Пристрій для вимірювання енергії (потужності) лазерного променя

Реферат: Пристрій для вимірювання енергії (потужності) лазерного променя виготовлено у вигляді камери, що складається з пустотілої труби із подвійною герметичною стінкою, причому з обох боків труби розташовано герметичні вікна із матеріалу, прозорого для лазерного променя, і її порожнину заповнено газом під відповідним тиском через штуцер, а подвійна стінка має два штуцери для прокачування рідкого або газового холодоагенту. Паралельно між собою з'єднано дві камери при одночасному заповненні порожнин труб через штуцери газом та їх охолодженні через подвійні стінки рідким або газовим холодоагентом. Порожнини труб з'єднано між собою диференціальним манометром. UA 119523 U (12) UA 119523 U UA 119523 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пристрій призначений для визначення імпульсної енергії або потужності лазерного променя і може знайти використання в лазерних технологічних установках в технологічних блоках, які виконують контроль параметрів лазерного променя та керування процедурою постачання енергії в зону опромінення. Відома схема пристрою подібного призначення, яка має корпус, заповнений рідким теплоносієм, виготовлений із матеріалу з низькою теплопровідністю та закритий герметично кришкою, яку виготовлено із теплостійкого та теплопровідного матеріалу з розвитою поверхнею, покритою матеріалом з високою поглинальною здатністю до лазерного променя, причому порожнина корпусу з'єднана з манометром, який проградуйовано у одиницях виміру теплової енергії [1]. Недоліком відомого пристрою є непрямий характер вимірювання, тому він потребує калібрування або тарування з використанням зразкового вимірювача, наприклад колориметра. Враховуючи нелінійну залежність тиску в рідині від її температури, можна чекати неоднакову точність результату виміру в різних діапазонах шкали пристрою. До того ж для виконання виміру або контролю рівня енергії випромінювання потрібна перерва в його подачі споживачу, тобто виконання процедури опромінення. Більш близьким до корисної моделі є пристрій для вимірювання енергії (потужності) лазерного променя, який виготовлено у вигляді камери, що складається з пустотілої труби із подвійною герметичною стінкою та з обох боків труби розташовано герметичні вікна із матеріалу, прозорого для лазерного променю, а її порожнину заповнено газом під відповідним тиском, подвійна стінка має два штуцера для прокачування рідкого або газового холодоагенту, які обладнано вимірювачами його об'ємної або вагової витрати та температури на вході і виході з їх стінки. Головним недоліком відомого пристрою є залежність результатів вимірювання від температури та тиску теплоносію та метеорологічних параметрів навколишнього середовища у час вимірювання. Метою створення корисної моделі є підвищення точності результатів вимірювання та виключення їх залежності від параметрів оточення. З цієї метою пристрій для вимірювання енергії (потужності) лазерного променю, який виготовлено у вигляді камери, що складається з пустотілої труби із подвійною герметичною стінкою та з обох боків труби розташовано герметичні вікна із матеріалу, прозорого для лазерного променю, а її порожнину заповнено газом під відповідним тиском через штуцер, подвійна стінка має два штуцера для прокачування рідкого або газового холодоагенту, який відрізняється тим, що паралельно між собою з'єднано дві камери при одночасному заповненні порожнин труб через штуцери газом та їх охолодженні через подвійні стінки рідким або газовим холодоагентом, причому порожнини труб з'єднано між собою диференціальним манометром. На Фіг. 1 та Фіг. 2. показано схему пристрою, де позначено: 1 - лазерний промінь; 2 пустотіла труба; 3 - вікна з прозорого для променю матеріалу, які ущільнено з обох боків ущільнювачами 4; 5 - пустотіла стінка труби із штуцерами 6 та 7 для прокачування холодоагенту через крани 9; 8 - кран для заповнення порожнин труб 2 через штуцери 11 та 12; 10 диференціальний манометр. Використання запропонованого пристрою проводиться за наступним алгоритмом. Порожнини труб 2 вимірювальних камер заповнюють газом або повітрям через штуцери 11 та 12 до вибраного рівня тиску (із збільшенням тиску зростає густина середовища та підвищується чутливість пристрою). Як газ вибирають такий його вид, який має підвищену поглинальну здатність до променя лазера (відповідно до його довжини хвилі X), наприклад, для СО2 лазера може бути використано газ СО2 (окисел вуглецю). Заповнення виконують одночасно у обидві труби 2 через кран 8 для створення однакових початкових умов вимірювання. Для охолодження труб 2 через порожнини їх подвійних стінок прокачують холодоагент за однаковими умовами (склад, температура, витрати та тиск), для чого використовують кран 9 та штуцери 6 і 7. Одну із камер пристрою розташовують віссю труби 2 співвісно з віссю резонатора лазера (на кресленнях відсутній), тобто його промінь 1 буде проходити через газ в порожнині труби 2. Іншу камеру розташовують за межами діяння променю, але недалеко від першої, тобто в однакових атмосферних умовах. Ці умови дозволяють зробити початкові властивості камер ідентичними та залежними від їх наповнення та оточення. Від взаємодії променя з газовим середовищем останній нагрівається із збільшенням тиску в ньому, що викликає змінення початкових показників манометра - від однакових в кожній камері - до зниження рівня з боку камери, де проходить промінь, та підвищення рівня - з боку іншої. Різниця в тиску Δh буде збільшуватися із зростанням потужності (енергії) променя. Використовуючи показники зразкового вимірювача, який одночасно "засвічується" лазерним променем будується тарувальна характеристика 1 UA 119523 U 5 10 пристрою (для вибраного виду газового середовища, його тиску; витрат, тиску та температури холодоагенту), причому змінення умов оточення пристрою впливають однаково на кожну із камер, тобто не позначаються на показниках манометра. Таким чином, мета створення корисної моделі досягнута. Джерела інформації: 1. Котляров В.П. Технологічне оснащення лазерних комплексів. Підручник. Електронне видання. Київ: НТУУ "КПІ", 2013. - 592 с. рис. 4.4 стор 118. 3 2. А.с. 1167836 СРСР, МКВ В23K 26/00. Пристрій для лазерної обробки [Текст] Л.Ф. Головко, М.І. Анякін, В.С. Коваленко, В.П. Дятел. (СРСР) - № 3657101/25-27; заявл. 31.10.1983 (без. публ.) ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Пристрій для вимірювання енергії (потужності) лазерного променя, який виготовлено у вигляді камери, що складається з пустотілої труби із подвійною герметичною стінкою, причому з обох боків труби розташовано герметичні вікна із матеріалу, прозорого для лазерного променя, і її порожнину заповнено газом під відповідним тиском через штуцер, а подвійна стінка має два штуцери для прокачування рідкого або газового холодоагенту, який відрізняється тим, що паралельно між собою з'єднано дві камери при одночасному заповненні порожнин труб через штуцери газом та їх охолодженні через подвійні стінки рідким або газовим холодоагентом, причому порожнини труб з'єднано між собою диференціальним манометром. 2 UA 119523 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3