ФГУП «Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики» В. М. Муругов ОЧЕРКИ О РАЗРАБОТКЕ И ВНЕДРЕНИИ СРЕДСТВ ДИАГНОСТИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ МОЩНЫХ ЛАЗЕРОВ ИК-ДИАПАЗОНА г. Саров 2011 УДК 621.373.826 ББК 32.86 М 91 Муругов В. М. <...> Очерки о разработке и внедрении средств диагностики излучения мощных лазеров ИК-диапазона. <...> ISBN 978-5-9515-0168-4 В книге изложены методы диагностики энергетических и пространственно-временных характеристик излучения мощных лазеров ИК-диапазона, разработанные в ИЛФИ в рамках первой государственной программы исследований по лазерной тематике в 1965−1975 гг. <...> Программа работ по лазерной тематике в СССР и ВНИИЭФ в 1960−1970 годах Запуск первого лазера в США 15 мая 1960 г. Т. <...> «Интенсивное же развитие работ по лазерной тематике в СССР началось после утверждения в 1962 г. первой государственной программы исследований по известным в то время направлениям лазерной науки и техники», − пишет в обстоятельной обзорной статье один из руководителей этих работ в нашей стране П. В. Зарубин∗ [1]. <...> Неоднократно бывал во ВНИИЭФ и обсуждал ход работ по лазерной тематике. <...> Вполне естественно, что ВНИИЭФ, обладающий мощным научно-техническим потенциалом, активно включился в эту работу, имеющую важное оборонное значение. <...> На этой встрече Юлий Борисович предложил рассмотреть в качестве источника световой накачки свечение фронта ударной волны в благородных газах, возбуждаемое взрывом обычного бризантного взрывчатого вещества (ВВ). <...> По предложению Н. Г. Басова и О. Н. Крохина сотрудники ВНИИЭФ и ФИАН начали разработку мощных лазеров, инверсия в лазерно-активной среде которых создавалась методом фотодиссоциации молекул. <...> Достаточно оперативно (примерно за полтора месяца) первый лазер со взрывной накачкой был изготовлен и испытан 30 декабря 1965 года, но… без генерации, которую удалось получить лишь в начале 1966 года, когда перешли на другое рабочее вещество C3F7J. <...> Таким образом <...>
Очерки_о_разработке_и_внедрении_средств_диагностики_излучения_мощных_лазеров_ИК-диапозона.pdf
ФГУП «Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский
научно-исследовательский институт экспериментальной физики»
В. М. Муругов
ОЧЕРКИ О РАЗРАБОТКЕ И ВНЕДРЕНИИ
СРЕДСТВ ДИАГНОСТИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ
МОЩНЫХ ЛАЗЕРОВ ИК-ДИАПАЗОНА
г. Саров
2011
Стр.2
УДК 621.373.826
ББК 32.86
М 91
Муругов В. М. Очерки о разработке и внедрении средств диагностики
излучения мощных лазеров ИК-диапазона. − Саров: ФГУП «РФЯЦВНИИЭФ»,
2011, 151 с., ил.
ISBN 978-5-9515-0168-4
В книге изложены методы диагностики энергетических и пространственно-временных
характеристик излучения мощных лазеров ИК-диапазона, разработанные
в ИЛФИ в рамках первой государственной программы исследований
по лазерной тематике в 1965−1975 гг.
Описан измерительный комплекс аппаратуры с уникальными параметрами,
который не имеет аналогов в стране и не известен в открытой литературе.
Познавательный интерес представляет раздел, описывающий взаимодействие
с соисполнителями совместных работ из сторонних организаций по
разработке приборов с уникальными характеристиками.
Книга рассчитана на студентов, аспирантов, инженеров и научных сотрудников,
занимающихся разработкой и применением мощных лазеров в различных
областях науки и техники.
ISBN 978-5-9515-0168-4
© ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2011
Стр.3
4
Глава 1
ГЛАВА 1. Программа работ по лазерной тематике
в СССР и ВНИИЭФ в 1960−1970 годах
Запуск первого лазера в США 15 мая 1960 г. Т. Мейманом в лаборатории
американской фирмы «Huges» вызвал глубокий интерес у физиков
во всем мире, в том числе и в СССР.
Главным научным центром в нашей стране, где развернулись фундаментальные
исследования в области лазеров, стал Физический институт
им. П. Н. Лебедева АН СССР (ФИАН), а конкретно − лаборатории
А. М. Прохорова и Н. Г. Басова. «Интенсивное же развитие работ по лазерной
тематике в СССР началось после утверждения в 1962 г. первой
государственной программы исследований по известным в то время направлениям
лазерной науки и техники», − пишет в обстоятельной обзорной
статье один из руководителей этих работ в нашей стране П. В. Зарубин∗
[1].
С начала 1960-х годов на специалистов обрушилась лавина сообщений
по лазерной тематике: в каждом номере ведущих физических и инженерных
журналов публиковались новые идеи, схемы и конструкции
лазеров. Новизна физических задач, которые предстояло решить ученым,
возможность применения лазеров в различных отраслях народного хозяйства
вызвали столь большой энтузиазм специалистов, что число научных
и промышленных организаций, занявшихся исследованиями в этой области
физики, нарастало лавинообразно и уже к концу 60-х годов, вероятно,
достигло сотни.
Военные заинтересовались применением лазеров для противоракетной
обороны (ПРО) страны, поддерживая и финансируя значительную
часть работ ученых за счет оборонных статей бюджета. Работы по лазерным
системам для ПРО развивались в двух направлениях: лазерная локация
и лазерное поражение головных частей баллистических ракет (ГЧБР).
