СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ВАКУУМНОГО УЛЬТРАФИОЛЕТА
METHOD OF DETECTING VACUUM UV RADIATION

Изобретение относится к области квантовой физики и может быть использовано при изучении ударно-волновых процессов в высокоскоростном потоке газа.
Вакуумный ультрафиолет согласно стандарту ISO-DIS-21348 относится к коротковолновой части ультрафиолетового диапазона электромагнитного излучения (УФС) с длиной волны от 280 до 100 нанометров и энергией на квант от 4,43 до 12,4 эВ, сопоставимой с энергией, необходимой для разрушения химической связи в полимерах, диссоциации и даже ионизации многих химических элементов (энергия ионизации атома углерода 11,26 эВ).
Для регистрации невидимого глазом ультрафиолета разработаны приборы, использующие способность ультрафиолетового излучения вызывать ионизацию и фотоэффект. Известны также каналовые электронные умножители и люминесцирующие вещества, преобразующие ультрафиолет в электромагнитное излучение видимого диапазона (БСЭ, т. 26, с. 617), основанные на регистрации вторичного излучения люминесцирующего вещества и/или заряженных частиц, генерируемых вакуумным ультрафиолетом.
Недостатком известных способов регистрации вакуумного ультрафиолета является плохая их совместимость с методикой и техникой генерации и изучения вакуумного ультрафиолета в ударно-волновых процессах взаимодействия аэродинамических тел с набегающим высокоскоростным потоком воздуха из-за их низкой термостойкости.
Задачей заявленного изобретения является регистрация вакуумного ультрафиолета при генерации его ударной волной (УВ).
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении информативности экспериментальных исследований гиперзвуковых течений воздуха.
Решение поставленной задачи и технический результат достигается тем, что в способе регистрации вакуумного ультрафиолета, основанном на регистрации вторичного излучения люминесцирующего вещества и/или заряженных частиц, генерируемых вакуумным ультрафиолетом, выбирают в качестве люминесцирующего вещества наноалмазы, на основе которых формируют термостойкое покрытие толщиной порядка одного микрона на поверхности чувствительного элемента, воспринимающей вакуумный ультрафиолет, воздействуют на чувствительный элемент вакуумным ультрафиолетом и регистрируют люминесценцию наноалмазов покрытия в видимой области спектра и/или заряженные частицы, созданные квантами электромагнитного излучения.
Сущность способа заключается в следующем.
На поверхности чувствительного элемента, воспринимающей вакуумный ультрафиолет, создают термостойкое покрытие толщиной порядка одного микрона из наноалмазов, способных за счет люминесценции преобразовать кванты вакуумного ультрафиолета в электромагнитное излучение видимой области спектра, воздействуют на чувствительный элемент вакуумным ультрафиолетом и регистрируют, например, с помощью кинокамеры, люминесценцию наноалмазов покрытия в видимой области спектра и/или заряженные частицы, созданные квантами электромагнитного излучения.
На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства для осуществления предлагаемого способа регистрации вакуумного ультрафиолета.
На фиг. 2а и 2б приведены результаты проведенных экспериментальных исследований.
Устройство (фиг. 1), реализующее данный способ, содержит аэродинамическую модель 1, взаимодействующую с высокоскоростным потоком воздуха 2 (число Маха более 4). При этом перед аэродинамической моделью 1 возникает интенсивная ударная волна 3, которая способна генерировать вакуумный ультрафиолет, энергия квантов которого достаточна для диссоциации и ионизации молекул газа 4 в окрестности аэродинамической модели 1. На поверхности чувствительного элемента 5 аэродинамической модели 1 создают термостойкое покрытие из наноалмазов 6 и размещают плоский зонд Ленгмюра 7 для регистрации заряженных частиц.
На фиг. 2а показана картина обтекания аэродинамической модели 1 высокоскоростным потоком воздуха 2 при числе Маха 8,3 с визуализацией ударной волны 3 прибором Теплера. Осветитель прибора Теплера забивает слабое вторичное излучение 8 люминесцирующих наноалмазов покрытия 6, но оно фиксируется кинокамерой (τ=1,26 с) при выключенном осветителе, как это хорошо видно на фиг. 2б. Результаты киносъемки хорошо коррелируют с регистрацией тока заряженных частиц, приходящих в это время на зонд Ленгмюра 7, что позволяет контролировать режимы генерации вакуумного ультрафиолета и его влияние на процессы в окрестности испытываемых в гиперзвуковом потоке аэродинамических моделей летательного аппарата, повышая тем самым информативность экспериментальных исследований.
Предлагаемый способ регистрации вакуумного ультрафиолета позволяет надежно регистрировать его при генерации интенсивной ударной волной в гиперзвуковом потоке с повышенной температурой торможения и вести отработку технологий, повышающих топливную эффективность летательной техники.