Способ количественного исследования пространственных неоднородностей

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 1247726 ю 4 6 01 М 21 КА У1ЛИС": К АВТ терфе -388,чес 977 ЛЕДО- ДНОСсится к оптирений в прозях, может исиментальнои гаке, физике плаз УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОПИСАНИЕ И ОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТ(54) СПОС ВАНИЯ ПРО ТЕЙ (57) Изобретение отн ческим средствам изм рачных неоднороднос пользоваться в экспе зодинамике, теплофиз ОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО И СТРАНСТВЕННЫХ НЕОДНО мы при исследовании фазовых сред инаправлено на повышение точности определения пространственного распределения показателя преломления в неоднородности. Способ количественногоисследования пространственных неоднородностей основан на просвечиванииисследуемой неоднородности изучениемс длиной волны, близкой к линии поглощения атомной или ионной компонентнеоднородности или добавки вещества,вводимого в неоднородность для увеличения рефракции изучения. Исследуемаянеоднородность просвечивается наборомузких пучков излучения ив неевводит-ся светорассеивающая .добавка веществадля визуализации траекторий лучей.Фоторегистрация траекторийлучей внеоднородности осуществляется с двухвзаимно перпендикулярных направлений,а расчет пространственного распределения показателя преломления производится при решении уравнения траекторий лучей; 1 ил."р - длина волны, сооветствующая центру линиипоглощения;- ширина линии поглощенияу- длина волны просвечивающего излучения;й - сила осциллятора линии;Н - концентрация атомов на.поглощающем уровне; Изобретение относится к оптическим средствам измерений прозрачных неоднородностей и может быть использован в экспериментальной газодинамике, теплофнзике, физике плазмы и других областях при исследовании жидких и газообразных прозрачных сред с пространственным распределением показа-теля преломления.Цель способа - увеличение точности определения пространственного распределения показателя преломления в неоднородности и расширение области применения.На чертеже представлена схема осуществления способа.1Набор узких пучков излучения 1, сформированных так, что в каждой плоскости ряда параллельных плоскостей они образуют ряд параллельных лучей просвечивает исследуемую неоднородность 2 с длиной волны, близкой к линии поглощения атомной или ионной компонент неоднородности или добавки вещества, вводимой в неоднородность. В исследуемую неоднородность введена также светорасссеивающая добавка вещества, а фоторегистрация траекторий лучей в неоднородности производится с двух взаимно перпендикулярныхнаправлений, в результате чего на фоторегистраторе записываются проекции траектории каждого луча х(з) на плотность фоторегистрации 3 и у(г) - наплоскость фоторегистрации 4Исполь. зование узких пучков излучения с длиной волны, близкой к линии поглощения атомной или ионной компонент вещества неоднородности или добавки вещества,вводимого в неоднородность, позволяет значительно (до 10 раз) увеличить рефракцию атомов или ионов в соответствии с формулой Зелмейера1 О 15 20 с= е /4 г сг = 2 24 1 О см;и тем самым получить значительныетотклонения луча в различных точкахнеоднородности, Введение в неоднород"ность светорассеивающей добавки позволяет визуализировать траектории узких лучей в неоднородности и, следо;.вательно, произвести их фоторегистрацию с двух взаимно перпендикулярных направлений. Таким образом, в плоскость фоторегистрации записываются проекции траекторий лучей х(г) и у(г). Ввиду того, что из-за увеличения рефракции атомов или ионов отклонение траектории лучей можно довести до нескольких градусов дажедля очень сЛабых неоднородностей при приближении длины волны просвечивающего излучения длине волны, соответствующей центру линии поглощения, что.достигается, например, при использованин излучения от лазеров на краси- телях с перестраиваемой длиной волны излучения, проекции траекторий лучей х(я) и у(г) координируются 25 30 35 40 45 50 55 с большой степенью точности. Решениеуравнения каждого луча, преобразованного к системе уравненийЖт"д-Ьн. - " Ь ),где х(г). и у(к) - проекции траекториилуча на две взаимноперпендикулярные .плоскости;и (х,у, в) - распределение показателя преломлениявдоль траекториилуча,позволяет найти распределение показателя преломления вдоль каждого лучаи, следовательно, в целом в неоднородности. Шаг вычисления распределения показателя преломления в неоднородности определяется диаметром одно"го пучка излучения и расстоянием между соседними пучками, которые напрактике можно реализовать достаточно малыми для обеспечения необходимой точности расчета.Просвечивание исследуемой неоднородности узкими пучками излучения сдлиной волны, близкой к линии поглощения атомной или ионной компоненты"неоднородности или добавки вещества,3 1247 вводимой в неоднородность, позволяет значиТельно увеличить рефракцию атомов или ионов и, тем самым, реализовать значительные отклонеиия лучей в точках неоднородности с небольшими градиентами плотности или показателя преломления, Таким образом, рефракция лучей, которая вносит ошибки в интерференционные измерения, в некоторых случаях ограничивает область 10 их применения, в предлагаемом способе является объектом визуализации и измерения. Введение в исследуемую неоднородность светорассеивающей добавки позволяет визуализировать и регистрировать фотографическим способом проекции траекторий лучей на две взаимно ортогональные плоскости, закоординировать нх и тем самым количественно определить распределение 20 показателя преломления в неоднородности с помощью решения уравнения кашдого луча. Формирование пучков, исходящих из узлов сетки с квадрат.ной ячейкой, значительно повышает информативность системы за время одной экспозиции.Формула изобретения30Способ количественного исследования пространственных неоднородностей, включающий просвечивание исследуемой неоднородности излучением с длиной волны, близкой к линии поглощения35 :атомной или ионной компонент неоднородности или добавки вещества, вводимой в неоднородность, о т л и ч а ю. щ и й с я тем, что, с целью увеличения точности определения простран 726 4ственного распределения показателя преломления в неоднородности и расши-. рения области применения, просвечивание исследуемой неоднородности проводят набором узких параллельных пучков излучения, при этом в неоднородность дополнительно вводится свето- рассеивающая добавка вещества, затем осуществляют фоторегистрацию хода пучков излучения в неоднородности в двух взаимно перпендикулярных направлениях, по которой определяют пространственное распределение показателя преломления при решении системы уравнения, описывающих траектории пучков излучениядгд 2д 2 а Еии а 232 Ени юг" 3д У-фн и - " - Ь пгде х, у, г - выбранная система координат;х (г) - проекция траекториипучка излучения, зарегистрированная на однуплоскость фоторегистрации;у (г) - проекция траекторииэтого ше пучка излучения, зарегистрированная на другую плоскостьфоторегистрации; п х,у,г) - распределение показателя преломления вдольтраектории пучка излу-.чения.1247726 Составитель С. ГолубевКовтун Техред Н.Бонкало, Корректор М, Ш Редак каз 4 сное 113 роектна роизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгор 16/41 ТиражВНИИПИ Государстпо делам изобр035, Москва, Ж78енного ктений иРаушска Поитета ССкрытийнаб., д.