Способ внутрирезонаторной абсорбционной спектроскопии

О П И С А Н И Е 1788923ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ Союз Советских Социалистических Республик3) Опубликовано делам улртгии и откртий;45) ата оч батики апия описания 30.0 д.8(72) Авторы изобрете. и А. П. Войтович В, Машко Ордена Трудового Красного Знамен нститут физики АН Белорусской С 71) Заявитель 54) СПОСОБ ВНУКРИРЕЗОНАКОРН АБсОРБциОннОЙ спеКкРОсКОпи т- ой Наи ности я абсорбц ный на зонатор бины пНа ф щая спо дольног же, поп обознач иг. 1 изоб соб, случа мапнитног еречного м но стрелка(поле Предложенное техническое решение относится,к области лазерной спектроскопии. В частности оно,может быть использовано для обнаружения слабых линий поглощения (усиления) и определения малых значений коэффициентов поглощения.Известен способ абсорбционной спектроскопии 11. При этом через исследуемую среду пропускают зондирующее излучение на частоте линии поглощения и регистрируют его интенсивность до входа в исследуемую среду и на выходе из нее. Оптическую плотность ореды на частоте излучения определяют на основании закона Бугера, сравнивая энергетические характеристики падающего и прошедшего через среду излучения.Недостатком способа является низкая чувствительность и в связи с этаким необходимость использования при достаточно малом поглощении сред больших оптических длин (объемов),более близким ло технической сущвляется способ внутрирезонаторной. ионной спектроскопии (2, основан- помещении исследуемой среды в релазера, изиерении отношения глуровала в интенсивности генерируелучения на частоте линии лотлоще 03.82. Бюллетень М 12 (53) УДК 535.34 088.ния к интенсивности излучения в окрестностях провала.Недостатком этого слоооба является недостаточная для решения ряда задач чувствительность.Цель изобретения - ловышение чувсвительности способа внутрирезонаторнабсорбциокной спектроскопии.Цель достигается тем, что создают поте 10 ри резонатора, различные для волн с ортогональными линейными поляризациями, путем внесения в резонатор элемента, обладающего линейной амплитудной анизотропией, на исследуемую ореду накладываютмагнитное поле, величина которого обеспечивает зеемановское расщепление жонтуралинии поглощения порядка его ширины,причем направление поля ,не совпадает сглавными направлениями элемента.20 На исследуемую среду накладывают поперечное магнитное лоле, причем направление поля составляет угол 45 с главныминаправлениями элемента, создающего линейную амплитудную анизопропию,25Схема содержит зеркала 1, образующие резонатор лазера 1 на красителе, активный элемент 2 (кювета с красителем), поляризатор 3, поглощающая ячейка 4 помешенная в полость соленоида, создающего магнитное поле, спектрограф 5. Поляризатор 3 выполняет функцию элемента, вносящего линейную амплитудную анизотропию, Эту функцию могут также:выполнять окна кюветы с красителем или поглощающей ячейки, наклоненные к апти 1 чесиой оси резонатор,а под углом Брюстера.При,наложении продольного магнитного поля на поглощающую среду вследствие эффекта Фарадея п 1 роисходит поворот плоскости лолвризации излучения, проходящего чврез среду. Угол проворота,в пределах контура ливонии поглощения зависит от длинны волчины и равен нулю за пределами контура поглощения. Присутствие в резонаторе элемента, обладающего линейной амплитудной анизотропией, приводит,к созданию 1 потерь за счет поворота плоскости поляризации излучения, лроходящего через ячейку. Эти потери зааисят от угла поворота плоскости поляризации и равны нулю за пределами контура поглощения, где поворот отсутспвует. Таким образом, к потеряем, возникающим за счет просто поглощения, как это имеет, место в случае обычного способа,внутрирезонаториой абсорбционной спектроскопии, добавляются ,потери, обусловленные фарадеевским вращением плоскости лоляризации генерируемого, излучения в исследуемой среде. Суммарные потери становятся больше потерь :в отсутствие магнитного поля, Глубина провалов в интенсивности пенерации при этом увеличивается и достигает максимального значения, когда, как показал, расчет, величина маг 1 нитного поля обеспечивает зеемановское расщепление .контура линии поглощения порядка его щираны.