Интерферометр для диагностики плазмь;

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 261489 Союз Советских Социалистических Реслубликвисимое от авт. свидетельства Мявлено 02.Х.1967 ( 1187784/26-25) Кл, 21 а 4,оединснием заявки Комитет оо деламобретений и открытий 1 ПК б 01 орцтст УДК 533.9.08(088 вете Министров СССР Опубликовано 10.Х 1.1970. Бюллетень ЪЪ 34Лата опубликования описания 2 б,1.1971:авторы Л. Н. Пятницкий и В. В, Коробкин Знергетический институт им. Г. М, Кржижановскогооретени Заявитель ТР ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ПЛАЗМЬ": 2 Изобретение относится к устройствам длядиагностики плазмы интерферометрическимметодом с использованием лазерного источника света.Известны интерферометры, содержащие оптический квантовый генератор, резонатор, заполненный плазмой, и фотоумножитель, Лучлазера направляется через резонатор, в качестве которого используется, например, системаФабри - Перо, и регистрируется фотоумножителем. При измерениях используется один максимум пропусканця интерферометра, что обесгечивает большую чувствительность измерений. Однако в такой системе предъявляютсявысокие требования к стабильности оптической длины пути, За время измерений относительное изменение оптических длин лазера иинтерферометра должно быть меньшим 10 4длины волны, а температурные и механическиенестабильности могут превышать эту величину, В данном случае применение известныхметодов стабилизации невозможно, так какбудут стабилизоваться не только вредные возмущения, но и те, которые создаются изменением электронной концентрации и подлежат 25измерению,Предлагаемый интерферометр устраняет этцограничения и обеспечивает измерение электронной концентрации стационарной плазмы свысокой точностью, т. е. с использованием од- ЗОного максимума пропускания интерферометра,Сущность изобретения заключается в использовании системы стабилизации, которая компенсирует изменения относительных длин лазера и резонатора при возникновении тепловых и механических нестабильностей, но прц этом позволяет определять изменение оптической длины пути, вызванное плазмой. В качестве стабилизирующего элемента использован дополнительный лазер, длина волны которого отличается от длины волны основного лазера, а луч вспомогательного лазера прц помощи системы зеркал направлен через основной лазер и регистрируется двумя фотоумножителями, сигналы с которых поданы на пьезоэлектрцче. ское устройство, закрепленное на зеркале основного лазера и резонатора,На чертеже представлена прцнципцальцая схема установки.Интерферометр состоцт цз основного лазера 1, стабилизирующего лазера 2 ц резонатора 3 Фабри - Перо, внутрц которого помещается исследуемая плазма 4. Система содержит зеркала 5 - 10. Внутри лазера 1 помещены регулировочные плоскопараллельные пластины 11. Система регистрации включает светофильтр 12, фотоумножитель 13 и записывающий прибор 14. Система стабилизации, помцмо лазера 2, содержит зеркала 15 - 20, светофильтры 21 и 22, фотоумножители 23 и 24, усилители 25 и 2 б и пьезоэлектрики 27 и 28, изготовленные из тцтаната бария, к которым прц 26148940 45 гЛп = - Ле2;. тч 50 55 60 креплены зеркала б и 9. По обе стороны от лазера 2 устанавливаются оптические изоляторы, состоящие из поляроидов 29 и 80 и четверть- волновых пластинок 31 и 32.Принцип действия схемы без системы стабилизации заключается в следующем.Исследуемая плазма 4 помещается внутрь резонатора 3. В качестве источника излучения используется лазер 1 с длиной волны Лг, Как известно, пропускание резонатора Фабри - Перо имеет вид узких максимумов, разделенСных по частоте интервалом Лг= (С - ско 2.оптрость света, Еот - оптическая длина пути внутри интерферометра), При возникновении внутри интерферометра плазмы показатель преломления на длине плазмы р меняется по сравнению с показателем преломления первоначального газа на Лгг . Оптическая длина пути резонатора 3 меняется при этом на величину рЛпр, что вызывает смещение максимумов пропускания по частоте на ЬгР РЛггопт пли в долях порядкао ъ 2 тг,напр г7Лф С где- частота излучения лазера.Теперь линия лазерного излучения располагается на другом участке кривой пропускания интерферометра. Это изменение проходящего через интерферометр света и зафиксирует регистрирующая система, содержащая светофильтр 12, фотоумножитель 13 и записывающий прибор 14.Изменение показателя преломления плазмы, обусловленное присутствием свободных электронов, связано с их концентрацией Лге по известному закону(е - заряд, а т - масса электрона). Таким образом, зарегистрированный системой сигнал оказывается непосредственно связан с Ле.Однако изменение пропускания интерферометра может быть обусловлено не только изменением электроннои концентрации плазмы, но и относительным изменением оптических длин пути лазера 1 и резонатора 3 вследствие температурного дрейфа, механических вибраций и т. д.Для избирательной компенсации относительного изменения длин лазера и резонатора, вследствие температурного дрейфа, механических вибраций и других факторов, не обусловленных изменением Ле плазмы, предлагается система стабилизации, основным элементом которой служит лазер 2, работающий на более короткой длине волны Л 2. Излучение лазера 2 при помощи непрозрачных зеркал 15, 16 и 20 и полупрозрачных зеркал 17, 18 и 19 5 10 15 20 25 30 35 пропускается через лазер 1 и резонатор 3 ипопадает на фотоумножители 23 и 24. Частоталазера 2 устанавливается в выбранных точкахкривых пропускания интерферометров, образованных зеркалами 5, б и 9, 10. При изменениирасстояния между зеркалами 5 и б или 9 и 10изменяется величина сигнала, снимаемого сфотоумножителя 23 (или 24), Это изменениесигнала усиливается усилителем 25 (или 2 б) иподается на пьезоэлектрик 27 (или 28), компенсирующий изменения длины лазера(или резонатора 3). Подобная система стабилизации может поддерживать относительныедлины резонаторов лазера 1 и резонатора 3 сточностью .10 4 Л,. При этом компенсациидлины резонатора интерферометра при возникновении в нем плазмы не происходит (точнее компенсация будет лишь частичная), хотяработа системы несколько отличается от работы известных схем.При возникновении внутри резонатора 3пламы оптическая длина пути для излучениялазера 1, как и ранее, изменяется в долях поегде Л.,рядка на величину, равную ра длят,гггс-те"-Л,излучения лазера 2 - на величину ртггггсБлагодаря воздействию системы стабилизациидлина резонатора интерферометра частичноеМех.компенсируется на величину р , и-,сгггспоэтому для излучения лазера 1 результирующее изменение оптической длины интерферометра составляете (Л, - Л,)кгггсЭто изменение фиксируется системой регистрации по изменению пропускания резонатора 3 излучения лазера 1.Таким образом, стабилизирующая система полностью компенсирует изменения относительных длин лазера 1 и резонатора, вызванные механическими и прочими нестабильностями, и позволяет регистрировать изменение оптической длины пути резонатора, обусловленное появлением плазмы. Предмет изобретенияИнтерферометр для диагностики плазмы, содержащий оптический квантовый генератор, резонатор, заполненный плазмой, и фотоумножитель, отличагощийея тем, что, с целью компенсации нестабильности оптической длины пути, он содержит дополнительный лазер, длина волны которого отличается от длины волны основного лазера, а луч вспомогательного лазера, при помощи системы зеркал направлен через основной лазер и регистрируется двумя фотоумножителями, сигналы с которых поданы на пьезоэлектрическое устройство, закрепленное на зеркалах основного лазера и резона-. тора, 261489Составитель Б. Кононоведактор Н. Г, Михайлова Техред Л. В. Куклина Корректор Л. А. ЦарьковаЗаказ 3944 Тираж 480 Подписи ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров ССС Москва, Ж, Раушская иаб., д. 4/5 пография, пр. Сапунова