Теневой прибор

Теневой прибор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

щвШ20

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.04.79 (21) 2757364/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (51) М.К .

G 01N 21/45

Государственный комитет (53) УДК 535.322.4 (088.8) ло делам изобретений и открытий (54) ТЕНЕВОЙ ПРИБОР

Изобретение относится к оптическим приборам и может быть применено для изучения оптических неоднородностей в прозрачных средах (газовых течениях, жидкостях, тепловых потоках, процессах горения 5 и т. д.).

Известен теневой прибор, содержащий источник света, коллимирующий и приемный объективы, теневой нож и экран (1).

Наиболее близким техническим решением 10 к изобретению является теневой прибор, применяемый для качественного и количественного исследования фазовых объектов теневыми методами, содержащий источник света, осветительную систему, коллиматор- 15 ный и приемный объективы, регистрирующую систему. Чувствительность теневых приборов зависит в большой степени от оптических характеристик (фокусных расстояний и аберраций) коллиматорного и 20 приемного объективов. Этими же параметрами определяется класс объектов, исследуемых с помощью конкретного теневого прибора, а также точность проводимых измерений (2), 25

Улучшение аберрационного качества теневых приборов, повышающее точность измерений, достигается путем использования многоэлементных объективов и определенного взаимного их расположения (напри- 30 мер, по Z-образной схеме), что приводит к усложнению всей конструкции прибора.

Увеличение фокусного расстояния основных объективов, также обеспечивающее повышение чувствительности, а значит и точности измерений ведет к ограничению класса исследуемых объектов (в частности, за счет

«грубых» неоднородностей) . Использование в известных теневых приборах объективов с переменным фокусным расстоянием практически невозможно ввиду сложности исполнения.

Недостатками известных теневых приборов являются ограниченный класс исследуемых объектов, недостаточная точность измерений и сложность конструкции.

Целью изобретения является расширение класса исследуемых объектов, повышение точности измерений и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в известном теневом приборе, содержащем установленные последовательно осветительную систему с источником монохроматического излучения, коллиматорный и приемный объективы и регистрирующую систему, коллиматорный и приемный объективы выполнены в виде фокусирующих голограммных оптических элементов и установлены с возможностью перемещения вдоль геометS11 120

05 рической оси прибора и поворота вокруг осей, перпендикулярных плоскости главного сечения объективов и проходящих через центры коллиматорного и приемного объективов соответственно, осветительная и регистрирующая системы установлены с возможностью поворота вокруг осей, параллельных осям поворота обьективов и проходящих через передний фокус коллиматорного объектива и задний фокус приемного объектива, а источник излучения выполнен с возможностью регулирования частоты излучения.

Лберрационное качество голограммных объективов зависит от условий голографирования и восстановления и может быть близким к идеальному при идентичности или оптимальном соотношении этих условий. При этом голограммный объектив может быть выполнен на плоской пластине небольшой толщины и имеет простую конструкцию. Фокусное расстояние голограммного оптического элемента определяется величиной t, =, где /;,„. — фокусное расУ 3 В

l стояние, заданное при его регистрации; в

p= — — отношение длин волн, используе з мых при восстановлении и записи элемента, Таким образом, объектив теневого прибора, выполненный в виде голограммного фокусирующего оптического элемента, имеет переменное фокусное расстояние.

Регистрация голограммного элемента в коротковолновой области спектра обеспечит максимальную чувствительность измерений при работе теневого прибора в этой же области: идентичность условий регистрации и восстановления позволит обеспечить высокое аберрационное качество теневого прибора. Фокусное расстояние объектива при записи может быть выбрано любым. Значение угла отклонения лучей фазовым объектом и фокусное расстояние голограммного объектива с уменьшением длины волны источника света возрастает. Смещение частоты излучения в длинноволновую область спектра приводит к уменьшению фокусных расстояний коллиматорного и приемного объективов, чем обеспечивается возможность исследования фазовых объектов, вызывающих значительные отклонения лучей («грубых» неоднородностей) .

На чертеже приведена оптическая схема теневого прибора на основе голограммных объективов.

Теневой прибор содержит когерентный источник 1 монохроматического излучения с регулируемой частотой излучения, осветительную систему 2, голограммный коллиматорный объектив 3, голограммный приемный объектив 4 и регистрирующую систе10

»у 5. Исследуемый объект на чертеже не показан.

Прибор работает следующим образом.

Излучение определенной длины волны от источника 1 осветительной системой 2 на равляется расходящимся пучком в коллиматорный объектив 3, преобразуется им в параллельный пучок и фокусируется приемным объективом 4. 1 егистрирующая система формирует изображение объекта и теневой картины.

Г1осле перестройки частоты излучения коллиматорный и приемный объективы перемещаются вдоль геометрической оси приоора в противоположных направлениях на

Л (1" — 1) расстояние d= з 1 и поворачиваются

1А — "зЬ вЂ” 1) на углы +- (1-) у — соответственно, 2 при этом осветительная и регистрирующая системы поворачиваются на углы (+)2V (а — угол между осевыми лучами световых пучков при записи голограммного оптического элемента). При этом достигается максимальная дифракционная эффективность голограммных объективов для перестроенной частоты излучения.

Таким образом, выполнение коллиматорного и приемного объективов теневого прибора в виде голограммных оптических элементов и использование источника света с регулируемой частотой излучения позволит при необходимости произвольно менять чувствительность теневого прибора посредством изменения фокусных расстояний объективов, не снижая энергетических характеристик прибора. Это достигается поворотом голограммных объективов, осветительной и приемной систем. Расширяется класс исследуемых объектов.

Сохранение условий зависи и эксплуатации голограммных оптических элементов позволяет формировать световые волны, близкие к идеальным. Это приводит к повышению точности измерений.

Формирование световых пучков при записи голограммных объективов с учетом построения оптимальной оптической схемы и конструкции теневого прибора позволит создавать высококачественные теневые приборы, отличающиеся простотой конструкции и удобством эксплуатации.

Формула изобретения

Теневой прибор, содержащий установленные последовательно осветительную систему с источником монохроматического излучения, коллиматорный и приемный объективы и регистрирующую систему, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения класса исследуемых объектов, повышения точности измерений и упрощения конструкции, коллнматорный и приемный объективы выполнены в виде фокусирующих голо811120 г

Составигслн И. Каезцова

Тскред О. Павлова

Редактор О. Филиипова

Корректор О. Тюрина

3аказ 359j12 Изд. Л" 185 Тираж 915 П диисиос

HIIO «Поиск» Государе венного комитета СССР ио делам изоорстений и огкрыти11

113035, Москва, Я-35, Ра,шскаа иао. д. 4,5 гивографив, ир. Сапунова, 2 граммных оптических элементов и установлены с возможностью перемещения вдоль геометрической оси прибора и поворота вокруг осей, перпендикулярных плоскости главного сечения объективов и проходящих через центры коллиматорного и приемного объективов соответственно, осветительная и регистрирующая системы установлены с возможностью поворота вокруг осей, параллельных осям поворота объективов и проходящих через передний фокус коллиматорного объектива и задний фокус приемного объектива, а источник излучения выполнен с возмои1ностью pep, iflpoBBHHH частоты излучения.

5 1сточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бекетова А. К. и др. Голографическая интерферометрия фазовых объектов. Л., Наука, 1979, с. 9 — 10.

2. Васильев Л. А. Теневые методы. Л., Наука, 1968, с. 14 — 21 (прототип).