Г, - обратное время жизни; а, р=сопэ 1 -коэффициенты пропорциональности, нетруднополучить для установившегося режима(г - + хЛ ) зависимостьдЛгп 1 (ог, 1) дУ (О, 1)/с 11д 1 1,с 1 зг +гКомбинируя оба уравнения, получим1бгг (ог, 1)2 ггпг,с 1 у Г,+о) Л ктът дХ,п (О, 1)2 2 3Л - Л ип дготкуда видно, что по измерениям той частоты,при которойЬгг (ог,1) =бг(0, 1)/ ф 2 (оз=Г)можно определить время жизни данного состояния,Отметим, что вклад в показатель преломления и девиацию частоты со стороны электронной компоненты на частотах ог - Г,на 23 порядка меньц 1 е девиации, обусловленной поглощающими переходами.Для оценки точности метода и диапазонаизмеряемых концентраций воспользуемся вы ражением для коэффициента поглощенияо 2 222 е г ьл пг 2ьчсг (Л - 7.2 л,) 2+ с10 где, , =-, - , Г, ширина ровня тедн(ннцах длин волн. 1 асчет но этой формуле при гс(10 - - сги -и Г, - 10 - 10 в гч, 7.-7.к,приводит к Л,(10" сяг . В случае же 15 7 - 7 л, Ъ,";п верхнее значение для Л, можетбыть увеличено на несколько порядков,Минимальная измеряемая девиация, определяется техническими флуктуациямн па ма лых частотах, составляет 10 в 1 гц, что соответствует при бган порядке 10 гц точности определения Л, 0,1 % и абсолютного значения 11 т 100 см. 3 Способ измерения концентрации метастабильных атомов газа и их времени жизни в газоразрядном приборе с исследуемым газом, З 0 помещенными в активный объем резонаторалазера, отличагогггийся тем, что, с целью повышения точности и расширения пределов измеряемойй величины, подвергают а м пл итудной модуляции ток разряда, измеряют девиацию 35 резонансной частоты лазера при различныхчастотах модуляции и по результатам измерений судят об искомых величинах.