SU1646371A1

SU1646371A1 - Method for measuring absorption of electromagnetic radiation by material

Info

Publication number: SU1646371A1
Application number: SU4692599/25A
Authority: SU
Inventors: Б.С. Думеш; Борис Самуилович Думеш; И.Н. Швецов; Игорь Николаевич Швецов
Original assignee: Институт Спектроскопии Ан Ссср
Priority date: 1989-05-17
Filing date: 1989-05-17
Publication date: 1998-11-27

Abstract

FIELD: optical and radio spectroscopy. SUBSTANCE: method involves locating sample in super-liquid helium, and measuring intensity of heat waves, which have been focused by acoustic resonator and excited in helium due to conversion of radiation absorbed by material. This results in possibility to absorption factor of seventh order for radiation power of 100 mW. EFFECT: increased field of application. 1 dwg

Description

1one

(22) 17.05.89(22) 05/17/89

(21) 4692599/25 (46) 27.11.98 Бюл. № 33 (72) Думеш Б.С., Швецов И.Н. (71) Институт спектроскопии АН СССР (56) Пул Ч. Техника ЭПР-спектроскопии. М.: Мир, 1970. Temple P.A. Experimental and theoretical considerations in thin laser calorimetry. - Optical Engineering, 1984, v. 23, N 3, p. 326 - 330.(21) 4692599/25 (46) 11/27/98 Bul. № 33 (72) Dumech B.S., Shvetsov I.N. (71) Institute of Spectroscopy, Academy of Sciences of the USSR (56) Poole Ch. Technique of EPR spectroscopy. M .: Mir, 1970. Temple P.A. Experimental and theoretical considerations in thin laser calorimetry. - Optical Engineering, 1984, v. 23, N 3, p. 326 - 330.

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ВЕЩЕСТВЕ(54) METHOD OF MEASURING THE ABSORPTION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN MATTER

(57) Изобретение относитс к области оптической и радиоспектроскопии. Цель изобретени - расширение видов исследуемых объектов. Она достигаетс путем размещени анализируемого образца в сверхтекучем гелии и регистрации интенсивности концентрированных с помощью акустического резонатора тепловых волн, возникающих в гелии в результате преобразовани поглощенного образцом излучени . При мощност х излучени 100 мВт возможна регистраци коэффициента поглощени . 1 ил.(57) The invention relates to the field of optical and radio spectroscopy. The purpose of the invention is to expand the types of objects under study. It is achieved by placing the sample to be analyzed in superfluid helium and recording the intensity of the heat waves concentrated by means of an acoustic resonator in helium as a result of the conversion of radiation absorbed by the sample. With radiation powers of 100 mW, the absorption coefficient can be recorded. 1 il.

СЛSL

СWITH

ON -UON -U

ON UON U

1one

гГОggo

чо тгcho mr

4040

лl

4four

рR

СДSD

Изобретение относитс к области оптической и радиоспектроскопии и может найти применение дл измерени спектров поглощени твердых тел и дл аналитической спектроскопии.The invention relates to the field of optical and radio spectroscopy and can be used for measuring the absorption spectra of solids and for analytical spectroscopy.

Цель изобретени - расширение видов исследуемых объектов.The purpose of the invention is to expand the types of objects under study.

На чертеже показана схема лазерного спектрометра, осуществл ющего способ измерени поглощени электромагнитного излучени в веществе.The drawing shows a diagram of a laser spectrometer, which implements a method for measuring the absorption of electromagnetic radiation in a substance.

Лазерный спектрометр содержит гелиевый криостат 1 с окном 2, акустический резонатор 3 с измер емым образцом 4, вакуумный насос 5 с патрубком 6, импуль- сно-периодический лазер 7, коллиматор 8, термометр 9 и блок 10 регистрации.The laser spectrometer contains a helium cryostat 1 with a window 2, an acoustic resonator 3 with a measured sample 4, a vacuum pump 5 with a nozzle 6, a pulse-periodic laser 7, a collimator 8, a thermometer 9 and a recording unit 10.

