Устройство для регистрации изменений показателя преломления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК М 21/ РЕТЕН рсконымотехнилография и де "Металлургия" а ЕГИСТРАЦИ ОМЛЕНИЯ, ентного последова полупрозворотное ль пучка ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ 1 211 3535526/18-25(71) Специальное конструктотехнологическое бюро с опытпроизводством Минского радического института(56) 1. Кудрин А.В. ГоФормация металлов. М.,1982, с. 832, Голография. Методы и апптура. Под ред. В.М.Гинзбурги Б.Н.Степанова. М., "Советскорадио", 1974, с. 252 (прототип54) 157) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РИЗМЕНЕНИЙ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛсодержащее источник когеризлучения, расположенныетельно по ходу излучениярачное зеркало, первое позеркало, первый расширите,801 8 48 А и регистратор и расположенные по )ходу отраженного от полупрозрачно го зеркала пучка второе поворотное зеркало, второй расширитель и рассеиватель, о т л и ч а ю щ е е с. я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены второе и третье полупрозрачные зеркала, оптическая система, диафрагма и Фотоприемник, причем второе полупрозрачное зеркало установлено с возможностью поворота между первым полупрозрачным зеркалом и п)эрвым поворотным зеркалом, третье полупрозрачное зеркало установлено с возможностью поворота между первым полупрозрачным зеркалом и вторым поворотным зеркалом, оптическая система расположена так, что ее фокаль ная плоскость проходит через точку пересечения отраженных от второго и третьего полупрозрачных зеркал пуч ков, а диафрагма и фотоприемник расположены последовательно за оптической сйстемой.5хе 10 25 Изобретение относится к области контроля и измерения показателя пре ломления оптически прозрачных объек тов и может быть использовано при исследовании аэродинамических потоков, при диагностике плазмы, при ис следовании тепловых потоков и други исследованиях, требующих контроля и измерения изменений показателя пр ломления.Известно интерференционное устройство голографической регистрации фазовых неоднородностей оптически прозрачных объектов, содержащее оптическую схему деления светового потока по волновому ФРонту, причем в опорный пучок введены линза и отклоняющая призма, с помощью которых опорный пучок. фокусируется в некоторую область исследуемого объема, принимаемую за начало отсчета интерференционных полос 1 3. 20Недостатком устройства является невозможность измерения значений показателя преломления в локальных точках исследуемого объекта, хотя устройство позволяет производить измерения относительного показателя преломления для различных областей исследуемого объекта.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст- З 0 ройство для регистрации изменения показателя преломления, содержащее источник когерентного излучения, расположенные последовательно по хо- ду излучений полупрозрачное зеркало, первое поворотное зеркало, первый расширитель пучка и регистратор и расположенные по ходу отраженного от полупрозрачного зеркала пучка второе поворотное зеркало, второй расширитель и рассеиватель 1;23. 40Недостатком данного устройства является низкая точность измерения изменения показателя преломления в исследуемом объекте.11 елью изобретения является повы ,шение точности измерений изменений показателя преломления.Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее источник когерентного излучения, расположен ные последовательно по ходу излучения полупрозрачное зеркало, первое поворотное зеркало, первый расширитель пучка и регистратор и расположенные по ходу отраженного от полупрозрачного зеркала пучка второе поворотное зеркало, второй расширитель и рассеиватель, дополнительно введены второе и третье полупрозрачные зеркала, оптическая система, диафрагма и фотоприейник, причем второе полупрозрачное зеркало установлено с воэможностью поворота между первым полупрозрачным зеркалом и первым поворотным зеркалом, третье полупрозрачное зеркало установлено с возмож костью поворота между первым полупрозрачным зеркалом и вторым поворотным зеркалом, оптическая система расположена.так, что ее фокальная плоскость проходит через точку пересечения отраженных от второго и третьегополупрозрачных зеркал пучков, а ди- .афрагма и фотоприемник расположеныпоследовательно эа оптической системой.Устройство позволяет производитьодновременную регистрацию измененийпоказателя преломления как во всемисследуемом объекте, так и в задан;ной локальной точке, которая используется как характерная точка приопределении изменений показателя преломления в исследуемом объекте.На чертеже приведена схема устройства для регистрации измененийпоказателя преломления оптическипрозрачных объектов.