ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА, 2010, № 3, с. 163-164
ПРИБОРЫ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ В ЛАБОРАТОРИЯХ
УДК 621.383:621.317:535
УСТАНОВКА ДЛЯ СОЗДАНИЯ И АВТОМАТИЧЕСКОМ РЕГИСТРАЦИИ ОЧАГОВ ОПТИЧЕСКОГО ПРОБОЯ ВОЗДУХА © 2010 г. С. М. Слободян, С. А. Шишигин
Поступила в редакцию 24.11.2009 г.
Плазменный очаг оптического пробоя воздуха является эффективным источником света для проведения дистанционного зондирования состояния различных объектов окружающей среды, их наблюдения, контроля параметров лазерного излучения [1]. Спектральный диапазон электромагнитного излучения такого высокотемпературного источника перекрывает инфракрасный, видимый, ультрафиолетовый диапазоны, а также наблюдается интенсивный радиационный поток высокоэнергетичных частиц, рентгеновского излучения. Кроме этого, оптический пробой воздуха создает ударную волну, вызванную расширением плазменного очага, приводящим к генерации импульса акустической волны из области очага оптического пробоя в окружающее пространство.
Лазерное инициирование плазмы в атмосфере может быть связано с созданием направляющих стримеров атмосферного электричества, высоковольтных коммутаторов, реализацией дистанционных методов эмиссионного анализа веществ, оптического и акустического зондирования атмосферы, транспортировкой мощного лазерного излучения для создания в верхних слоях земной атмосферы источника оптического излучения — искусственной "опорной звезды" при проведении в реальном времени компенсации атмосферных искажений в астрофизических средствах наблюдения внеатмосферных объектов. Распространение мощного лазерного излучения в атмосфере сопровождается испарением, горением, взрывом аэрозольных частиц, оптическим пробоем. Возникновение ионизации воздуха носит пороговый характер. Плазма оптического пробоя воздуха экранирует распространение лазерного излучения.
Контроль оптимальных параметров излучения для транспортировки и зондирования атмосферы требует знания закономерности изменения в реальном времени параметров плазменного очага оптического пробоя (оптической плотности, температуры плазмы, спектрального распределения мощности и длительности излучения).
Основные технические характеристики установки. Источник лазерного излучения — моноимпульсный СО2-лазер; форма импульса генерации лазерного излучения имеет главный пик полушириной 1.5 мкс с пологим спадом длительностью 10 мкс (интервал фронта импульса, включая пик излучения, содержит 75% энергии импульса); формирование структуры пучка на трассе — зеркальный телескоп типа Кассегрена; средняя плотность распределения энергии излучения пучка в фокальной плоскости — переменная в диапазоне (0.2—2) • 103 Дж/см2; контроль энергии излучения лазера — болометрический приемник. Спектрально-энергетические измерения излучения плазменных образований в выделенных спектральными полосовыми фильтрами диапазонах: 0.6— 1.2 мкм; 0.4 мкм; 0.51 мкм; 0.63 мкм проводятся с помощью ФЭУ-115 (временное разрешение ~5 • 10-7 с). Синхронизация процесса диагностики оптического пробоя с динамикой изменения мощности импульса излучения СО2-лазера осуществляется дифференциальным методом (сравнением сигналов интегрального фотоприемника и приемника рассеянного лазерного излучения ФСГ-223); структура оптического изображения плазменного очага с прилегающим к нему пространством регистрируется цифровой/аналоговой фототехникой и специальными фотоприемными п.з.с.-средствами [2, 3].
Калибровка параметров и обработка считываемых массивов данных изображений плазменного образования осуществляется с привлечением стандартных процедур пакета Ма^аЬ (Ма1САЭ) и реализуется под управлением компьютерной системы в реальном масштабе времени. Ряд методов диагностики и технических решений созданной установки защищены патентами и авторскими свидетельствами на изобретения [4—7].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шишигин С.А. // Оптика атмосферы и океана. 2005.
№ 7. С. 580.
163
11*
164
СЛОБОДЯН, ШИШИГИН
2. Большанин А.А., Слободян С.М., Яковлев А.Р. // ПТЭ. 2009. № 6. С. 141.
3. Большанин А.А., Слободян С.М., Яковлев А.Р. // ПТЭ. 2009. № 6. С. 142.
4. Шишигин С.А., Коханов В.И. А.с. 1693400 СССР. МКИ5 G01J 5/50. 1991.
5. Шишигин С.А., Коханов В.И., Копытин Ю.Д. и др. А.с. 1554572 СССР. МКИ5 G01N 21/39. 1989.
6. Шишигин С.А., Копытин Ю.Д., Погодаев В.А., Коханов В.И. А.с. 1326003 СССР. МКИ4 G01N 21/62. 1987.
7. Шишигин С.А., Коханов В.И., Копытин Ю.Д. А.с. 1457553 СССР. МКИ4 G01J 5/28. 1988.
Адрес для справок: Россия, 634055, Томск, просп. Академический, 1, Институт оптики атмосферы СО РАН. Тел. 8-3822-492554; 634004, Томск, просп. Ленина, 30, Томский политехнический университет, Электротехнический институт, кафедра электрических станций. Тел.8-3822-563267. E-mail: shansss@mail2000.ru; sms_46@ngs.ru
ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА № 3 2010
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.