[发明专利]易调节的气体密度测量系统及其测量方法

权利要求书

1.一种易调节的气体密度测量系统，特征在于包括：具有入射窗片(1)和出射窗片(9)的真空腔，探测光束经过该入射窗片(1)进入到该真空腔内，在该真空腔内沿探测光路方向依次在光学平台上固定有第一反射镜(2)、第二反射镜(3)、第一激光衰减片(4)、起偏格林棱镜(5)、第三反射镜(6)和短焦透镜(8)，探测光束经出射窗片(9)输出，在所述的第三反射镜(6)和短焦透镜(8)之间设有喷气阀(7)，该喷气阀(7)通过气体管道与真空腔外部气体瓶相连接，通过气体瓶开关控制是否喷气；

沿所述的出射窗片(9)的输出光束方向依次放置有长焦透镜(10)、小孔光阑(11)和分光镜(12)，该分光镜(12)将探测光束分为透射光束和反射光束，透射光束为光束一，反射光束为光束二，所述长焦透镜(10)与短焦透镜(8)之间的距离为两透镜的焦距之和；

在所述光束一光路方向设有第一直角反射棱镜(13)，该第一直角反射棱镜(13)的三角形平面固定于第一可调节光学镜架(17)的上表面，该第一直角反射棱镜(13)的斜边所对应的平面与光束一的光路方向垂直，所述光束一经该第一直角反射棱镜(13)反射后再经所述分光镜(12)反射后通过第二激光衰减片(15)进入CCD(16)；

在所述光束二光路方向设有第二直角反射棱镜(14)，该第二直角反射棱镜(14)三角形平面固定于第二可调节光学镜架(21)的侧面，该第二可调节光学镜架(21)固定在水平导轨(26)上，第二直角反射棱镜(14)的斜边所对应的平面与光束二的光路方向垂直，所述光束二经过第二直角反射棱镜(14)反射后，再经所述分光镜(12)透射后通过第二激光衰减片(15)进入CCD(16)，与光束一发生干涉。

2.根据权利要求1所述的易调节的气体密度测量系统，其特征在于所述的第一直角反射棱镜(13)和所述的第二直角反射棱镜(14)相互垂直放置，所述第一直角反射棱镜(13)调节光束的俯仰，实现对干涉条纹方向的调节，所述第二直角反射棱镜(14)调节光束的左右，实现对干涉条纹间距的调节。

3.根据权利要求1所述的易调节的气体密度测量系统，其特征在于所述的格林棱镜(5)具有高消光比，保证探测光束的线偏振特性。

4.根据权利要求1所述的易调节的气体密度测量系统，其特征在于所述的短焦透镜(8)与长焦透镜(10)构成扩束系统。

5.根据权利要求1所述的易调节的气体密度测量系统，其特征在于所述的短焦透镜(8)与长焦透镜(10)的焦距分别为20cm和50cm。

6.利用权利要求1至5任一所述的易调节的气体密度测量系统的气体密度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)关闭喷气阀(7)，将光阑(11)的小孔调至最小，同时调节第一可调节光学镜架(17)和第二可调节光学镜架(21)使CCD(16)上光束一与光束二的光斑重合；

(2)将光阑(11)开至最大，同时调节第一可调节光学镜架(17)和水平导轨(26)，使CCD(16)上干涉条纹竖直；

(3)调节第二可调节光学镜架(21)和水平导轨(26)，使CCD(16)上的干涉条纹在屏幕上的间距为4-7mm；

(4)打开喷气阀(7)，观测干涉条纹弯曲的区域与弯曲程度，计算气体密度分布。