Патент ссср 364268

Патент ссср 364268

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(III 3S426&

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советски

Социалистнчаскик

Республик (б!) Зависимое от авт, св1шстельства (51) М. Кл. G Old 7/00

Н Ois 1/00 с присоединением заявки ¹ (32) Приоритет

Опубликовано 05.04.74. Бюллетень ¹ 13

Дата опубликования описания 19.09.74

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изооретений и открытий (53) УДК 621.383.002:

:621.375.8 (088.8) (72) Авторы изобретения А. П. Бажулин, Е. А, Виноградов, H. А. Ирисова, H. В. Митрофанова, Ю. П. Тимофеев, С. А. Фридман и В. В. Щаенко (71) Заявитель

Физический институт им. П. Н (54) ПРИЕМНИК ДЛЯ ВИЗУАЛЬНОГО НАБЛЮДЕНИЯ

И РЕГИСТРАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобрстспис относппгся к регистрации электромагнитных излучений в диапазоне инфракрасных — свсрхвысокочастотных (ИК—

СВЧ) волн и может использоваться для качестве ного наблюдения и количественных измерений пространственного распрсдслсIIHH полей излучения, получаемых как QT моноxpoi1a i H Icc1;Hx, так и нсмонохроматичсских источников.

Для б:1ижнсй инфракрасной области в Iiaстоящсс время известен ряд приборов, дающих непосредственно видимое изображснис поля излучения. Однако они нс позволяют регистрировать излу icIIHII величина кванта которых мспьшс порога внешнего фотоэффекта, т. е. длин волн более 1,3 — 1,5 мк. Вместе с тем, в настоящее время задача регистрации полей более длпнноволновых излучений становится очен» важной в связи с созданием ряда II013»lx источников (как напрпм р, квантовых генераторов) и приборов мил IHile l рового и суб)миллиметрового диапазонов и расширением их практп 1сского применения.

Описываемый приемник основан и;1 примсvcHHH температурно-чувствитсл»п»1х л1омпнофоРов. Лона I»II»ill нагPcl) ëlo.,I II IIPPIIPII1 III)I о экрана регистрируемым излучением приводит

K значительным изменениям интенсивности свечения экрана, вызванного ультрафиолетовым возбу)кдсписм (термографичсский эффскт). Наблюдать изображение распределения плотности энергии излучения, падающей

»а приемник, можно как визуально, так и при помощи фотографирования с последующим

5 фотометрированием или с применением других методов регистрации видимого излучения.

Известно устройство для получения видимого изображения радиоизлучения миллиметрового диапазона. В нем применен люмино10 форньш экран в виде слюдяной пласгинки толщиной 5 мк площадью (2X3) сме с напылснным на нес слоем алюминия толщиной менсс 1 мк, на которую наносят слой люминофора (ZI)S CdS — Ao %), обладающий термо15 графическим эффектом, Прп возбуждении люминофорного экрана ультрафиолетовым излучением он свстится, а в местах падения радиоизлучения миллиметрового диапазона, вследствие поглощения его тонким слоем

20 алюминия. слюдяная подложка и люминофор нагреваются, что и вызывает тушение свечения люминофорного экрана.

То, что основой экрана является слюдяная пластинка, не даст возможности изготовлять

25 его площадью более нескольких квадратных сантиметров, а это ограничивает максимальную длину волны регистрируемого излучения.

Крайне затруднительно изготовить экран тоньше 5 мк,;то ставит предел для чувстви30 тсльности в импульсном режиме и для мини364268.,||": ll!t5! ((()("J 05!, i!lOil ВрС IC!IÈ, Прои.-:;... »« .2)|<: ????????! .: ??????)???? !:????c. "??)??,)??!??h !:: . ; 0! .; ?? ??!?? |)?????? ??.r, ?? i???? ??<????<(>f ! | с. ! . . . Ji p . <В|, !: С. <()Ii 1:}30»1 БОДИ (C5(ВП

lI, . li). !!!((! . .".П::!ГО Jj)C. .j j<(ii ДЯС1 00:Jl>JJJÎ(I .!! !: . (.«! „, ) 2!

l3hi < . <

)х)) . ..,; 0. устройство псу!0()llo в работе !

) J .C, (!r JC!! . j(32C 0r (! (j \i 2!1 j>i! hlC С:»ОВ )it Д;!Я !

: |,; l(; < и, ) C,! )(ГПОГО ЗКРЯ!I;1 Т21< Ка«(IL

;3 | П (!!. Ц I! fl h! J l (Г|,:СХЯПП IСCJ<)(. < БОЗДС! )C1 !31(1(Л(О: !J» ("OP,CСГ«О CT);P2C(C5), ПЯПРИМ(Р, CC1;l

Сl 0:3< ., .i l !> )!PI(!!LI)ÑÑ ГЯ((ОВ<<С Иг)И i!cl 12ДК(.

