ГОСТ 25917-83
Лазеры. Методы измерения относительного распределения плотности энергии (мощности) излучения

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ЛАЗЕРЫ

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ЭНЕРГИИ (МОЩНОСТИ) ИЗЛУЧЕНИЯ

ГОСТ 25917-83

Издание официальное

А

УДК 621 >375.824.083:006 354    Группа    T3S

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ЛАЗЕРЫ

Методы измерения относительного распределения плотности энергии [мощности) излучения

Lams. Methods for measurement of relative distribution of radiant energy (power)

OK С ТУ 6341

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 21 сентября 1983 г. М* 4466 срок ааедеиия установлен

с 01 01.85

Настоящий стандарт устанавливает два метода измерения относительного распределения плотности энергии или мощности. далее ОРПЭ(М), в поперечнбм сечении лазерного излучения для лазеров непрерывного и импульсного режима работы:

А — последовательного анализа,

Б — матричный метод.

Метод Л не применим для лазеров, работающих в режиме одиночных импульсов излучения.

Термины, применяемые н стандарте, и пояснения к ним приведены в справочном приложении 1.

Общие требования при измерении и требования безопасности— по ГОСТ 24714-81.

1. МЕТОД А

1.1.    Принцип измерения

1.1.1.    Измерение ОРПЭ(М) основано на последовательном преобразовании энергии (мощности) излучения в различных точках поперечного сечения лазерного пучка при сканировании измерительного преобразователя перпендикулярно направлению распространения излучении.

Допускается сканирование лазерного пучка по приемной площадке измерительного преобразователя.

Издание официальное ★

Стр. 2 ГОСТ «*t7—83

^ 1.2. Аппаратура

1.2.1. Схема расположения средств измерений и вспомогательных устройств должна соответствовать приведенной на черт. 1.

Рекомендуемые средства измерений и вспомогательные устройства приведены в справочном приложении 2.

/—яа»«р; 2—ослабитель; оптическая система: 4— апсэтурна* диафрагма:    S—иэж-рнтм»- пый грсо«рлдо*гтел»:    мнерителышП    ерк- бор; 7—устройство сканирования. «—средство исткровки. 9—средство клугрсиия ОРпЭ(М)

Черт. 1

1.2.2.    Ослабитель должен обеспечивать, пропускание энергии

(мощности) лазерного излучения, чтобы ее величина находилась в пределах энергетического диапазона применяемого измерительного преобразователя. Неравномерность коэффициента ослабления ослабителя должна быть в пределах ±5 %.    •    -

Если энергия (мощность) лазерного излучения не превышает верхнего предела энергетического диапазона измерительного преобразователя, ослабитель не применяет.

1.2.3.    Оптическая система должна обеспечивать перенос изображения поля в заданном сечении пучка лазерного излучения на плоскость апертуры измерительного преобразователя. В качестве оптической системы могут применяться линзы, зеркала и другие вспомогательные устройства.

1.2.4.    Апертурная диафрагма должна быть жестко соединена с измерительным преобразователем так, чтобы ее отверстие находилось в нентральнЬй части его приемной площадки. Диаметр или размер большей стороны отверстия диафрагмы должен быть не более 0,1 диаметра пучка лазерного излучения.

1.2.5.    Измерительный преобразователь должен обеспечивать преобразование лазерного излучения в электрический сигнал и удовлетворять следующим требованиям:

спектральный диапазон должен охватывать спектр лазерного . излучения;

динамический диапазон должен быть не менее 20;

нелинейность характеристики преобразования должна быть не более 7 %.

ГОСТ 25917—М Стр. 3

Время нарастания переходной характеристики измерительного преобразователя, применяемого при измерении ОРПЭ лазеров импульсного режима, должно в три и более раз превышать длительность импульса лазерного излучения, если иные требования не установлены в стандартах или технических условиях (ТУ) на лазеры конкретных типов.

1.2.6.    Устройство сканирования должно обеспечивать плавное или дискретное перемещение измерительного преобразователя перпендикулярно направлению распространения лазерного излучения и измерение координаты контролируемой точки сечения пучка лазерного излучения с погрешностью в пределах ±4 %.

Направление сканирования, скорость и (или) время плавного сканирования, количество контролируемых точек сечения лазерного пучка и время измерения в каждой точке при дискретном сканирования должны соответствовать установленным в стандартах или ТУ на лазеры конкретных типов.

