NL9001372A - Werkwijze en systeem voor de meting van de vermogensverdeling van een stralingsbundel. - Google Patents

Description

Werkwijze en systeem voor de meting van de vermogensverdeling van een stralingsbundel.

Bij veel stralingsbronnen, in het bijzonder lasers met hoog vermogen is het van belang de vlekafmeting en/of het intensiteitsprofiel te meten, bijvoorbeeld voor het bewerken van materialen met dergelijke, veelal gefocuseerde, bundels.

De onderhavige uitvinding verschaft een werkwij ze en een systeem volgens conclusie 1 resp. 2.

Hiermede kan op nauwkeurige wijze een stralingsbundel worden afgetast en derhalve het profiel daarvan bepaald worden.

Bestaande werkwijze en systemen, zoals bijvoorbeeld beschreven in het Amerikaanse octrooi 4.848.902 behoeven ver-zwakkingsmiddelen om met behulp van een detector aan de stralingsbundel te meten.

Door een voldoend klein pin-hole en een voldoend grote afstand tussen pin-hole en detector wordt volgens de onderhavige uitvinding de stralingsbundel in voldoende mate verzwakt, waarbij wordt vermeden dat door filters en dergelijke, plaatselijke invloeden van dergelijke verzwakkingsmiddelen in de meetresultaten tot uitdrukking komen.

Bij voorkeur wordt een pin-hole in aluminiumfolie toegepast, omwille van de geringe absorbtie van zichtbaar licht en de hoge thermische geleidbaarheid.

Verdere voordelen, kenmerken en details zullen duidelijk worden aan de hand van een beschrijving van een voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding, met referentie aan de bij gevoegde tekening, waarin tonen: fig. 1 een gedeeltelijk perspectivisch, gedeeltelijk schematisch aanzicht van een uitvoeringsvorm; en fig. 2 en 3 grafische resultaten als verkregen met de uitvoeringsvorm uit fig. 1.

De schematisch aangeduide laserstraal L (fig. 1) valt op een aluminiumfolie 1, voorzien van een gat 2 van bijvoorbeeld een diameter in de ordergrootte van een of enkele micrometers .

Op een afstand d die afhankelijk is van de grootte van het gat - volgens de formules van de buigingstheorie van het licht - is in het onderhavige geval op ongeveer 1 cm een detector 3 aangebracht. De aluminiumfolie 1 - tezamen met een kap 4 als pin-hole-eenheid 5 aangeduid, is aan het huis 6 voor de detector 3 bevestigd en dit geheel is aan een houder 7 bevestigd die met behulp van twee elektro-motoren 8 en 9 in horizontale, resp. verticale richting beweegbaar is, bij voorkeur in stappen van l voor het aftasten van het profiel van de laserbundel L. De stappenmotors 8 en 9 zijn aangesloten op een aandrij feenheid 10 die op haar beurt is aangesloten op een personal computer of randapparaat 11, waarop tevens een digitale meter 12 is aangesloten voor het meten van het van de detector 3 afkomstige vermogen.

Fig. 2 en 3 geven voorbeelden van presentaties op een beeldscherm of schrijver van de met behulp van in fig. 1 getoonde uitvoeringsvorm uitgevoerde experimenten. In fig. 1 is de afstand tussen twee opvolgende lijnen 10 f*m, waarbij de tweedimensionaal geprojecteerde berg het profiel aangeeft, waarbij de hoogte in een bepaald gebied evenredig is aan de intensiteit van de laserbundel. De grafiek uit fig. 3 geeft dezelfde meting aan, maar dan anders uitgezet, waarbij de getrokken lijnen een theoretisch model voor de bundel aangeven, terwijl de gebroken lijnen het werkelijk gemeten profiel aangeven. De lijnen verbinden punten van gelijk intensiteits-niveau.

Door volgens de onderhavige uitvinding de afstand tussen pin-hole en detector, afhankelijk van de grootte van het gat, te kiezen, kon een gewenste en noodzakelijke verzwakking van de door het pin-hole passerende laserbundel verkregen worden, bijvoorbeeld tot zes ordergrootte kleine.

Door het kiezen van een dik aluminiumfolie, in de getoonde voorkeursuitvoeringsvorm 35 /i m werd een voldoende warmteafvoer mogelijk bij een laserbundel met een totaalver-mogen van 20 Watt en een intensiteitniveau in de ordergrootte van 1 Megawatt per cm2. Het aluminiumfolie (smeltpunt 660°C) bleef in vaste toestand en werd niet beschadigd. De dikke aluminiumfolie vertoont een voldoende mate van thermische geleidbaarheid.

Met het gebruikte pin-hole van 2-3 yt<.m diameter werd een resolutie mogelijk van twee tot drie y^m in twee dimensies van het profiel.

Voor het verkrijgen van een nauwkeurig gedefinieerd pin-hole werd bij voorkeur gebruik gemaakt van een excimeer-laser van hoog vermogen voor het daarmee snijden door de dikke aluminiumfolie.

Claims (6)

1. Werkwijze voor het meten van spatiale vermogensverdeling van een stralingsbundel met hoog vermogen, zoals een laserbundel met een vermogen van 20 Watt en een intensiteit van 0,5 Megawatt per cm2, waarbij de stralingsbundel onverzwakt op een pin-hole en een op een vooraf bepaalde afstand daarachter geplaatste stralingsdetector invalt, en waarbij de pin-hole en stralingsdetector tezamen tweedimensionaal ten opzichte van de stralingsbundel worden bewogen .

2. Systeem voor het meten van de spatiële vermogensverdeling van een stralingsbundel of van groot vermogen, omvattende: - een pin-hole-eenheid; - een stralingsdetector die op vooraf bepaalde afstand achter de pin-hole-eenheid is geplaatst; en - bewegingsmiddelen voor het tweedimensionaal bewegen; en - bewegingsmiddelen voor het tweedimensionaal bewegen van de pin-hole-eenheid en de stralingsdetector.

3. Meetsysteem volgens conclusie 2, waarbij de pin-hole-eenheid een gat in aluminiumfolie omvat.

4. Systeem volgens conclusie 3, waarbij het aluminiumfolie een dikte van meer dan 10 /t m, bij voorkeur meer dan 20 en bij voorkeur ongeveer 35 ft m heeft.

5. Systeem volgens conclusie 3 of 4, waarbij het gat een diameter in de ordegrootte van 1 /on heeft, bij voorkeur 2 a 3 ^m.

6. Systeem volgens conclusie 5, waarbij de vooraf bepaalde afstand tussen pin-hole en detector ongeveer 4 cm bedraagt.