Способ измерени поглощени электромагнитного излучени в веществе осуществл ют следующим образом. Гелиевый криостат 1, в котором размещен прозрачный дл излучени акустический резонатор 3 с измер емым образцом 4, заливают жидким гелием так, чтобы акустический резонатор 3 заполнилс жидкостью. После этого откачивают пары гели вакуумным насосом 4 через патрубок 5 до давлени Р 30 Торр, при котором гелий переходит в сверхтекучее состо ние. Затем излучение от импульсно- периодического лазера 7 через окно 2 и коллиматор 8 подаетс на образец 4. Частота повторени импульсов выбираетс равнойA method for measuring the absorption of electromagnetic radiation in a substance is carried out as follows. A helium cryostat 1, in which an acoustic radiation resonator 3, which is transparent to radiation, is placed with the sample 4, is filled with liquid helium so that the acoustic resonator 3 is filled with liquid. Thereafter, helium vapors are pumped out with a vacuum pump 4 through the nozzle 5 to a pressure of P 30 Torr, at which helium goes into a superfluid state. Then the radiation from the repetitively pulsed laser 7 through the window 2 and the collimator 8 is fed to the sample 4. The pulse repetition rate is chosen equal to

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM

Способ измерени поглощени электромагнитного излучени в веществе, включающий пропускание через анализируемый образец импульсно-модулированного излучени и регистрацию посредством термометра тепла, выделившегос в образце в результате преобразовани поглощенного излучени , отличающийс тем, что, с целью расширени видов исследуемых объектов, аналичастоте акустического резонатора 3. При поглощении излучени в акустическом резонаторе 3 возникает теплова волна, котора принимаетс термометром 9. Сигнал с термометра поступает в блок 10 регистрации. Дл увеличени чувствительности к термометру 9 припаиваетс металлический радиатор с развитой поверхностью (на чертеже не показан).A method of measuring the absorption of electromagnetic radiation in a substance, which includes passing a pulse-modulated radiation through an analyzed sample and recording, by means of a thermometer, the heat released in the sample as a result of the conversion of the absorbed radiation, characterized in that, in order to expand the types of objects under study, the frequency response of the acoustic resonator 3. Radiation absorption in the acoustic resonator 3 generates a heat wave, which is received by the thermometer 9. The signal from the thermometer enters the ok 10 registrations. To increase the sensitivity to the thermometer 9, a metal radiator with a developed surface is soldered (not shown in the drawing).

При использовании СВЧ-диапазона в качестве поглощающих чеек используют объемный резонатор, внутри которого и размещают акустический резонатор с образцом .When using the microwave range, a cavity resonator is used as absorbing cells, inside which the acoustic resonator with the sample is placed.

При пропускании через образец 4, наход щийс в сверхтекучем гелии, излучени , промодулированного со звуковой частотой , образец 4 излучает второй звук на той же частоте. При этом энерги второго звука равна теплу, выделившемус в образце 4 в результате поглощени . Поскольку волну второго звука концентрируют на термометр 9 посредством акустического резонатора 3, тепло, выделившеес в образце 4, передаетс термометру 9 без потерь и чувствительность способа сравнима с чувствительностью способов пр мого измерени поглощенной энергии , но применительно и к оптически тонким образцам. Например, при типичных дл ЭПР мощност х излучени 10 мВт можно регистрировать коэффициент поглощени 10 .When passing through sample 4, which is in superfluid helium, radiation modulated with an acoustic frequency, sample 4 emits a second sound at the same frequency. In this case, the energy of the second sound is equal to the heat released in sample 4 as a result of absorption. Since the second sound wave is concentrated on the thermometer 9 by means of the acoustic resonator 3, the heat released in sample 4 is transmitted to the thermometer 9 without loss and the sensitivity of the method is comparable to the sensitivity of the methods of direct measurement of the absorbed energy, but also applied to optically thin samples. For example, with typical radiation power of 10 mW for EPR, an absorption coefficient of 10 can be recorded.

зируемый образец размещают в сверхтекучем гелии, с помощью акустического резонатора концентрируют тепловые волны, возникающие в гелии в результате преобразовани поглощенного образцом излучени , на термометр , измер ют их интенсивность и по ней суд т о поглощении излучени исследуемым образцом.The sample to be placed is placed in superfluid helium, the thermal waves generated in helium as a result of the conversion of radiation absorbed by the sample are concentrated by means of an acoustic resonator, their intensity is measured, and it is judged on the absorption of radiation by the test sample.