∗ Зарубин П. В. родился в 1931 г. в семье выдающихся советских разведчиков
В. М. и Е. Ю. Зарубиных, собиравших информацию об американской атомной бомбе. Он
один из ведущих специалистов в области лазерной физики, более 30 лет занимался организацией
работ по созданию лазерной техники, в том числе лазерного оружия, в СССР,
возглавлял Главное управление Министерства оборонной промышленности [2]. Неоднократно
бывал во ВНИИЭФ и обсуждал ход работ по лазерной тематике.
Стр.4
148
Содержание
Содержание
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Глава 1. Программа работ по лазерной тематике в СССР
и ВНИИЭФ в 1960−1970 годах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
Глава 2. Диагностика излучений мощных
фотодиссоционных лазеров со взрывной накачкой . . . . 13
2.1. Мощный фотодиссоционный лазер (ФДЛ) . . . . . . . . . . . . . 13
2.2. Разработка измерительного комплекса № 1 . . . . . . . . . . . . 14
2.3. Измерение энергии и мощности излучения ФДЛ . . . . . . . .
2.4. Измерение расходимости излучения мощных ФДЛ . . . . . . 22
18
2.5. Разработка ФДЛ с малой расходимостью и создание
нового измерительного комплекса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.6. Испытание ФДЛ со взрывной накачкой длиной 30 м . . . . . 34
Глава 3. Методы измерения энергетических параметров
излучения импульсных химических лазеров (ИХЛ) . . . . 39
3.1. Методы измерения энергии и мощности излучения
химических НF(DF) лазеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.2. Измерение энергии излучения ИХЛ
с помощью калориметров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.3. Фотоэлектрический метод измерения энергии
и мощности ИХЛ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.4. Измерение энергии излучения мощных ИХЛ
с помощью проходных калориметров . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.5. Разработка измерителя энергии и мощности излучения
непрерывных СО2-лазеров на основе проволочного
калориметра проходного типа (ПИМР) . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Глава 4. Разработка высокоскоростных
ИК-фоторегистраторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.1. ИК-фоторегистраторы на основе магнитных
и термочувствительных фотопленок . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Стр.148
Содержание
149
4.2. Разработка фоторегистраторов на основе фотопленок,
работающих в режиме тепловой сенсибилизации . . . . . . . . 60
4.3. Фоторегистраторы на основе полупроводниковых камер
ионизационного типа (ПКИТ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4.4. Разработка фоторегистраторов на основе ПКИТ
для спектрального диапазона Δλ = 1,3−10,6 мкм . . . . . . . . . 65
4.5. ПКИТ для фоторегистрации структуры излучения ИХЛ
в режиме лупы времени . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
4.6. Фоторегистрация структуры пучков излучения
непрерывных СО2-лазеров с помощью ЛВИТ . . . . . . . . . . . 76
4.7. Высокоскоростные ИК-фоторегистраторы
в экспортном исполнении. Однокадровые приборы
КИТ-2Ф и КИТ-2М . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.8. Создание макета прибора КИТ-2М . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
4.9. Разработка девятикадровой лупы времени КИТ-3М . . . . . . 99
Глава 5. Организация разработки и внедрение приборов . . . . . . . 108
5.1. Создание измерительной лаборатории . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5.2. Разработка новой аппаратуры. 1975−2005 годы . . . . . . . . . 114
5.3. Внедрение ИК-фоторегистраторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.4. Учителя и коллеги . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
Список условных обозначений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Стр.149
Сведения об авторе
1
Сведения об авторе
Муругов Василий Матвеевич − главный научный сотрудник
РФЯЦ-ВНИИЭФ, доктор физико-математических наук, заслуженный
деятель науки РФ.
Научная деятельность Муругова В. М. за время работы во ВНИИЭФ
в течение почти 50 лет была направлена на решение актуальных
научно-технических проблем по тематике института. Это относится к:
– созданию аппаратуры для полигонных
испытаний специзделий;
– разработке мощных лазеров со взрывной
накачкой;
– созданию крупных физических установок
для изучения проблем лазерного термоядерного
синтеза (ЛТС).
В процессе выполнения этих работ получены
важные научные результаты, которые
легли в основу разработки:
– аппаратуры для подземных испытаний
специзделий с рекордным временным
разрешением 0,1 нс;
– сверхмощных емкостных накопителей энергии (~70 МДж) для физических
установок по ЛТС («Искра-4», «Искра-5»);
– комплекса фотохронографической аппаратуры для регистрации
инфракрасного излучения, не имеющей аналогов в мире.
По материалам этих работ сотрудниками Муругова В. М. защищено
12 диссертаций.
Работы Муругова В. М. широко известны научной общественности
в нашей стране и за рубежом.
Стр.150
В. Н. Муругов
Очерки о разработке и внедрении средств диагностики излучения
мощных лазеров ИК-диапазона
Редактор Н. Ю. Зимакова
Корректор Н. Ю. Костюничева
Компьютерная подготовка оригинала-макета Н. Ю. Солук, Т. В. Андреева
Подписано в печать 13.07.2011. Формат 70×100/16
Усл. печ. л. ~12,2. Уч. изд. ~11,5 л. Тираж 200 экз. Зак. тип. 64-2011
Отпечатано в ИПК ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ»
607188, г. Саров Нижегородской обл., ул. Силкина, 23
Стр.151