1.2.7.    Измерительный прибор должен обеспечивать измерение электрического сигнала, соответствующего всему диапазону значений энергии (мощности) лазерного излучения по сечению пучка с погрешностью в пределах ±5 %.

В качестве измерительного прибора рекомендуется применять осциллографы, самописцы, вольтметры и др.

1.2.8.    В случае использования средства измерения ОРПЭ(М), включающего в себя оптическую систему, сканирующее устройство, апертурную диафрагму, измерительный преобразователь и измерительный прибор, его погрешность Д(5лжка быть в поеделах ±20%.

1.2.9.    Средство юстировки должно обеспечивать попадание лазерного излучения в центральную часть приемных площадок ослабителя, оптической системы и измефнтелыюю преобразователя перпендикулярно их входной поверхности.

В качестве средств юстировки.рекомендуется применять визу-ализаторы, газовые лазеры непрерывного режима работы в видимой области спектра с расходимостью не более 10' или другие устройства.

1.3. Подготовка и проведение измерений

1.3.1.    Устанавливают лазер, средства измерений и вспомогательные устройства и подготавливают к работе в соответствии с эксплуатационной документацией на них.

1.3.2.    Включают лазер и прогревают его в течение времени го« товности, установленного в стандартах или ТУ на лазеры конкрет* ных типов.

1.3.3.    Проводят юстнровку, добиваясь попадания пучка лазер» ного излучения в центральную часть приемных площадок оптической системы, ослабителя, измерительного преобразователя (перпендикулярно его поверхности).

2 Зп. ача

Стр. 4 ГОСТ 15917—а?

Контроль прохождения лазерного излучения осуществляют визуально или с помощью внзуалкзатора.

1.3.4.    Включают сканирующее устройство, измеряют значения электрического сигнала на выходе измерительного преобразователя и регистрируют координаты соответствующих точек поперечного сечения пучка излучения.

1.4.    Обработка результатов, показатели точности измерения

1.4.1.    Для каждой »*й точки сечения пучка лазерного излучения определяют отношение

- -ft • ^(1> где !_t —значение электрического сигнала в j-й точке сечения; /_ж„ — наибольшее из измеренных значений электрического сигнала.

1.4.2.    При необходимости строят матрицу или семейство графиков распределений значений Р/ для различных направлений сканирования.

1.4.3.    Погрешность измерения ОРПЭ(М) находится в интервале ±24 % с установленной вероятностью 0,95.

Расчет погрешности измерения приведен в справочном приложении 3.

2. МЕТОД Б

2.(.Принцип измерения

2.1.1.    Измерение ОРГ1Э(М) основано на параллельном преобразовании энергии (мощности) излучения в различных точках по-

• перечного сечения пучка лазерного излучения.

2.2. Аппаратура

2.2.1.    Схема расположения средств измерений и вспомогательных устройств при измерении должна соответствовать черт. 2.

Перечень рекомендуемых средств измерений и вспомогательных устройств приведен в справочном приложении 2.

. I--лазер; !—ослвСитулк 3—пптшчвекяв система: <— матргеииЯ nptobjiasoeawib-. S—коммутирующее уст-роАстао: (—лчссритсдйвыЯ прибор: 7—средство юсти-роаки; S—<ptaciap мясрснвя ОРПЭ(М)

ГОСТ 2J917—ез Стр. 5

2.2.2.    Ослабитель должен соответствовать п. 1.2.2.

2.2.3.    Оптическая система должна соответствовать п. 1.2.3 и обеспечивать распространение излучения в таком телесном угле, чтобы диаметр лазерного пучка в плоскости распространения матричного преобразователя находился в пределах, установленных для данного матричного преобразователя.

2.2.4.    Матричный преобразователь должен соответствовать п. 1.2.5 и обеспечивать сохранение информации об измеряемой энергии (мощности) лазерного излучения в течение времени, необходимого для се считывания.

Количество элементов матричного преобразователя должно соответствовать установленному в стандартах или ТУ на лазер конкретного типа.

Неравномерность коэффициента преобразования должна быть в пределах ±6 %.    *

2.2.5.    Коммутирующее устройство должно обеспечивать последовательную подачу электрического сигнала с элементов матричного преобразователя на измерительный прибор.

2.2.6.    Измерительный прибор должен соответствовать п. 1.2.7.