При наложении на исследуемую среду поперечного магнитного полянаправление которого не совпадает с главными направлениями частичнопо поляризатора, вследствие эффекта Коттон-бутона возникает разность набега фаз для волн с ортогональными линейными поляризациями. При этом генерируемое излучение становится эллидтичесии поляризованным. Разность набега фаз (а следовательно и степень эллиптичности) зависит от длины волчины в пределах контура ли 1 нии поглощения исследуемой среды и равна нулю,за пределами контура. Присутствие в резонаторе частичного поляризатора проводит,к зааисимости,потерь резонатора от разности набега фаз для волн с ортотональными линейными поляризациями, а следовательно, и от длины волны 1 прохюдящего через поглощавщую среду излучения, Суммарные в пределах контура линии поглощения потери становятся в этом случае больше, чем в отсутствие маг 10 Формула изобретения551. Способ внутрирезонаторной абсорбцнснной спектроскопии, основанный на по мещении,исследуемой среды в резонатор лазера, измерении отношения тлубины про.60 вала в интенсивности генерируемого излучения на частоте линии поглощения к интенсивности излучения в окрестностях провала, отличающийся тем, что, с целью по 1 вышения чувствительности, создают по.65 тери резонатара, различные для волн с ор 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 нитного поля. Глубина провала в интенсивности генерируемого излучения;возрастает и достигает максимального значения, когда направление магнитного поля составляет угол 45 с главными направлениями поляризатора.Однако роль магнитного поля не исчерпывается увеличением суммарных потерь в пределах контура линии поглощения. Известно, что насыщение поглощения исследуемой среды понижает чувствительностьспособа внутрирезонаторной абсорбционной спектроскопии. Наложение,мапнитного поля, как показывает расчет, приводит к уменьшению насыщения среды и тем самым также повышает чувствительность способаП р и м е р. Предложенный способ был .применен для исследования поглощения пеона на длые волны л=724.5 нм при наложении на,исследуемую среду продольного магнитного поля. Газсразрядная;неоновая ячейка помещалась в резонатор лазера на,красителенакачиваемого рубиновым лазером. В качестве элемента, вносящего линейную амплитудную,анизотропию, использовались окна кю)веты с ирасителем и поглощающей ячейки, наклоненные под утлом Брюстера к оптической оси резонатора. Давление, неона составляло 1,5 мм рт, ст., ток разряда 10,мЛ, При наложении иа поглощающую ячейку магнитного поля напряженностью порядка 1 кЭ наблюдалось четырехкратное увеличение илубины провала в интенсивности генерируемого излучения .на длине волны К=724,5 н,м по сравнению со случаем, когда магнитное поле отсутствовало, В отсутствие магнитного поля в поглощающей среде созданне в резонаторе потерь, различных для воли с ортогональньми линейными полчризациями, путем внесения:в резонатор элемента, обладающего линейной амплитудной анизотропией, не влияет,на чувствительность способа,Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить чувствительность способа внугрирезонаторной абсорбаионной спектроскопии. Экспериментально получено увеличение чувствительности в четыре раза без оптимизации условий проведения опыта.оставитель Е. арманов е,",актор Л. Лис Техред И енчко ррект Тираж 883о делам изобретая наб., д. 4/5;Заказ 250/168 Изд. 1 а 11Е 4 Г 10 Поиск Государственного комитета ССС113035, Москва, Ж, Рауш дпнсное тк питий и. Харьк. фил. пред. Патент тогоналвными линейными поляризациями, .путем внесения в резонатор элемента, об. ладающего линейной амплитудной анизотроп 1 иейна исследуемую среду накладыва.,ют магнитное поле, величина которого обеспечивает зеемановское расщепление контура линии поглощения порядка его шири.ны, а направление,не совпадает с главными направлениями элемента.2. Способ по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что на исследуемую среду накладывают поперечное поле, причем, направление поля составляет угол 45 с главными направлениями элемента, создающего линейную амплитудную анизотропию. Источники информации, принятые во5 вынимание при экспертизе: 1. Львов Б. В. Атомно-абсорбционныйспектральный анализ, М., Наука, 1966.2. Баев В, М., Беликова Т. П., Свири данков Э. А., Сучков А, Ф. Вяуч 1 рирезонаторная спектроскония с использованием лазеров непрерывного и квазинепрерыаного действия. ЖЭТФ, 74, 43, 1978 (прототип),