Устройство для поиска и характеризации поверхностных дефектов в оптических материалах

Изобретение относится к научно-техническим разработкам в области методик и устройств, позволяющих определять дефекты в оптических материалах, и позволяет выделять поверхностные дефекты. Устройство содержит пьезоэлектрический микрорезонатор, расположенный на торце стеклянного капилляра, и по крайней мере два металлических электрода, выполненных в виде стержней, расположенных внутри капилляра, в который вставлено оптическое волокно. Устройство может содержать от 2 до 6 металлических электродов, что позволяет подбирать оптимальное направление напряженности поля для возбуждения пьезоэлектрического резонанса. Пьезоэлектрический микрорезонатор может иметь различную форму, в том числе и форму полусферы или усеченной пирамиды. Изобретение дает возможность проводить локальные измерения, позволяет работать не только с кристаллами, но и со стеклами, и может найти применение в качестве неразрушающего метода контроля оптических материалов. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области пьезорезонансной лазерной калориметрии - методикам измерения коэффициента малого оптического поглощения в прозрачных материалах. При распространении лазерного излучения в прозрачном диэлектрике происходит его слабый разогрев, обусловленный оптическим поглощением и неупругим рассеянием света. Большинство современных материалов, используемых в нелинейной оптике для преобразования лазерного излучения, имеют чрезвычайно малые коэффициенты поглощения света. Однако даже чрезвычайно чистые и совершенные материалы разогреваются при прохождении через них лазерного излучения. При увеличении мощности излучения накачки в материале может возникнуть дополнительное нелинейное поглощение излучения как на уже существующих примесях и дефектах, так и на новых неоднородностях кристалла, индуцированных мощным излучением. Более того, под действием мощного лазерного излучения происходит неоднородный разогрев материала, что приводит к появлению механических напряжений. В итоге это оказывает негативное влияние на процессы преобразования лазерного излучения в нелинейно-оптических кристаллах, так как меняются условия фазового синхронизма для взаимодействующих волн. Кроме этого, в результате сильного разогрева может произойти необратимое разрушение материала. Было предложено судить о поглощении излучения кристаллом по изменению его температуры [А.В. Коняшкин, А.В. Доронкин, В.А. Тыртышный, О.А. Рябушкин. Радиочастотно-импедансный спектроскоп для исследования взаимодействия мощного лазерного излучения с кристаллами. Приборы и техника эксперимента, 2009, №6, с. 60-68]. В основе данного метода лежит зависимость частот пьезоэлектрических резонансов кристаллов от температуры. Таким образом, возбудив с помощью внешнего электрического поля пьезоэлектрический резонанс и измерив частоту этого резонанса, используя синхронное детектирование, можно с высокой точностью определить температуру кристалла.

Наиболее близким к данному изобретению устройство описано в работе Алексеева Д.А., Коняшкина А.В., Рябушкина О.А. «Электрический конденсатор с центрально симметрично расположенными металлическими электродами», опубликованной как патент РФ №2575882. Такой подход предполагает помещение оптического образца внутри конденсатора со специальными электродами и пропускание лазерного излучения через него. Он обладает несколькими недостатками. Во-первых, для возбуждения пьезоэлектрического резонанса оптический образец должен быть пьезоэлектрическим кристаллом. Во-вторых, таким образом получается представление об определенным образом усредненной по объему кристалла концентрации дефектов.

Техническим результатом, достигнутым в данном изобретении, является возможность определения локального распределения поверхностных дефектов и их характеризации.

Технический результат достигается тем, что устройство содержит по крайней мере два металлических электрода, выполненных в виде стержней, расположенных в капилляре, вставленное в этот капилляр волокно и пьезоэлектрический микрорезонатор на поверхности исследуемого образца. Микрорезонатор расположен внутри капилляра под волокном. Микрорезонатор удерживается в капилляре посредством стеклянных кварцевых нитей. Это позволяет перемещать микрорезонатор вместе с волокном по поверхности образца.

Устройство может содержать от 2 до 6 металлических электродов, что позволяет подбирать оптимальное направление напряженности поля для возбуждения пьезоэлектрического резонанса.