Устройство содержит источник 1когеоентного,излучения, первое 1 ивторое 3 полупрозрачное эеркал 1,первое поворотное зеркало 4, первыйрасширитель 5 излучения от полупроз-рачного зеркала 2 пучка излучений,третье полупрозрачное зеркало б,второе поворотное зеркало 7, второйрасширитель 8 излучения, рассеиватель 9, регистратор 10, оптическуюсистему 11, диафрагму 12 и фотоприемник 13,устройство работает следующим образом.Пучок излучения от источника 1попадает на первое полупрозрачное.зеркало 2, которое делит его на двапучка опорный и объектный;, Опорный пучок проходит сквозь второе полупрозрачное зеркало 3, переотражается от первого поворотного зеркала4, расширяется первым расширителем 5иэлучейия и попадает на регистратор10. Объектный пучок проходит сквозьтретье полупрозрачное зеркало б переотражается от второго поворотного зеркала 7, расширяется вторым расширителем 8 излучения, проходит рассеивающий элемент 9, исследуемый объекти попадает на регистратор 10. Вплоскости регистратора 10 объектный и опорный пучки излучения интерФерируют, образуя интерференционную каРтину, которая и регистрируется регистратором 10. При этом имеется однозначное соответствие междуточками исследуемого объекта, помещенного на пути объектного пучка из-лучения, и точками интерференционного поля. При изменении показателяпреломления в исследуемом объектена фоне зарегистрированной на регистраторе интерференционной картины наблюдается смещение интерференционных полос на величину дВ, равнуюд = - (1 - п)о, (1)Заказ 1537/36 Тираж 823 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППН "Патент 11, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где А - смещение интерференционнойполосыгеометрическая длина путипучка излучения через ис"следуемый объект;- длина волны пучка излучения;, и - показатель преломления исследуемого объекта;д" - расстояние между максимумом интерференционных полос.Для определения количественного значения изменений показателя преломления измеряют положение некоторой характерной точки в системе ии терференционных полос. Для этого два зондирующих пучка, образованных вторым и третьим полупрозрачными зеркалами 3 и б, направляются в определенную точку исследуемого объ О екта. Этой точкой может быть локальная неоднородность в исследуемом объекте.При,пересечении два зондирующих: пучка интерферируют, при этом интер Ференционная картина возникает за счет разности оптических путей двух зондирующих пучков излучения, прошедших через исследуемый объект. Причем, если на пути одного из этих пучков, оказывается оптическая неоднородность, то смещения полос интерферен- ционной картины обусловлены отличием показателя преломления оптической неоднородности от показателя преломления исследуемого объекта. 35Оптическая система 11, сфокусированная в точку пересечения. двух зондирующих пучков излучения, выделяет иитерференционную картину, образовавшуюся в точке пересечения пуч ков. Выделенная интерференционная картина с помощью этой же системы проецируется на фотоприемник 13. Причем перед фотоприемником установлена диафрагма 12, с помощью койорой из интерФеренционной картины вырезается часть интерференционной поЛосы, интенсивность которой и преобразуется Фотоприемником 13 в электрический сигнал. Диаметр отверстия диафрагмы 12 и его расположение в поле интерференционной полосы выбирается исходя иэ условия наиболее точной регистрации смещения интерференционной полосы относительно диафрагмы 12. При,изменении показателя преломления в оптической неоднородности происходит смещение интерференционной полосы относительно отверстия диафрагмы 12 и соответственно,изменение интенсивности излучения, поступающего на Фотоприемник 13.Связав количественное значение изменения показателя преломления в точке пересечения зондирующих пучков излучения с системой интерференционных полос, которая имеется на регистраторе 10, получаем не только качественную картину распределения изменений показателя преломления в исследуемом объекте, но и точное количественное значение этого распределения. При этом возможность вращения второго и третьего полупрозрачных зеркал 3 и б позволяет измерять относительные изменения пока зателя преломления в любой точке исследуемого объекта, что очень существенно при различных исследованиях аэродинамических потоков, плазмы, неоднородных прозрачных средПредлагаемое устройство позволяетповысить точность изменения показателя преломления в исследуемом объекте за счет использования фотоэлектронной регистрации изменений показателя преломления в определенной локальной точке, которая используется в качестве точки отсчета при определении изменений показателя преломления во всем исследуемом объекте но кнтерферограмме этого объекта.