2.2.7.    В случае использования средства измерения ОРПЭ(М), включающего в себя оптическую систему, матричный преобразователь, коммутирующее устройство и измерительный прибор, его погрешность должна быть в пределах =20 %.

2.2.8.    Средство юстировки должно соответствовать п. 1.2.9.

2.2.9.    Допускается в качестве матричного преобразователя применять фотопленку, характеристики которой (спектральная чувствительность, разрешающая способность, фотографическая широта. коэффициент, контрастности, плотность вуали) позволяют измерять ОРГ1Э(М) лазерного излучения по всему сечению пучка.

Погрешность определения характеристической кривой фотопленки. приведенной в эксплуатационной документации на нее, должна быть в пределах ±12 %.

При отсутствии характеристической кривой в эксплуатационной документации се необходимо определить в соответствии с ГОСТ 10691.0-73.

Для фотометрировання фотопленки применяют денситометры и микрофотометры. Погрешность фотометрировання должна быть в пределах ±6%.

2.3. Подготовка и проведение измерений

2.3.1.    Проводят операции по пп. 1.3.1 —1.3.3.

2.3.2.    Включадот матричный преобразователь. Измеряют электрические сигналы I, на выходе каждого элемента матричного преобразователя.

2.3.3.    Если в качестве матричного преобразователя применялась фотопленка, фотографируют заданное сечение лазерного пуч-

2*

Стр. 6 ГОСТ 1591?—83

ка и обрабатывают фотопленку и соответствии с эксплуатация* ной документацией на нее.

Определяют плотность почернения пленки D_t в различных точках изображения поперечного сечения пучка лазерного излуче* ния.

2.4. Обработка результатов, показатели точности измерения

2.4.1.    При использовании матричного преобразователя проводят операции по пп. 1.4.1; 1.4.2.

2.4.2.    Погрешность измерения ОРПЭ(М) при использовании матричного преобразователя находится в интервале ±20% с установленной вероятностью 0,95. Расчет погрешности измерения приведен в справочном приложении 3.

2.4.3.    При использовании фотопленки по характеристической кривой определяют соответствующие измеренным значениям D_{ значения логарифмов относительной энергии (мощности) лазерного излучения lgx_y . где IgT, —абсцисса точки характеристической кривой.

Определяют разность

- lg (2) где lgT_IJJX—абсцисса точки характеристической кривой, соответствующая наибольшему из измеренных значений D,.

Потенцинруя (2), находят значение & и проводят операции по п. 1.4.2.

2.4.4.    Погрешность измерения ОРПЭ(М) при применении фотопленки находится в интервале ±25% с установленной вероятностью 0,95. Расчет погрешности измерения приведен в справочном приложении 3.

ГОСТ 15*17—8J Стр'. 7

ПРИЛОЖЕНИЕ I Справочное

Op. 8 ГОСТ 15917—S3

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

Средства измерений относительного

ГОСТ 25917—М' Стр. 9

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Справочное

И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТГОЙСТВА

То же

<10-*—0^)-10*

Стр. 10 ГОСТ 25917—«3

Стр. 12 ГОСТ 25*17-85

1

%

Таблица 7

Фотопленки

ct—1Ш1 1DOJ 91

Микрофотометры

Стр. 18 ГОСТ 25*17—S3

Таблица 10

Виэу&лиэаторы

Тедммуеси**! х*р*г»»'рмстикм

Допустимая плотности мощности от 4-10-² до 4-10⁵ В т/с К⁴.

Спектральный диапазон 0,53 до 1,06 мкм.

Допустимая плотность энергии в том же диапазоне 7-10-* Дж/см*.

Средняя наработка МО¹ импульсов лазерного излучения на длине волки 1.06 мкм при плотности мощности в км* пулбее (10-2) МВт/’см³

Диаметр d. мм..............120

Пороговая чувствительность, мВт/см*    .    1—1,5

Максимзльпая плотность регистрируемого излучения, иВт/см⁹............300—400

Инертвость, с ..............0,1— 0,8

Яркость свечения,. кд/м^!..........0.5—10

Динамический диапазон, ед.    ...    10—15

Примечание к табл. 1—10. Допускается использовать другие средства измерений, характеристики которых соответствуют требованиям настоящего стандарта.

Сканирующее устройство

Микроскоп инструментальный с цифровым отсчетом БМИ-1Ц.    /

Пределы измерения: в продольном направлении 0—150 мм; в поперечном направлении 0—50 мм.

