Лазерный мир

Якимов Михаил Юрьевич (RU), Соловьев Николай Германович (RU), Котов Михаил Алтаевич (RU), Лаврентьев Сергей Юрьевич (RU), Шемякин Андрей Николаевич (RU) // Владельцы патента RU 2780300: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН) (RU), 2012-2023

Группа изобретений относится к области приборостроения. Устройство измерения ускорения на оптическом разряде с лазерным поджигом состоит из сферической камеры, прозрачной для лазерного излучения, заполненной газовой смесью; одного или нескольких лазеров, расположенных снаружи сферической камеры, излучение которых сфокусировано в центре сферической камеры, при этом вся внутренняя поверхность сферической камеры, свободная от лазерного излучения одного или нескольких лазеров, имеет датчики теплового потока, при этом количество датчиков теплового потока, попадающих целиком в тепловое пятно теплового потока нагретого от оптического разряда газа на внутренней поверхности сферической камеры, должно быть больше или равно трём по любому из двух взаимно перпендикулярных направлений. Технический результат – расширение диапазона измерения ускорений и улучшение быстродействия. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Заявляемое изобретение относится к области приборостроения, в частности к системам измерения параметров движения подвижных объектов, и может быть использовано в приборах, измеряющих ускорение объектов.

Оптический разряд в газе, поддерживаемый сфокусированным лазерным излучением, представляет собой малогабаритный высокоинтенсивный источник тепловой энергии. Температура плазмы в оптическом разряде существенно выше, чем в других типах разрядов – 15000-20000 К, тогда как в дуговом обычно 7000-8000 К, в ВЧ разряде – 9000-10000 К. (Генералов Н.А., Зимаков В.П. И др. «Непрерывно горящий оптический разряд». Письма в ЖЭТФ, 1970, т. 11, с. 447-449).

Источники широкополосного излучения на базе такого оптического разряда выпускает, например, компания Energetiq Technology, Inc. (США), они подробно описаны на сайте этой компании (https://www.energetiq.com/ldls-laser-driven-light-source-products-energetiq ).

Малые геометрические размеры лазерной плазмы, составляющие доли миллиметра, наряду с ее высокой температурой и значительным удельным энерговыделением приводят к образованию конвективных потоков газа в разрядной камере, сопровождающимися характерными периодическими пульсациями. (Патент RU 2738461 C1, «Устройство и способ устранения колебаний оптического разряда», опубликовано 14.12.2020 Бюл. № 35).

Оптический разряд, как источник тепловой энергии для получения конвективного потока, может быть использован для создания малогабаритного быстродействующего измерителя ускорения – акселерометра, не имеющего подвижных механических деталей. При этом в тепло превращается 20-30% энергии лазерного излучения. Стандартный диаметр камеры для создания оптического разряда составляет 10-20 мм, камера заполняется ксеноном при давлении 10-30 Атмосфер, для поджига и поддержания оптического разряда могут быть использованы известные из уровня техники малогабаритные волоконные лазерные модули мощностью 30-70 Вт Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство измерения ускорения на оптическом разряде с лазерным поджигом состоит из сферической камеры, прозрачной для лазерного излучения, заполненной газовой смесью; одного или нескольких лазеров, расположенных снаружи сферической камеры, излучение которых сфокусировано в центре сферической камеры, на всей внутренней поверхности сферической камеры, свободной от лазерного излучения одного или нескольких лазеров, размещены датчики теплового потока, при этом количество датчиков теплового потока, попадающих целиком в тепловое пятно теплового потока нагретого от оптического разряда газа на внутренней поверхности сферической камеры, должно быть больше или равно трём по любому из двух взаимно перпендикулярных направлений. Поставленная задача также решается тем, что в способе измерения ускорения на оптическом разряде с лазерным поджигом, при котором первоначальный поджиг оптического разряда осуществляют внешним импульсным лазером, либо кратковременным увеличением мощности одного или нескольких из используемых для оптического разряда лазеров, для измерения ускорения используют тепловой поток, а датчиками теплового потока измеряют частоту периодических колебаний и направление теплового потока нагретого от оптического разряда газа, определяют модуль вектора результирующего ускорения и его направление, при этом количество датчиков теплового потока, попадающих целиком в тепловое пятно теплового потока нагретого от оптического разряда газа на внутренней поверхности сферической камеры, должно быть больше или равно трём по любому из двух взаимно перпендикулярных направлений.

Полное содержание в статье: https://findpatent.ru/patent/278/2780300.html