3< С Т 2 П О!3 «И .

) . i l<Ос1 |> П300132>ксппя li (! 3 ;Ране псва:к. 12 Я

ИЗ-:Jr)!31! .|юм(:по(рор (О oociijto t3

3,:, т Ii)! ." !51) Ра бо l Яс г l(!. В Выгодпт>(х <) с. lo

h.: 5!. :. J c, <1 < ОП 00 ЫЧ:(О Облаца С1 3 2)(СИЗ с. Ih !.hJ.. р i)гра(!)(!чс<)<п)i з((ре«то 1 В Области !. . f!() | Гр Оолсc 25 С.

I f (.!!> !! .c1 05)(lie ÃÎ ПЗООрстсппя — созд21t!(c

)|рп; м .к! 2 просто., тсхпологпчноп и паде)кi.O! I «0! (i 1)) Г (il! 1:, J !03!30. )Я!О!ПЕГÎ ))0.! )

Кс! К «(2 .ССТВС!)!|:>)C, ЯК и 1<ОЛИ (ССТВСППЬI(. Д2 НП i>IC 0 i! 1) 0(т}3 cil! C ГБСП. |(! : ра С|! !) СД(ЛСH!)Ii ПОЛОЙ

)r:3, l . Ч(.»: i>0 1)С<СХ f f Г(< — — C Á -I Дисlна ЗОН с(Х ()., -- 100»:).

1 f (т(1 с| !J,"! < Ппcl)t целl> |Îc j иГ »c Гся Te(т(, что В

Ка | . С! l)С J CJJ.JO!(30Ë((P V

3<»Ill! 1 Û (! Г ВП!".! ПС. 0 МС lнllспп!О В кячесп3с те!)Доизо ,! и:) ."i !öcÃ(! (. < .. i) )2! ..Iя, .)o. :псспсптпОГО эк132- <| |сc : ) c, " Îli |" " т" тки П13и)(с|)я)от то«к);) сп:пс-) с" 3 .—, и:.)., папримс) лав(.!. J 3,,), т,, ()! !! 0 I,.!,),} .!;<, Из тако (;!,1(П;, .1 О сГ . " т !, O т (),! „: С !. |ОСИ!,Е

j3<»JJ б()л- " - 0 - . :- - "- -"- ";: "": - ;- -"- 1папри . |С) О. ! }О !, ". C . J. .:.51 Э О>! ЦС1И

< <

ЦЫ».

| 15! . (2, IhIIC)JI!jCГО П<,! ;!Jeh <):":: ..::Г (""..

l;ЛО) i

ГИСТ : |) !. )! 0 !j!»"! <>!t t;t - <Р»»» ::| "<".С ГС5. !

j(lOI)т r!, |3 ТЬ 1 : 11200 .) 2: ". r «J. < 3:

» с!<рсll, Jeilr»>(х, ПЯ !;);>;Jep, ПОДОбl:;) С012М В 00щ), )0 (>б(>;. 3 3;! J; ., „0". )J;)(, UT27цп f ipок3130дс) (30 |!. ir. lj(! jjrh ", "-. Рс, ПОВ т;!!(OÃO 11;:|,).с, ОЧС)lh j(POСт() l! . .(. : T 0 .11"> (f))(211! "0,21(0 !!ÎTОЧI)Ы; ."т" СТО |О i; Сiон! РС" Ь Т(пr|(l"< С:Jll! СГт(т(ЕC)

ПО«нт»>»i(O .ВОДС1 . >0 ОСI)ÎC!IO В ()ОЛЫ!. 0 l КОЛП С(Г. !

)Л) ":":,,I)Tü! Jкрап"; От Ппс Ппсгз ",IC: Jt)r(!!CCl<0i 0 !i ТС., JОВОГО ВОЗДСЙС! :3ПЯ СГО l!03(ÑÙ2101

l3 Еа(. С i С ) . DO:>P8 !ПIЫ\IП ОКПЗ МИ Д7 Я if f) O(0»<5(п(пх ч(рсз нпх Н3,1учсп(((! (рсгисгрируемых

f IK — — СВЧ вЂ” — волн, ультрафиолетового возОУЯ<ДСI! JJ5) П СВС IСНИ51 Л)031ИПЕСЦЕНЦИИ) > ВЫ|олпсппымп также из топких синтетических

5 i!лспо:; толщиной 1 — 100 мк. Эти защитные

JJ.1cJ))<è натягиваются, например, Б металлических <<" яльцях».