Увеличение визирного микроскопа 10. 15, 30, 50 ^х

Увеличение объективов 1; 1,5: 3; 5^х.

Максимальное расстояние между центрами 235 н 315 мм.

Диаметр устанавливаемого излелия 8о мм,

Примечание. Допускается использовать другие сканирующие устройства, характеристики которых соответствуют требованиям настоящего ста и дар-

ГОСТ JJV17-W Стр. 19

где воел погрешность, обусловленная неравномерностью коэффициента ослабления ослабкгеля (находятся в пределах ±5%);

бот — погрешность, вносимая оптической системой (находится а пределах ±5 %);    ■    •

Погрешность измерений ОРПЭ(М) в поперечном ссчеиин пучка лазерного излучения вычисляют по формулам: I. Истод А

бпр — погрешность, обусловленная нелинейностью характеристики преоб-*• ралования измерительного ‘ преобразователя (находится а пределах ±7 %):

б ип    —    погрешность    измерительного прибора    (находится з пределах

«    •    ±5%);

б,    —    погрешность,    обусловленная неточностью    определения координаты

контролируемой точки -сечения пучка    (находится в пределах

б_г    ~    погрешность,    обусловленная конечностью    размеров апертурной ди

афрагмы (находится в пределах =2 %);

б нм — погрешкоегь. обусловленная нестабильностью >нерг«и (мощности)

. лазерного излучения за время измерения (находится в пределах *10%);

6jen0 — погрешность аппроксимации при построении графических зависимостей распределения значений в различных нанравлемилх сканирования (находится а пределах ±10%);

*2' /Сосл / Кс* т. К up, /Сип. ЛГ_т. К"т h’nc-. /fjnnp — коаффнциеиты, заиисящне'от закона распределения соответствующих погрешностей и установленной вероятности.

Распределен!^ всех частных погрешностей равномерное, предельные значения соответствующих котффициентов К/ = 1.73.

Распределена суммарной погрешности боРПЭ(М) — нормальное, для уста- . копленной вероятности 0,95 /(-4,96.    .

6отпЭ(М) •= * 20%,.

Стр. 20 ГОСТ 25917-81-

2. Метод Б

При применении матричного преобразователя »орпэ<м> = * «г )/ ² [(-fe) + (igr) + (-fe) + (4"ir) +

ч    <²>

V K_T /    \    *»"">    /

где вин — погрешности, вносимая матричным преобразователем (находится в пределах ±6%);

в,’ — погрешность, обусловленная конечностью разиеров элементов матрицы (находится в пределах ±2 %);

К ип. К_х~ коэффициенты, зависящие от закола распределении соответствующих погрешностей и установленной вероятности.

Распределение погрешностей 6_МП н — равномерное, предельные значения #Г_т_|£ =. 1,73.    *    '

^орпэ(М) - ± 1&Y ² [(тж) * (ттг)* + ( иг) + (“гж) ‘ ⁺ (тж) ** (тяг) ^: *орпэ<м> ~ ± » % ;

при использовании фотопленки

*on»iM> - = «. / ²[fe)‘+ (^И^ИтгЙ*

ЧШ ■    '    <^з>

где б ,_к — погрешность определения характеристической кривой фотопленки (находится в пределах ±12 %);

Ь ф — погрешность фотомегрирования фотопленки (находится в пределах =6%);

^аппр — погрешность аппроксимации (находится в пределах л8*Ь);

Кхк. Кф, Каапр — коэффициенты, зависящие от закона распределения соответствующих погрешностей и установленной вероятности. Распределение б**.    , б_10Пр — равномерное. Предельные значения /(„.

/(ф. Каг.пр « 1.73.

»орпэ<м> -*1.961' ²~[(т7Эг) + (тж) + (т7з*)*+ (т7г)*] ⁺

+ (тГ7т)    *ОРПЭ1М)    —    i 25 % .

\    Редактор    Р.    С.    Федором

Технический редактор II. М. Ильичева Корректор £. Л. Богачкова

Сдано я иав. 03.1 ■ 83 Поди, к гм*. 0&0I    1.5    уел. я. а 1.3 уел. лр.Отт. 1.08 уч-кяд. л.

Тираж 6000 Цена Ь коя.    •    .

Ордена «Знак Почет» Издательство стандарта*. 123S40, Москва. ГСП. Нооосресиежки*

пер., 3.

Калу хека* тяпографм* стандарте, ул. Московская. 256. Зак. 2М0