Способ определения состава поглощающих включений

)4601 И 21/ ЗОБРЕТИДЕТЕЛЬСТВУ ИСАНИ АВТОРСКОВГФ чес лов СОСТ ГЛ(54) СПОСОББРИГАХ ВКЛ 1 бЧЕ (5) Изобрет вой электрон определения щающих включ РЕДЕЛЕИЙ я к квантовойчено для опреала поглощающих щих оптическую териалов,покры мых в лазерной ура зна ьног-алературопроводуказанных неся в прозрачть более илн ышение дспределеоптическую нрочине волны лаэернодлительности имрудозатрат на прословиях неразруостовернии вклюопасны ПВ, длязанных парааиболЬшая тем"о такие, наибоего контроля ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОВ ЕТЕНИЯМ И ОЧИРЫТИЯМПРИ Гкнт СССР(5 б) Имас Л.А, и др. Электронномикроскопическое исследование поглощающих неоднородностей в щелочно"гало идных кристаллах, - Письма в ЖТФ, 1983, т.9, Гф 3, с. 129133.Доладугина В.С., Королев Н.В. О включениях в неодимовых стеклах. - Оптико-механич.пром. 1968, Р 2, с, 38-42. ие относится к квантое и предназначено длястава материала поглоий, ограничивающих опти Изобретение относит электронике и предназн деления состава матери включений, ограничиваю прочность прозрачных м тий, зеркал, используе технике. Целью является по кости при объемном р чений, ограничивающих ность материала на д го излучения Л при пульса и сокращение ведение измерений в 2кую прочность прозрачных материапокрытий, зеркал, используемьи в лазерной технике. Цель изобретения - повышение достоверности определения состава включений, ограничивающих оптическую прочность материала, на длине волны лазерного излучения 3 при длительности импульсаи сокращение затрат на проведение измерений.Материал последовательно облучают серией лазерных импульсов с нарастающей интенсивностью с,(Я,)с 1(Л,) и определяют порог визуализации включений Ч" (б соответствующий образованию в матеоиале микроразрушений.Исследуемую область материала облучают: д с интенсивностью, околопороговой для визуализации этих включений, и определяют состав включений., анализируяспектр свечения, сопровождающий обра- С зование микрораэрушений. Среди поглощающих вкюпочений (ПВ) с одним и тем же значением коэФфициента поглощения к концу лазерного имльса длительностью Г грева достигает макси ния у ПВ, размер которых летворяет соотношению а где К - коэффициент тем ности. В зависимости от параметров ПВ, содержащ ном материале, могут бы менее опасны. Наиболее которых комбинацией ука метров обеспечивается н пература нагрева, Именя1522082 сивности ц(1 Я возиикают.катастро- мьк Фические макроразруаения мнллиметро- и вых размеров в виде областей раздроб- в ленного, расплавлениого и вновь застывшего материала матрицы. эОбразованию разрушений в матерна- в .ле сопутствует в 6 зиикновение вспышек: и свечения. На стадии образования микрораэрушений спектр свечения линейча- ч тый и содержит линии элементов, вхо" нии дящих в состав вкаочеиий. Рост ин- З 5 к тенсивности лазерного излучения,при- и водящий к росту размеров области раз-, р рушения и Формированию макрораэруше" ме ния сопровождается ростом интенсив- вФ40 ности континуума и снижечием контраст- и ности линий элементов включения. Кро- с ме того, рост размеров области разру- д шения приводит к попаданию в ее пре- и дели менее опасных ПВ и появленко4Щ в спектре линий элементов, входящих в состав этих, менее опасных,ПВ. тВ способе образец последователь- н но облучают серией лазерных импульсов щих с длиной волны д, и длительностью Г, ч с нарастающим значением интенсивнос- л50ти о (1,ь)о(7) и определяют такое минимальйое значение инНтенсивности "( Я,) (порог), прикотором в образце образуется микро- ли разрушение. Это микроразрушение обус;ловлено сверхпороговым нагревом включения, наиболее опасного для данного режима воздействия, Если диаметр пучлее опасные ПВ, ограничивают величину оптической прочности на уровне интенсивности излучения а(,С,). Если бы такие включения удалось выявить5 и удалить, то оптическая прочность повысилась бы до значения сф(М,2,) и определялась бы другими ПВ, н-р, с более низким значением коэффициента поглощения, Размеры наиболее опас ных включений для 110,6 мкм прн микросекундных длительностях составляют несколько микрон.Экспериментально обнаружно, что если прозрачный материал с ПВ облучать импульсами лазерного излучения с нарастающей интенсивностью, то начиная с некоторого значения интенсивности цО,Г,), в материале обнаруживаются вначале микроразрушения в виде очагов растрескивания матрицы вблизи нагреваемых ПВ. При этом размеры микрораэрущений сопоставимы с размерами вкжочений, Нри значительном (в 5-30 раз) превышении интен 2 ка лазерного излучения Д1 (1расстояние между ПВ, которое можноопределить, зная концентрацию включе"ний С, как 1 1/ с, то при о " (М, 8)возникнет несколько микроразрушений,каждое из которых будет обусловленонагревом наиболее опасных включений.