专利名称：激光测温装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于测温技术，具体涉及激光测温装置。
在一些高能物理学领域，常常需要精确测量微观粒子的温度。当这些微观粒子具有超常的温度时，只能采用非接触式的测温方法。磁场约束等离子体是目前世界上受控核聚变研究的主要途径。环形磁约束装置，即托卡马克装置是受控核聚变研究的主要装置。氢及其同位素在托卡马克装置中被电离为高温等离子体，并在强磁场的作用下被束缚在装置中发生核聚变反应，释放出聚变能源，此聚变反应的温度极高，测量非常困难。目前尚未见对其温度进行测量的装置。
本实用新型的目的在于提供一种等离子温度测量的激光测温装置。
为实现本实用新型的技术方案，发明人提出如下技术方案，它包括设在可调整的基准面上的激光发生器，激光路及其校准装置，散射光接收处理装置。在激光路的输出端与散射光的输入端之间设有光子信号增强器。
由于激光具有极高的功率密度，极好的单色性和极低的发散性，它不干扰被研究的等离子体，时间、空间分辨很高，所以利用激光的90°汤姆逊散射可以测量托卡马克等离子体电子温度。
激光可以看作是一个强的电磁波，等离子体中的电子在强电磁场的作用下，产生受迫振荡，从而再辐射电磁波，这就是散射波。如果电子为冷电子或原子、分子中的速缚电子，则散射波的频率为原入射电磁波的频率，如瑞利散射。但对于处于热平衡状态等离子体中的高速运动的电子，它相对于入射电磁波和静止的探测器产生双多普勒效应，通过求等离子体中的符拉索夫方程和泊松方程，可求出这个散射谱的分布，在散射参数α=1／kλD=λ0／4∏λDsinθ／2＜1情况下，散射谱反映出电子速度分布，并随电子热运动的速度不同，散射频谱将产生不同的多普勒加宽。
90°激光汤姆逊散射P(λ)sca1／P0=10-12-10-14由于散射光强远小于入射光强，所以90°激光汤逊散射的散射信号是弱信号。
散射功率谱分布为I(λ)dλ=Ne·I0·δT·ΔΩ·S(λ)dλ其中Ne=neV； 利用散射理论测量电子温度的理论并不复杂，并且精度高。但由于汤姆逊散射截面非常小(约为8×10-26cm2)，散射能量的总值只是入射激光能量的10-15左右，何况还要分谱测量，所以散射信号极其微弱(一般只有几百个光子)，在实际测量中极其困难。
本实用新型采用一个弱信号增强器，以增强散射光接收信号，以达到测温的目的。
图1激光测温装置结构示图。
图2散射光接收装置示图。
图3光子信号增强器Ⅰ示图。
图4光子信号增强器Ⅱ示图。
如图1所示，激光发生器1的激光光路包括滤光片3，聚焦组合反射棱镜4及布儒斯特角透镜5。校准装置包括标准光源2及设在激光光路最前面的可移动的反射镜6。布儒斯特角透镜5的输出端为光子信号增强器7。光子信号增强器7的散射光输出通过聚焦镜8与散射光接收处理装置9连接。光子信号增强器侧面设光吞食器10。
散射光接收处理装置9如图2所示它包括标准光源9．1，可移动的反射镜9．2，聚焦镜8的输出通过入射狭缝9．3，滤光片9．4，柱面镜9．5，球面反射镜9．6，衍射光栅9．7和球面反射镜9．8进入光谱仪及光电倍增管9．9。其后由信号处理后计算测量温度。
光子信号增强器7如图3，激光输入镜7．1上开设激光进入孔7．3，其镜面为附着硬膜7．4的凹镜。激光输出镜7．2镜面的一部分附着硬膜7．5为凸镜。
图4的光子增强器7为相对设置的两个凹镜。
光子增强器7的侧面及激光输入镜及激光输出镜之间为散射光输出口11。
光子增强器的原理是将激光在其中经过多次反射，增加散射光光子数量，从而得以采集处理测量等离子体的温度。
权利要求1.激光测温装置，它包括设在可调整的基准面上的激光发生器，激光路及其校准装置，散射光接收处理装置，其特征在于在激光路的输出端与散射光的输入端之间设有光子信号增强器。
2.如权利要求1所述激光测温装置，其特征在于光子信号增强器包括激光输入镜和激光输出镜；激光输入镜上开设激光进入孔，其镜面附着硬反射膜，激光输出镜镜面的一部分附着硬反射膜，激光输入镜及激光输出镜之间设散射光输出口。
专利摘要本实用新型公开了一种激光测温装置。该装置包括设在可调整的基准面上的激光发生器,激光光路及其校准装置,散射光接收处理装置。在激光光路的输出端与散射光的输入端之间设光子信号增强器。该装置采用弱信号增强器,以增强散射光接收信号,有效地测量等离子体的温度。
文档编号G01J5/58GK2418473SQ0022955
公开日2001年2月7日 申请日期2000年3月31日 优先权日2000年3月31日
发明者冯洁, 冯俊 申请人:冯洁