Способ определения распределения плотности мощности в сечении пучка излучения

(51) 4 Н 01 Д 1/54 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Оптико-физические средства измерения параметров процессов. Каталог. - М.: ВНИИОФИ, 1983.Патент США 11 4329583, кл,250-330, опублик. 1982.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯПЛОТНОСТИ МОЩНОСТИ В СЕЧЕНИИ ПУЧКАИЗЛУЧЕНИЯ(57) Изобретение относится к оптике.Может быть использовано для преобразования непрерывного периодически изменяющегося и кваэинепрерывного электромагнитного излучения и излучения пото, ков частиц в видимое излучение и определения распределения плотности мощности13091 в сечении пучка излучения, Цель изобретения - расширение динамического диапазона преобразования и повышение точности определения распределения плотности мощности в сечении пучка излучения. Данный способ заключается в следующем. Пучком излучения облучают экран, материал которого сохраняет цвет или свечение в укаэанном интервале температур. Перед облучением устанавливают температуру экрана ни- же заданного интервала температур и путем изменения угла между экраном и пучком излучения получают иэображение ряда энергетических уровней в се 18чении пучка, которые используют для определения распределения плотности мощности сечения пучка, Устройство для реализации способа содержит приемник 1 излучения, источник 2 электрического тока, холодильник 3, уст" ройство 4 вращения, ось 5, подшипники 6, контакты 7, поглотитель 8 излучения, провода 9, холодильную камеру 10, воздушный радиатор 11, На схеме также показаны поток 12 теплоносителя, излучение 13 и его часть 14; пороговая светимость поглотителя 15, В описании изобретения указаны варианты материалов экрана.,2 э,п .ф-лы,1 ил.Изобретение относится к оптике и может быть использовано для преобразования непрерывного периодически изменяющегося и квазинепрерывного электромагнитного излучения и излучения потоков частиц в видимое излучение и определения распределения плотности мощности в сечении пучка излучения, а также для визуализации и определения распределения плотности мощности 10 в поперечном сечении пучков излучения лазеров инфракрасного диапазона, например технологических лазеров на углекислом газе, окиси углерода, ксеноне, работающих в непрерывном перио дическом и квазинепрерывном режимах, сфокусированного излучения лазеров, а также для излучения сверхвысоких частот.Целью изобретения является расши рение динамического диапазона преобразования, повышение точности определения распределения плотности мощности в сечении пучка излучения в связи с независимостью этого определенияг 5 от нелинейности зависимости светимости материала приемника от температуры.На чертеже представлена схема устройства, осуществляющего преобразование излучения в видимое,Устройство состоит из приемника 1излучения, регулируемого источника2 элекрического тока, холодильника 3,устройства 4 вращения приемника 1 излучения вокруг оси 5, закрепленной в подшипниках 6 и проходящей по передней поверхности приемника через его центр О. Приемник 1 излучения содер" жит электрические контакты 7, нанесенные на поглотитель 8 излучения, Посредством электропроводов 9 поглотитель подключен к регулируемому источнику 2 электрического тока. Холодильник содержит холодильную камеру 10 и воздушный радиатор 11, который осуществляет тепловой контакт холодильной камеры 10 и поглотителя 8 излучения путем создания потока 12 теплоносителя, что и обеспечивает установление одинаковой вдоль поглотителя температуры. Допускается охлаждение поглотителя путем обдува газом, плазмой, отвода тепла с помощью жидкого теплоносителя, воздействием отрицательного теплового излучения. Пример осуществления способа.Устанавливают с помощью холодильника 3 минимальную температуру Тпоглотителя 8, омываемого потоком теплоносителя 12, а с помощью устройства 4 вращения устанавливают максимальный угол падения излучения на поглотитель 8 , при котором пумоксфчок излучения еще не выходит за край поглотителя. При этом обеспечивается преобразование излучения в видимое для максимально допустимого значения3плотности мощности Ф. Затем на приемник подают излучение 13, часть которого 14 проходит через поглотитель. Наблюдают изменение цвета или пороговую светимость поглотителя 15, возникающую в результате его нагрева поглощенной частью излучения (эквиэнергетическая линия, поверхность). Если плотньсть мощности излучения У меньше У,ч, то светимость поглотителя не наблюдается. В этом случае путем поворота приемника с помощью устройства 4 следует уменьшить угол падения излучения на приемник ( или с помощью регилируемого источника 2 электрического тока повысить температуру поглотителя до появления цветотемпературной или пороговой светимости эквиэнергетической области (линии) Й на поверхности поглотителя,20 координаты которой (х , у ) связаны) )с координатами поперечного сечения1 пучка (х, у) соотношениями х = х у = у созЧ . Затем определяют значение плотности мощности Ф ( Я ) экви" 25 энергической области по формуле 13091 ф (Я 1 = фк 7; Т (Й)А(0)//А(с ) соз 1 р .30 гдеТ, Т (2 )1 - известная попредварительной калибровке зависимость плотности мощности излучения при нормальном падении пучка, вызывающая цветовые изменения или пороговую светимость поглотителя, имеющего в отсутствие излучения температуру Т;А( Ц) - зависимость коэффициента поглощения приемника от угла падения излучения 40Последовательна изменяя значения температуры поглотителя Т и угла падения излучения на поглотитель , наблюдают все эквиэнергетические уровни в сечении пучка и определяют распределение плотности мощности в поперечном (или любом произвольном, определяемом значением угла ( ) сечении пучка.50Минимальное допустимое значение плотности мощности излучения Ропределяется лишь тепловыми шумами окружающей Среды, стабильностью и неоднородностью температуры Т вдоль поверхности поглотителя на нижних пределах преобразования (оно близко нулю), В результате преобразование излучения в видимое осуществляется в 18 4расширенном диапазоне плотностей мощности, позволяющем удовлетворить всесовременные потребности. Получениеизображения эквиэнергетических уровней, повышение на порядок и более,по сравнению с известным, точностиопределения значения эквиэнергетических уровней и распределения плотностимощности в сечении пучка повышают инФормативность и качество преобразования излучения в видимое и с учетомширокого динамического диапазона преобразования делают предлагаемый способ универсальным,В качестве цветотемпературных веществ могут быть наряду с жидкими кристаллами (с шириной рабочей обласоти до 0,01 С) применены неорганические, люминесцирующие и другие вещества: многоцветные цветотемпературные материалы, которые являются различными цветами при различных температурах и позволяют повысить информативность преобразования: вещества с низкими (комнатными и даже отрицательными) значениями температуры Те ( С)..Использование частично пропускающих излучение поглотителей позволяет устранить низкие значения плотности импульсной мощности, обусловленные конечной скоростью отвода тепла из плохо теплопроводящего поглотителяФормула изобретения1, Способ определения распределения плотности мощности в сечении пучка излучения, включающий облучение пучком излучения экрана, по изображению на котором определяют распределения плотности мощности в сечении пучка излучения, о т л и .ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона исследуемого излучения и повышения точности, используют экран из материала, сохраняющего цвет или свечение в указанном интервале температур, перед облучением устанавливают температуру экрана ниже заданного интервала температур и путем регулирования угла между экраном и пучком излучения получакМг изображения ряда эквиэнергетических уровней в сечении пучка, которые используют для определения распределения плотности мощности сечения пучка.1309118 Составитель Н, ГригорьеваРедактор Н, Лазаренко Техред Л.Олейник Корректор А, Тяско Заказ 1801,/46 Тираж 699 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Производственно-полиграФическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 2. Способ по п,1, о т л и ч а ющ и Й с я тем, что в качестве материала экрана используют холестерические жидкие кристаллы. 63. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве материала экрана используют цветотемпературные индикаторы,