710»т)(ПО(!!)ОРПЫй ЭКРаН КРЕПЯТ ВНУТРИ Заm((JJ)o)(кассеты на расстоянии от 1 до 50 мм

10 от Защ ппых пленок.

<1ля обеспечения максимальной чувствите7h((ocT)(и стабильности в работе значение средней температуры экрана должно быть пос1оя)))l)) ((20 — 70 С), соответствующим оп15 (имальпым условиям. )ля этой цели кассету з«р i!(2 снабжают нагревателем и датчиком температуры с регулятором, поддерживаю)пи .! !2дапну!о температуру.

Чтобы обеспечить максимальную чувстви20

1сл!>ность прис:)(ника, пОГлощяющиЙ слОЙ метал.(а, наносимый на тсплоизолирующую синте Пт(сскую пленку, выбирают такой толщины, чтооы он обладал максимальным коэффициентом поглощения, а именно: толщина

25 его должна быть меньше величины скин— слОя,",751 нябл(одяеъ)ОГО излучения и меньше, чем дслипа свободного пробега электронов в I ОЛС 1 О т(КМСКС Д2ППОГО МЕТ2ЛЛЯ. ДЛЯ РЯЗНЫХ

30 металлов эта толщина лежит в диапазоне

10 — 100 Л. Однако в особых случаях целесообразнее применять приемники, экраны которь!. ОблЯДЯ (От мЯлы м ПОГлОЩением и Отра

ЖСП 103! ИЗЛУ

ТС. !ЬПОС (МСПЫПСНИС ЧУВСТБИТЕЛЫ)ОСТИ Г)РИЕ31ника) . Такие ситуации возникают, например, ((ри изучении структуры поля в открытых резонаторах, где существенно, чтобы экран

40 i.ð(lcмпика, помсщасмого внутри резонатора, пс вызывал искажения структуры поля. Pery::J(POi3c7 ((He ТОЛЩИНЫ НЯНОСИЪ)ОГО Н2 ТЕПЛОИЗО лиру)ощую cl»петическую пленку поглощающего слоя ..:= галла позволяет создавать экра45 ны с наперед Заданными значениями коэффициентов поглощения и отражения от люминесii;:ti i iioi o экрана.

I I2 фиг. 1 изображен люминесцентный экран, па фиг. 2 — защитная кассета с за50 крсплсппым в ней люминесцентным экраном.

Прсдлагасмьш приемник содержит экран, Выпогп)сппый в виде теплоизолирующего ос)И)валия 1 из тонкой лавсановой пленки с металлп;се(<ой подложкой 2, поглощающей ре55 г(стрпрусмое излучение, на которую нанесен слой 3 тсрмочувствительного люминофора.

11а за>кимы 4 типа «пяльцы» натягивается

3 рап б и помещается в кассете, которая пмc((металлический корпус б, металлические

60 оооды 7, 8 тина «пя,.7ьцы», прозрачные окна из тонкой синте(гческой пленки 9, 10, крепежный винт 11 для фиксации положения ,помипофорпого экрана 5, нагреватели 12, 13, датчп«температуры 14, терморегулирующее

65 устройство 15.

Приемный люминесцентный экран (фиг, 1) состоит из тонкой синтетической пленки, обладающей малой теплоемкостью, например лавсановой, натянутой на пяльцы, изготовленные из тсплоизолирующего материала, например гстинакса. На эту пленку в вакууме напыляют слой металла (например, алюминия), толщина которого соответствует наиболее эффективному поглощению энергии во всем ИК вЂ” СВЧ диапазоне (толщш1а 10— о

100 А). Если по условиям работы целесообразно иметь не максимальное значение коэффициентов поглощения, а другие значения коэффициентов поглощения и отражения, то толщина наносимого слоя металла должна быть в пределах 2 — 500 А. Слой металла может нанос!1Ться с обеих сторон. Если приемник предназначен для работы в ИК диапазоне, могут быть использованы и другие известные поглощающие подложки, например из платиновой и золотой черни.

Температурночувствительньш Л1оминофор. например 1 и. 1 CdS — AgNi наносят топким слоем (1 — 5 мк) на поверхность пленки, покрытой металлом.

Чтобы уменьшить теплоотвод с экрана нерегулярными воздушными потоками его помещают в защитную кассету (фиг. 2), расстояние стенок которой до экрана 1 — 50 мм, Это значительно уменьшает иска>кение изображения, а также несколько уменьшает пороговую мощность регистрируемого непрерывного излучения. Кроме того, защитные пленки кассет предохраняют экран от механических повреждений и непосредственного влияния температуры помещения на яркость и чувствительность экрана. Окна кассеты изготовляют из материалов, прозрачных для проходящих через них регистрируемого ультрафиолетового и видимого излучений. Для этого, например, используются те же синтетические пленки несколько большей толщины, натянутые на металлические пяльцы.

