ГОСТ Р 58370-2019
(ИСО 21254-2:2011)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Оптика и фотоника

ЛАЗЕРЫ И ЛАЗЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Методы определения порога лазерного разрушения

Часть 2

Определение порогового значения

Optics and photonics. Lasers and laser-related equipment. Methods for determination of laser-induced damage threshold. Part 2. Threshold determination

ОКС 31.260

Дата введения 2020-09-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием "Научно-исследовательский институт физической оптики, оптики лазеров и информационных оптических систем Всероссийского научного центра "Государственный оптический институт им.С.И.Вавилова" (ФГУП "НИИФООЛИОС ВНЦ "ГОИ им.С.И.Вавилова") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 296 "Оптика и фотоника"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 сентября 2019 г. N 819-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 21254-2:2011* "Лазеры и лазерное оборудование. Методы испытаний пороговых значений повреждений, вызванных лазерным излучением. Часть 2, Определение порогового значения" (ISO 21254-2:2011 "Lasers and laser-related equipment - Test methods for laser-induced damage threshold - Part 2: Threshold determination", MOD) путем изменения отдельных фраз, которые выделены в тексте курсивом**, исключения из библиографии ссылок на международные стандарты, не использованные в тексте.

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей.

** В оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов в разделах "Предисловие" и 2 "Нормативные ссылки" приводятся обычным шрифтом; отмеченные в разделе "Предисловие" знаком "**" и  остальные по тексту документа выделены курсивом. - Примечания изготовителя базы данных.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5)

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 Некоторые элементы настоящего стандарта могут быть объектами патентных прав. Международная организация по стандартизации (ИСО) не несет ответственности за установление подлинности каких-либо или всех таких патентных прав

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации"**. Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

ВНИМАНИЕ! Экстраполяция данных по лазерному разрушению может привести к переоценке порога лазерного разрушения (ПЛР). В случае токсичных материалов (таких как ZnSe, GaAs, CdTe, ThF4, халькогениды, Be, Cr, Ni) это может быть опасно для здоровья [см. ГОСТ Р 58369-2019** (приложение А)].

     1 Область применения

Настоящий стандарт описывает испытания "1 на 1" и "С на 1" для определения значения ПЛР для лазерных оптических компонентов. Настоящий стандарт применяют для всех типов лазеров и всех рабочих условий.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 58369-2019 (ИСО 21254-1:2011) Оптика и фотоника. Лазеры и лазерное оборудование. Методы определения порога лазерного разрушения. Часть 1. Основные положения, термины и определения

ГОСТ Р 58373 (ИСО 11145:2018) Оптика и фотоника. Лазеры и лазерное оборудование. Термины и определения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 58373 и ГОСТ Р 58369.

     4 Методы проведения испытаний

4.1 Общие принципы выполнения измерений значений ПЛР, вызванных воздействием лазерного излучения, а также информация об аппаратуре, подготовке и отборе образцов приведены в ГОСТ Р 58369.

4.2 Метод испытания "1 на 1"

4.2.1 При проведении испытания "1 на 1" на каждый неэкспонированный участок на поверхности образца воздействует только один импульс лазерного излучения с определенными параметрами пучка. На основе экспериментальных данных строят график зависимости вероятности разрушения от плотности энергии или плотности мощности.

4.2.2 Параметры испытательного оборудования приведены в 6.2.6.5 ГОСТ Р 58369-2019.

4.2.3 Метод испытаний

Неэкспонированные испытательные участки размещают в пучке и облучают одиночными импульсами лазерного излучения с разными значениями плотности энергии или плотности мощности. Однократному воздействию предварительно заданной энергии импульса (или мощности пучка) подвергают минимум десять участков и для каждого участка фиксируют фактическое значение энергии импульса (или мощности пучка), измеренное блоком диагностики пучка, а также степень разрушения после облучения (наличие или отсутствие разрушения). Затем повторяют данную последовательность для других значений энергии импульса или мощности пучка. Диапазон используемых значений энергии импульса или мощности пучка должен быть достаточно широким для того, чтобы включать низкие значения, при которых разрушение на участках не наблюдается, и высокие значения, при которых разрушение наблюдается на каждом испытуемом участке.

4.2.4 Оценка результатов измерений

Данные о значении ПЛР получают методом определения вероятности разрушения. Для того чтобы построить график зависимости вероятности разрушения от величины, в которой должен быть выражен ПЛР, вероятность разрушения необходимо определять для каждого значения плотности энергии или плотности мощности по мере увеличения как отношение числа участков с разрушением к общему числу испытуемых участков. При выполнении линейной экстраполяции данных о вероятности разрушения до нулевой вероятности разрушения получают пороговое значение. Пример показан на рисунке 1.