Пьезоэлектрический микрорезонатор может иметь различную форму, в том числе и форму усеченной пирамиды или полусферы.

На фиг. 1 представлена схема устройства, где 1 - электроды, 2 - оболочка волокна, 3 - капилляр, 4 - световедущая сердцевина оптического волокна, 5 - металлизированное покрытие волокна, экранирующее электроды, 6 - микрорезонатор, 7 - стеклянные кварцевые нити, 8 - исследуемый образец, на фиг. 2 - вид волокна с торца сверху, на фиг. 3 - вид устройства с торца снизу. На фиг. 4 изображена экспериментальная установка, где 9 - лазер, 10 - резистор, 11 - синхронный детектор, 12 - высокочастотный генератор, 13 - описанное выше устройство. Методика измерений основывается на синхронизации переменного напряжения генератора (12), включенного в цепь последовательно конденсатора из электродов (1) и нагрузочного сопротивления (10) с детектором (11). Синхронный детектор (11) измеряет напряжение с нагрузочного сопротивления которое пропорционально току во всей цепи. Характерная зависимость показаний синхронного детектора от частоты генератора (в Гц) имеет форму резонанса и приведена на фиг. 5. Частота данного резонанса зависит от температуры поверхности образца. Для его разогрева используется излучение лазера, которое заводится в сердцевину волокна (4). Поскольку разогрев напрямую связан с концентрацией дефектов, данная методика позволяет их характеризовать.

1. Устройство для лазерной калориметрии, содержащее конденсатор с по крайней мере двумя обкладками, отличающееся от прототипа тем, что обкладки конденсатора выполнены в форме цилиндрических электродов и расположены в капилляре, и тем, что устройство содержит волокно внутри капилляра и касающийся поверхности образца пьезоэлектрический микрорезонатор, соединенный с капилляром стеклянными кварцевыми нитями.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит от 2 до 6 металлических электродов.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что микрорезонатор имеет форму полусферы и закреплен нитями с 4 сторон.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам, устройствам и способам наблюдения, тестирования и/или анализа биологических проб. Инструмент для биологического анализа содержит базу, источник возбуждения, оптический датчик, оптическую систему возбуждения и оптическую систему эмиссии.

Изобретение относится к способам контроля нарушения целостности берегозащитных сооружений, в частности волноотбойных стен, состоящих по меньшей мере из одного или нескольких массивных блоков, в частности железобетонных, а также блочных фундаментов инженерных сооружений с помощью волоконно-оптической контрольно-измерительной аппаратуры и предназначено для своевременного выявления деформации конструкций и предупреждения их полного разрушения.

Изобретение относится к многоканальному капиллярному генетическому анализатору, содержащему заполненные разделяющим полимером капилляры, к концам которых приложено высокое напряжение, устройство когерентного излучения, оптическую систему, блок спектрального анализа, блок регистрации флуоресцентного сигнала и компьютер, отличающемуся тем, что он снабжен базой данных, блоком оптимизации, блоком выравнивания и блоком определения погрешностей, при этом вход базы данных связан с выходом блока регистрации флуоресцентного сигнала, база данных соединена двухсторонней связью с блоком оптимизации, блоком выравнивания и блоком определения погрешностей, а выходы базы данных соединены с входами компьютера.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в обеспечении возможности анализа поверхности шины.

Изобретение относится к производственным процессам. Многофункциональное программно-информационное устройство включает каналы приема и передачи информации, датчики состояния окружающей среды, лазерный измеритель расстояний и запыленности воздуха, световую сигнализацию, дисплей, тепловизионный модуль, громкоговоритель, счетно-решающее устройство, соединенное со всеми элементами устройства и с возможностью передачи информации на дисплей и аккумуляторную батарею.

Изобретение относится к области фотометрического анализа вещества и спектрофотометрических измерений в составе спектрофотометрического детектора. Спектрофотометрическая жидкостная кювета содержит корпус с измерительным проточным каналом, подводящие каналы для жидкости и оптические окна для оптического излучения, имеет переходные полости вокруг измерительного проточного канала и подводящих каналов, которые соединены между собой.

