Способ количественного исследования пространственных неоднородностей

 

Изобретение относится к оптическим средствам измерений в прозрачных неоднородностях, может использоваться в экспериментальной газодинамике , теплофизике, физике плазмы при исследовании фазовых сред и направлено на повышение точности определения пространственного распределения показателя преломления в неоднородности . Способ количественного исследования пространственных неоднородностей основан на просвечивании исследуемой неоднородности изучением с длиной волны, близкой к линии поглощения атомной или ионной компонент неоднородности или добавки вещества, вводимого в неоднородность для увеличения рефракции изучения. Исследуемая неоднородность просвечивается набором узких пучков излучения ив неевводится светорассеивающая добавка вещества дпя визуализации траекторий лучей. Фоторегистрация траекторий лучей в неоднородности осуществляется с двух взаимно перпендикулярных направлений, а расчет пространственного распределения показателя преломления производится при решении уравнения траекторий лучей. 1 ил. (Л to 4: ю о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК др 4 6 01 N 21/41

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3857730/24-25 (22) 19.02.85 (46) 30.07i86. Бюл. У 28 (71) Гродненский государственный университет (72) Л.С. Гайда, E.М. Платонов, С.А. Пулькин и Н.М. Спорник (53) 535.24(088.8) (56) Вест Ч. Голографическая интерферометрия. M.: Мир, 1982, с. 382-388, 354-362.

Островкий Ю.И. и др. Голографическая интерферометрия. М.: Наука, 1977, с. 203-206. (54) СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ (57) Изобретение относится к оптическим средствам измерений в прозрачных неоднородностях, может использоваться в экспериментальной газодинамике, теплофизике, физике плаз„„SU„„1247726 А1 мы при исследовании фазовых сред и направлено на повышение точности определения пространственного распределения показателя преломления в неоднородности. Способ количественного исследования пространственных неоднородностей основан на просвечивании исследуемой неоднородности изучением с длиной волны, близкой к линии поглощения атомной или ионной компонент неоднородности или добавки вещества, вводимого в неоднородность для увеличения рефракции изучения. Исследуемая неоднородность просвечивается набором узких пучков излучения ив неевводит- ся светорассеивающая .добавка вещества для визуализации траекторий лучей.

Фоторегистрация траекторий лучей в неоднородности осуществляется с двух взаимно перпендикулярных направлений, а расчет пространственного распределения показателя преломления производится при решении уравнения траекторий лучей; 1 ил.

1247726

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 ripoстранственным 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.

Набор 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 x(z) на плотность фоторегистрации 3 и y(z) — на ! плоскость фоторегистрации 4 ° Исполь. 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 Зелмейера

) и - 1 =* с ) И f () >)а (4" )г где "р — длина волны, сооветствующая центру линии поглощения; — ширина линии поглощения1 — длина волны просвечивающего излучения;

f — сила осциллятора линии;

N — - концентрация атомов на.поглощающем уровне;

1О

20 ствующей центру линии поглощения, что. достигается, например, при использованин излучения от лазеров на краси- телях с перестраиваемой длиной волны излучения, проекции траекторий лучей x(z) и у(z) координируются с большой степенью точности. Решение уравнения каждого луча, преобразованного к системе уравнений дат=(1 .(д (д I )(дь"-ä — Вн ")з где x(z). и y(z) — проекции траектории луча на две взаимно перпендикулярные . плоскости; и (х,у, z) — распределение показателя преломления вдоль траектории луча, позволяет найти распределение показателя преломления вдоль каждого луча и, следовательно, в целом в неоднородности. Шаг вычисления распределения показателя преломления в неоднородности определяется диаметром одного пучка излучения и расстоянием между соседними пучками, которые на практике можно реализовать достаточ-. но малыми для обеспечения необходимой точности расчета.

Просвечивание исследуемой неоднородности узкими пучками излучения с длиной волны, близкой к линии поглощения атомной или ионной компоненты" неоднородности или добавки вещества, 25

55 с= Е /4 п с = 2,24 10 см; и тем самым получить значительные т отклонения луча в различных точках неоднородности. Введение в неоднород" ность светорассеивающей добавки позволяет визуализировать траектории уэких 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

y(z). Ввиду того, что из-за увеличения рефракции атомов или ионов отклонение траектории лучей можно довести до нескольких градусов даже для очень сЛабых неоднородностей при приближении длины волны просвечивающего излучения длине волны, соответ3 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 ре-1S гистрировать 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 ин-25 формативность системы за время одной экспозиции.

Формула изобретения

Способ количественного исследования пространственных неоднородностей, включающий просвечивание исследуемой неоднородности излучением с длиной волны, близкой к линии поглощения

:атомной или ионной компонент неоднородности или добавки вещества, вводимой в неоднородность, о т л и ч а ю. шийся тем, что, с целью увеличения точности определения простран726 4 ственного 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 светорассеивающая 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 излучения где х, у, z — выбранная система координат; х (z) — проекция траектории пучка излучения, зарегистрированная на одну плоскость фоторегистрации; у (z) — проекция траектории этого ше пучка излучения, зарегистрированная на другую плоскость фоторегистрации; и (х,у,z) — распределение показателя преломления вдоль траектории пучка излу-. чения. I 247726

Составитель С. Голубев

Редактор В. Ковтун Техред Н.Бонкало, Корректор М. Шароши

Заказ 4116/41 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул . Проектная, 4