Возникновение микроразрушений позволяет надежно и однозначно визуализировать включения, наиболее опасныес точки зрения оптической прочностипри данном режиме облучения,Далее облучают ту область материа-.ла которую хотят исследовать, с интенсивностью, околопороговой для визуализации наиболее опасных включений, т.е. (1-5) о (М,ь) - Ч ф (М)регистрируют спектр свечения, сопровождающий образование микроразрушений,и, поскольку спектр свечения в такомрежиме облучения отражает элементныйсостав вкжочений, определяют составматериала включений. Предлагаемоеусловие облучения является необходии, достаточным. Действительно, принтенсивности облучения ниже норогоой проведение анализа невозможновиду отсутствия свечения, а приначительном его превьииении более чем5 раз - из-за преобладания Фонового,злучения матрицы.Способ позволяет исследовать вклюения, расположенные на любом расстояот поверхности материала, поскольу положение области облучения сомощью переФокусировкн можно регулиовать по глубине образца. Следует оттить, что методов, позволяющих достоерно выделять и исследовать включеия, наиболее онаеные с точки зренияннжения оптической прочности при заанных условиях воздействия лазерногозлученмя, в настоящее время, ие суествует,Сказанное выше об определении сосава поглощающих включений в прозрачых средах применимо и для поглощаювключений, ограничивающих оптиескую прочность зеркал и покрытий.Отичие состоит лишь в том, что в прозрачном материале ПВ распределены рав-омерно во всем объеме образца, вслучае просветляющих покрытий - локазованы в пределах толщины слояпокрытия, а в случае металлическихзеркал - в его поверхностном слоетолщиной практически равной размерувключения.Ф о р м у л а изобретения Составитель О.БадтиеваТехред М,Ходанич Корректор В.Гирняк ьРедактор Н.Горват Заказ б 952/40 Тираж 789 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 5 15220Предлагаемый способ опробован на образцах промышленных щелочногалоидных кристаллов МаС 1 и КС 1. Облучение образцов проводилось импульсами с длиной волны 10,6 мкм, длительностью 1,5 мкс. Радиус пятна воздействия составлял 0,5 мм. Концентрация ПВ, н-.р, в КС 1 составляла 10 см З, 1 1/ 4 сб .э 1 2, 10 см, т,е. выполнялось условие д1, Минимальное значение интенсивности, при котором в объеме образца под микроскопом Фиксировались микро- разрушения, составляло 5 10 Вт/с6 Я Спектр свечения регистрировался при интенсивности 10 Вт/см . При такойз 2интенсивности возникал трек из 10-20 микроразрушений, каждое размером 10-30 мкм. Анализ спектральных зависимостей свечения, сопровождающе го разрушение, показал, что в состав наиболее опасных включений в ЯаС 1 и КИ входит ряд элементов - Иэ.,Са, Р, 3, Ы, среди которых наиболее часто встречается Яд. Исходя из этого можно утверждать, что для новышения оптйческой прочности ИаС 1 и КС 1 ца длине волва 1 О,6 мкм при длительности импульса воздействия 1,5 мкс прежде всего необходимо избавиться от попадания кремяия в материалеСопоставление полученных данных и результатов исследования элементного состава ПВ и очагов лазерного разрушения, проведенных с помощьюЭГ сканирующего электронного микроскопа с рентгеновским зондовым анализатором Фирмы "ХОРИБЛ показало, что состав очагов разрешения идентичен составу включений, инициирующих разрушение, определенных предлагаемым40 способом.Следовательно, последовательное облучение материала импульсами лазерного излучения с нарастающей инл45 82 6тенсивностью о ( Л, ,)ц (Л,Г ) и определение порога визуализации включений, соответствующего возникнове;нию в материале микроразрушений "(Л,".,) облучение исследуемой области материала импульсами с интенсивностью околопороговой для визуализации включений Ч(Л, с) ( с (Л,.) 5 ц (Л,) и определение состава включений путем анализа спектра свечения, сопровождающего образование мик.роразрушений, приводит к повышению надежности определения состава поглощающих включений, ограничивающих оптическую прочность материала на длине волны лазерного излучения Л, при длительности импульса С, и сокращает затраты на проведение измерений,Способ определения состава поглощающих включений, включающий обнаружение включений в исследуемом материале, облучение исследуемого материала импульсами лазерного излучения ирегистрацию спектров свечения, по которым определяют состав включений,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью цовышения достоверности при объемном распределения включений ограничивающих оптическую прочность материала, и сокращения трудозатрат вусловиях нераэрушающего контроля,предварительно облучавт материал импульсами излучения с нарастщащей интенсивностью, определяют значение интенсивности, при которой в объеме образца Фиксируются микрораэрушения отвключений и для получения спектрасвечения облучают исследуемую областьматериала импульсами с интенсивностью, околопороговой для образованиямикроразрушений,