Настоящее изобретение относится к узлу или системе, которая позволяет оптическому устройству, такому как электрооптический датчик, фотоэлектрический датчик, датчик изображений, светочувствительный датчик, камера, оптический излучатель, оптический детектор и т.д., самоочищаться в условиях загрязненной среды.

Изобретение может использоваться при неинвазивной оценке функционального состояния поверхностных сосудов и уровня оксигенации участка биологической ткани. Устройство содержит коллиматор, светоделительный элемент, референтный канал с первым зеркалом, объектный канал, имеющий микрообъектив и плоскость для объекта исследований, приёмный канал с матричным фотоприёмником.

Изобретение относится к созданию аналитических приборов для определения содержания воды в тяжелой воде и апротонных растворителях. Описывается сенсорный люминесцентный материал, люминесцирующий при возбуждении ультрафиолетовым излучением в диапазоне 220-395 нм и являющийся смешанно-металлическим комплексом европия (Eu) и тербия (Tb) с азолкарбоновой кислотой.

Изобретение относится к области техники изготовления стальной продукции. Заявлен способ изготовления стальной продукции, включающий стадию получения характеристик слоя оксидов (22), присутствующего на движущейся стальной подложке (21).

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в обеспечении возможности анализа поверхности шины.

Изобретение относится к средствам контроля микронеровностей поверхностей, полученных в результате воздействия машиностроительных технологических операций на шероховатую поверхность, например, поверхность пера лопатки ГТД на заключительных стадиях обработки.

Группа изобретений относится к диагностике состояния проводной контактной сети. Способ измерения параметров контактного провода заключается в следующем.

Группа изобретений относится к диагностике состояния проводной контактной сети. Способ измерения параметров контактного провода заключается в следующем.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к установкам для определения основных защитных и эксплуатационных показателей защитных очков, применяемых при наличии вредных и опасных для глаз производственных факторов, а именно для определения запотевания смотровых стекол защитных очков в условиях, приближенных к их реальной эксплуатации.

Устройство для обнаружения поверхностных дефектов цилиндрических объектов относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в производстве ядерного топлива, в частности для обнаружения дефектов внешнего вида на боковой поверхности топливных таблеток.

Изобретение относится к системе отслеживания с динамическим отношением «сигнал-шум». Технический результат заключается в повышении надежности системы отслеживания в окружении вне помещений и в присутствии других источников электромагнитного излучения.

Изобретение относится к средствам контроля микронеровностей поверхностей, полученных в результате воздействия машиностроительных технологических операций на шероховатую гидрофобную поверхность, например парафин, воск, огнеупоры и т.п.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при создании связных (телекоммуникационных) космических аппаратов (КА) для бесконтактного неразрушающего контроля качества полупроводниковых фотопреобразователей (ФП) солнечных батарей (БС).

Изобретение относится к системе дистанционной связи, выполненной с возможностью встраивания в летательный аппарат (1А, 1B, 1С), содержащий по меньшей мере один винт (50А, 50B, 50С) двигателя с множеством лопастей (52А, 52B, 52С), выполненный с возможностью вращения относительно неподвижного модуля (10А, 10B, 10С) летательного аппарата вокруг оси (X) двигателя.

Данное изобретение относится к области методов анализа механизмов поведения взрывчатых веществ (ВВ) при термических воздействиях и может быть использовано для исследования продуктов терморазложения ВВ.

Изобретение относится к научно-техническим разработкам в области методик и устройств, позволяющих определять дефекты в оптических материалах, и позволяет выделять поверхностные дефекты. Устройство содержит пьезоэлектрический микрорезонатор, расположенный на торце стеклянного капилляра, и по крайней мере два металлических электрода, выполненных в виде стержней, расположенных внутри капилляра, в который вставлено оптическое волокно. Устройство может содержать от 2 до 6 металлических электродов, что позволяет подбирать оптимальное направление напряженности поля для возбуждения пьезоэлектрического резонанса. Пьезоэлектрический микрорезонатор может иметь различную форму, в том числе и форму полусферы или усеченной пирамиды. Изобретение дает возможность проводить локальные измерения, позволяет работать не только с кристаллами, но и со стеклами, и может найти применение в качестве неразрушающего метода контроля оптических материалов. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх