Способ измерения времен релаксации и концентрации компонентов газоразрядной плазмы

3 иалпатеи.не.и еекелц о ие Союз Советских Социалистических Республик667 АВТОРСКОМУ С Дополнительное к а л.2 777 (21 22) Заявле н 10 с присоедине 23) Приорите ем заявки Государственный комитетСССРпо делам изобретений и открытий.М. Рабинович н В.В. Тучин Г Акчу Научно-исследовательский институт механики и физикипри Саратовском ордена Трудового Красного Знаменигосударственном университете им. Н.Г. Чернышевского 1) Заявите(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕН РЕЛАКСАЦИИИ КОНЦЕНТРАЦИИ КОМПОНЕНТ ГАЗОРАЗРЯДНПЛАЗМЫ нован на га тока разряд частоты изл рение девиацс использометода прие ого разностн ся постоянно оподстройки 5 зво- абиль твлениеявляосущес ренийтак ы авто го, сп родинн чувств Я25 одст собу 30 тель Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано в спектроскопии рабочего вещества газовых лазеров и диагностике плазмы для измерения времен релаксации и концентрации компонент газоразрядной плазмы.Известен способ измерения концентрации метастабильных атомов на оси газового разряда, при котором изме" ряют абсолюТную величину размеров пятна излучения лазера. Эта величина зависит от параметров газовой линзы, обусловленной распределением атомов в метастабильных состояниях по сечению разрядного промежутка. За тем с помощью расчетных соотношений находят концентрацию атомов 1.Однако укаэанный способ не по ляет измерять время жизни метаст ных атомов,Известен модуляционный способ измерения времени жизни атомов примесного газа в плазме газового разр да Не - Ме- лазера, при котором измеряют амплитудную модуляцию излучения при мбдуляпии тока разряда в диапазоне частот, соизмеримых с обратным временем жизни атомов в исследуемых состояниях 2). Такой способ не позволяет измерять плот ность метастабильных атомов, а также время жизни метастабильных атомов рабочего вещества.Известен способ измерения врен релаксации и концентрации ком нент газоразрядной плазмы, помещенной в резонатор лазера, эакл чающийся в модуляции тока разряда при заданной ее глубине и регистрации излучения с помощью фотопри емника 3). Известен способ ос монической модуляции и измерении девиаций чения. При этом изме частоты осуществляют ванием гетеродинного при реализации котор частота поддерживает с помощью системы авт частоты.Однако практическое указанного способа изме ется достаточно сложным требует создания систем ройки частоты. Кроме т присущи недостатки гет ,метода приема: высокая"йбсть к механическим и акустическим й"ом"ехам. "Цель изобретения состоит в упрощении способа измерения времей релаксации и. концентрации компонент газоразрядной плазмы.Указанная цель достигается тем,что измеряют глубину модуляции " диаметралазерного луча при различ ных частотах модуляции тока разряда, йаходят значение частоты, прикотором глубина модуляции диаметралазерного луча в Г 2 раз меньше значения этой величины на нулевой час -тоте, по найденному значению частотысудят о времени релаксации, а концентрацию определяют по формулещио)( Дгде К - концентрация компонентыгазоразрядной плазмы;Пмо)- глубина модуляции диаметра лазерного луча на нулеТ вой частоте;длина резонатора;Р - радиус кривизны зеркаларезонатора);б-соей,о ИОф глубина модуляции токаразряда;Ро - радиус разрядной трубки. При этом определение глубины модуляции диаметра лазерного луча осуществляют измерением распределения по диаметру луча постоянной состав,ляющей и амплитуды переменной составляющей сигнала с фотоприемника на частоте модуляции, а глубину модуляции определяют по формулегде Ф- глубина модуляции диаметра лазерного луча)дц - глубина модуляции сигналас фотоприемника;,Х- координаты точек внутрилазерного луча;103 - диаметр лазерного луча,Выполнение предложенного способа иллюстрируется следующим примером.