В случае использования лазерной системы с высокой вариацией энергии от импульса к импульсу допускается проведение испытаний с произвольными значениями энергии с последующей сортировкой данных по соответствующим интервалам энергии после проведения испытания.

Примечания

1 Примеры эффективной процедуры измерения с максимальной точностью для заданного числа участков представлены в приложениях А и С для испытания "1 на 1" и испытания "С на 1" соответственно.

2 Диаметр испытательного пучка в соответствующем положении образца может повлиять на результат измерений. Таким образом, значение диаметра пучка должно быть постоянным в ходе проведения всей процедуры измерения.

Примечание - Условия испытаний: мм, мкм, нс, хвостовая часть=3,5 мкс (лазер TEA ); образцы: KВr окна, 50 шт. диаметром 40 мм.

Рисунок 1 - График для определения ПЛР, построенный на основе экспериментальных данных

4.3 Метод испытания "С на 1"

4.3.1 Для определения ПЛР при проведении испытаний "С на 1" необходимо расширить установку и непосредственно процедуру испытания "1 на 1". Тем не менее для испытаний "С на 1" можно использовать испытательное оборудование для испытаний "1 на 1", если система онлайн-обнаружения разрушения совмещена с дифференциальным интерференционно-контрастным микроскопом Номарского. Рекомендуется, чтобы система онлайн-обнаружения разрушения имела возможность прерывания последующих импульсов и остановки счетчика импульсов после обнаружения разрушения.

4.3.2 Параметры испытательного оборудования должны соответствовать 6.2.6.5 ГОСТ Р 58369-2019 и следующим дополнительным параметрам:

a) число импульсов, вызывающее разрушение S;

b) число испытательных участков .

Примечание - При проведении испытания "С на 1" параметры, указанные в перечислениях d)-g) 6.2.6.5 ГОСТ Р 58369-2019, отнесены к свойствам типичного импульса, определенным в 6.2.6.4 ГОСТ Р 58369-2019.

4.3.3 Метод испытаний

Неэкспонированный испытательный участок находится в пучке и облучается серией из S импульсов со значением энергии типичного импульса серии . При выявлении разрушения с помощью системы онлайн-обнаружения до завершения серии из S импульсов, прекращают облучение участка и фиксируют минимальное число импульсов . Затем повторяют испытания для различных значений энергии типичного импульса. Число S импульсов должно быть одинаковым в ходе всей процедуры испытания и выбрано таким образом, чтобы при испытаниях "С на 1" выявить характер зависимости вероятности лазерного разрушения образца от плотности энергии или мощности.

4.3.4 Оценка результатов измерений

4.3.4.1 После осмотра образца результат испытания "С на 1" представляют в протоколе результатов наблюдений в виде:

- (), где , в случае наличия разрушения;

- (), если разрушение не обнаружено.

Оценку полученных данных (см. рисунок 2) выполняют с использованием характеристической кривой разрушения (см. 4.3.4.2) или методом экстраполяции (см. 4.3.4.3).

N - число импульсов; 1 - без разрушения; 2 - с разрушением

     
Рисунок 2 - Результаты наблюдений, полученные при испытаниях на ПЛР

Первый метод обеспечивает точное определение значения ПЛР, поэтому его применяют при проведении фундаментальных исследований и испытании прототипных компонентов. Метод экстраполяции более практичный для определения значения ПЛР при испытании "С на 1" для большого числа импульсов.

4.3.4.2 Для оценки полученных данных с использованием характеристической кривой разрушения применяют метод испытаний "С на 1" (см. 4.3.3) на ПЛР и запись конечного протокола результатов наблюдений. Для оценки с достаточной значимостью минимальное число участков подвергают испытаниям для определения каждого значения энергии типичного импульса. Минимальное число участков может быть приближенно вычислено по следующему соотношению:

.                                            (1)

Диапазон значений энергии типичного импульса должен быть достаточно большим, включая точки, соответствующие нулевой вероятности разрушения, а также точки, соответствующие 100%-ной вероятности разрушения.

Значения вероятности разрушения для определенного числа импульсов N и указанной энергии Q рассчитывают на основании следующего метода обработки и отбора данных.

Шкала энергии разделена на ряд интервалов , охватывая диапазон энергии, доступный в испытательной установке. Для расчета вероятности разрушения для определенного значения энергии Q и для выбранного числа импульсов N результаты наблюдений при выбирают из протокола результатов наблюдений. Результаты наблюдений при соответствуют участкам с разрушением, при этом результаты наблюдений при или соответствуют участкам без разрушения в рассмотренном интервале энергии. Значение вероятности разрушения для энергии Q рассчитывают как отношение числа точек, соответствующих участкам с разрушением, к общему числу точек, рассмотренных при оценке.