Кассета снабжена подогревателем и датчиком температуры с терморегулятором, поддерживающим среднюю температуру экрана на заданном значении температуры.

Предлагаемый приемник работает следующим образом. Люминесценция приемного экрана возбуждается ультрафиолетовым излучением, например, от ртутных ламп с фильтрами, отрезающими видимое свечение источника. На экране наблюдается равномерное видимое свечение, например, в желто-зеленой области спектра. Затем на приемник подают регистрируемое излучение, которое поглощается в слое металла и вызывает локальный нагрев экрана. Это вызывает развитие температурного тушения люминесценции, соответствующего пространственному распределению интенсивности исследуемого поля ИК вЂ” CBcI волн.

Предлагаемый приемник позволяет регистрировать распределение в пространстве как

5

6 амплитуды, так и фазы исследуемого излучения. ..!!ли1удпыс измерения возмо>кно осуществлять 1 ак для !ОнохрОматичсс! .ОГО, так и для псмонохроматнчсского (например, теплового) излучения. На экран подают регистрируемое пзлучс и ведут визуальное наблюдение, фотографирование или другую регистрациlо !!Зъ!С1!Сипя HHTOHcHBEIocTH свечения по поверхности люмш1ссцснтно о экрана, которое соответствует пространственному распредслсншо плотности интенсивности регистрируемогo излучсш!я. При этом в зависимости от конкрс Holi схемы ультрафиолетовое возбуждение, воздействие исследуемого излучения и наблюдение изображения могут осуществляться с любой стороны экрана. Обработка результатов может быть как качественной, т. с. установление конфигурации регистрируемого поля, так и количественной, т. е. опредсле I HO абсолютных значений интенсивности поля в каждой точке пространства.

В последне случае предварительно градуируют EEpHO>IHHI;. Для этой цели производят, например. фото.,!Стрирование и сравнение снимков, получсш1ых для эталонного и исследусмогo источников.

Для исследования фазовой структуры поля монохроматического излучателя необходимо разделить луч, например, на два канала, и !абл.сдат ин-,срфсрл!цшо между исследуемым и опорным лучами. Г1омещая в один из каналов нскоторыи обьект, можно наблюдать изменения в первоначальной интерференционной картине, им вь:",âàE!нь!с. Такие интерферограммы являются Ол!овой для получения голограмм.

Предлагаемый приемник может иметь широко. практическое применение при моделировании электромагнитных полей крупногабаритных отражательных, рассеивающих и передающих сисгсм в СВЧ диапазоне, настройке и юстировке аппаратуры и источников

ИК вЂ” СВЧ диапазонов, для исследования диаграмм направленности излучающих систем, для контроля режима мод, à — àêæå для целей дсфсктоскопии и интроскопии, передачи изображения связи, локации и т. д. Перспективно применение таки. приемников для осуществления голографии в широком диапазоне длин волн: дальнем 11К, в субмиллиметровом, миллиметровом и СВЧ диапазонах.

Предмет изобретения

1. Г1рис !Ник для визуального наблюдения и регистрации электромагнитного излучения, содержащий приемный экран, вьшолненный в виде тсрмоизолирующего основания с поглощи !Ощсй металл!1 !еско!! подложкой, на которую нанесен слой термочувствительного люминофора, и источник ультрафиолетового возбуждс!!ия, обеспечивающий свечение люминофора, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазона рабочих длин волн, 364268 Д ф (1

aj (!

1 l1i РиГ t

ФиГ 2

Состгвн гель И. Старосельская

Тскрсд T. Курилко Корректор А, Дзесова

Редактор Р. Киселева

Заказ 2455к9 Изд. ¹ 723 Тира >к 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного когаитета Совета Министров СССР по делам изобретении и открытий

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 приемный экран выполнен из набопа приемных элементов, помещеннык в защитную кассету с окнами из прозрачной пленки, например лавсановой, натянутой ца зажимы, и зафиксировавн ык в кассете, причем кассета снабжена нагревателем с регулятором, поддерживающим температуру, обеспечивающую максимальный термографический эффект люминофора.

2. Приемник по п. 1, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности, тер»o 4çîëèðótoùåå основание выполнено из синтетической пленки, нэ пример, лавсановой, равномерно натянутой на зажимы.

3. Приемник по пп. 1 и 2, отл и ча ющи йся тем, что толщина металлической подложо ки составляет 2 — 500 А.