Времена релаксации и концентрации атомов в метастабильных состояниях измеряют в газоразрядной плазме, помещенной в активный объем резонатора Не - Не -лазера, например, типа ЛГ 52-3 ( Х - 6328 А), с длиной резонатора- 30 см, радиусом разрядной трубки Ро,7 мм и радиУсом кривизны сферического зеркала Кв 200 см. Ток разряда подвергают модуляции с заданной глубиной п -10 Ъ, а излучение регистрируют с помощью фотоприемника, перед которым поме О-соййЬ-соь 1 60 гп - глубина модуляции тока разрядаРо - радиус разрядной трубки. цена микрометрическая щель от скамьиОСК. Сигнал с ФЭУ регистрируют спомощью вольтметра постоянного токаи селективного измерительного прибора, настроенного на частоту модуляции. Измеряют глубину модуляциидиаметра лазерного луча при различных частотах модуляции тока разряда от 0 до 100 кГц.Находят значение частоты, при котором глубина модуляции диаметралазерного луча в Г 2 раэ меньшезначения этой величины на нулевойчастоте и определяют время релаксации. При значениях констант О -2,3"10 смф;- 9,32 10 см определяют концентрацию.При всех названных условиях врезультате измерения и расчета получены следующие значения искомыхпараметров: обратное время жизни 20 ъ.22 кГц; концентрации Й 2 10" смТаким образом, описанный способпозволяет определять времена релаксации и концентрации компонент га.зоразрядной плазмы более простымпутем, так как по сравнению с известным отсутствует необходимостьстабилизации раэностной частотыизлучения исследуемого лазера иЛазера-гетеродина и фотосмещениясигнала от двух источников.формула изобретения1. Способ измерения времен релаксации и концентрации, компонент газоразрядной плазмы, помещенной в резонатор лазера, заключающийся в модуляции тока разряда при заданной ееглубине и регистрации излучения с помощью фотоприемника, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения способа, измеряют глубину мо дуляции диаметра лазерного луча приразличных частотах модуляции токаразряда, находят значение частоты,при котором глубина модуляции диаметра лазерного луча в2 раз меньше значения этой величины на нулевой частоте, .по найденному значению частоты судят о времени релаксации, а концентрацию определяют поформуле50 Я) Э /огде К - концентрация компонентыгазоразрядной плазмы;т - глубина модуляции диамет ра лазерного луча на нулевой частоте;Ь - длина резонатора -Я - радиус кривизны зеркала);"-") ЬЧЗ глубина мо с фотоприенал дуляциимника; оставитель Н. Верлиехред Н.Бабурка орректор М а рош Беляв Редакт аж В 44ейного комитета СССРетений и открытий Рауйская наб, д. 4 сыое;. Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектн Ф ф г2. Способ по и1. отличающ и й с я тем, что определение глубины модуляции диаметра лазерного луча осуществляют измерением распределения по диаметру луча постоянной составлякшей и амйлитуды переменной, составляющей сигнала с фотоприемника на частоте модуляции и определяют глубину модуляции диаметра лазерного луча по формуле Заказ 1000 В/9 Тир ЦНИИПИ "Государст по делам иэобр 113035, Москв, Жкоординаты точек внутрилазерного луча;ш - диаметр лазерного луча.Источники информациипринятые во внимание при экспертизе4; .а Чвюе А.ЬсЬЮ 1 в, УТНегйечео.йаа 1 аВВоЕ 16 е оЕ Иее 145 АСоее юа НЕ-ЙЕ АсС 1 чеЪьсЬаде апй Ъею .епэ БИесС опт а 1 пдаСИ 04,АПЕ ТооппаЯ оЕ СоапСит ЕВесСоп 1 сэ"19 Ь 9, ч,ОЕ-З,Й 21.20. КоЬо вС ай. по 1 ее апй ФойоИОоп оЕа Не-йе аьег-ТееЬпоР. ЙерСз.ОваМа Юп 1 чеР 519 Ыч 1 Ь, 171 Ь.147, р.3. Авторское свидетельР 469179, кл. Н 013/00прототий)