Устройство для определения спектрально-энергетического состава оптического излучения Советский патент 1986 года по МПК G01J3/28 

поглощения 1

элементов коллектора

, у которых проекция на ось длин воли спада края полосы поглощения .(. 2) равна сдвигу края полосы поглощения последующего элемента i As .

Устройство работает следующим образом..

Анализируемый световой поток 3 (фиг, 1) проходит через последовательно расположенные элементы коллектора 1, . При этом в каждом элементе коллектора 1 поглощается часть анализируемого светового потока 3 в области спектра i , преобразуется в тепло и регистрируется дат

Изобретение относится к технике оптических измерений, а именно к устройствам для определения спектрально-энергетических характеристик оптического излучения, и может быть использовано в системах контроля, иследования и обнаружения потоков оптического излучения, преимуществено лазерного, а также в лазерной дозиметрии.

Цель изобретения - улучшение разрешающей способности устройства.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - спектральные характеристики поглощепия элементов коллектора при спаде и сдвиге края полосы поглощения в коротковолновую область; па фиг. 3 оптимальные спектральные характеристики поглощения элементов коллектора при спаде и сдвиге края полосы поглощения в длинноволновую область па фиг. 4 - величина относительного тепловьщелепия в элементах коллек- . тора при перестройке .узкой (лазерно лшшп излучения; на фиг. 5 - отно- сительньш дифференциальпый сигнал датчиков тепловыделения смежных элег.1еитов коллектора.

Устройство для определения спектрального состава оптического излучения содержит-многоэлементный- коллектор 1 (фиг. I), состоящий из последвательно расположенных элемептов 1 Ij...,, , и средства 2 регистрации тепловыделения в элементах коллектора.

,- Калсдому элементу коллектора 1-, соответствует спектральная характеристика поглощения (фиг. 2 и 3).

Оптимальному варианту соответствуют спектральные характеристики

246051

чиками 2 средств регистрации тепло- вьщеления. Распределение тепловыделения и, соответственно, сигналы-датчиков элементов коллектора характери- 5 зуют спектрально-энергетические характеристики анализируемого потока оптического излучения.

Если ширина исследуемых линий излучения (указана пунктиром на фиг. 3)

й Дц порядка или б.ольше щ,ага сдвига края полосы поглощения последующего элемента коллектора й Л(, то величина шага сдвига дй, фактически, по аналогии с известными спектральными

приборами, является аппаратной функцией и определяет разрешение по спектру. ,

Для определения спектрального

положения узких ( Ь Л « Д Д, .Ь Л) линий

излучения существенньм является наличие непулевой проекции спада 9j ().

Наименьшее число элементов 1; и упрощение системы регистрации достигается при й71,&7 2При перестройке длины волны узкой линии излучения (указана пунктиром

на фиг. 3) относительное изменение

(1

тепловыделения W;/, W;, где W - тепловыделение в элементе коллектора I-J , показано на фиг. 4. Отсюда ясно, что суммаррюе тепловыделение в эле- eнтax 1 ;оллектора определяет полные энергетические,, а нормированное от- носительпое тепловыделение - спектральные характеристики анализируемого излучения.

Элементы коллектора могут быть изготовле11ы из следующих материалов: например, для области спектра 3-9 мХм могут быть использованы материалы Ij-NaF, Ig-SrFr, , спектральные характеристики которых соответствуют приведенным на фиг. 2. В области 0,26 - 1,0 мкм элементы коллектора могут быть расположены в такой последовательности, стекла БС-3, БС-5, БС-У, ЖС-10, ЖС-12, - ЖС-18, ОС-11, ОС-14, КС-10, КС-13, , КС-19, ПС-13. Спектральные характеристики элементов т.акого коллектора соответствуют приведенным н а фиг. 3.

Для регистрации тепловьщеленип могут быть использованы известные термоэлектрические, терморезистив- ные, пироэлектрические, акустические и друт ие датчики, а также их

комбинации. Спектрально-энергетические характеристики излучения в соответствии с фиг. 4 могут непосредственно определяться по соотношению сигналов тепловых датчиков элементов коллектора, 1 1центи- фикация узких линий может быть улучшена путем обработки сигналов датчиков с помощью сГперации ,

f (у-- ,%./ ; -- - /A;/+|A;j

где f, ( Л) - величина относительного дифференциалгзного сигнала смежных датчиков;

А , Ajt, - сигналы соответствен- но i-ro и (i+l)-ro датчиков.

Зависимость f ;, () приведена на фиг. 5, откуда видно, что величина f; (7) непосредственно свяэапа со спектральным положением узкой линии излучения, а использование операции f (Л) вдвое повышает разрешающую способность.

. Схемы вычитания, суммирования и деления аналоговых сигналов широко известны. Операция f. ( Л) позволяет перейти к количественному спектрально-энергетическому анализу вне зависимости от входного уровня мощности излучения.

Изобретение позволяет улучшить разрешающую способность устройства за счет последовательного поглощения энергии оптического излучения элеьшнтами коллектора в узких спектральных диапазонах и регистрации ее распределения по элементам коллектора с помощью средств измерения тепловыделения,

Формула изобретения

Устройство для определения спект- рально -энергетического состава оп15 тического излучения, содержащее

многоэлемеитньш поглощающий коллектор излучения и средства регистрации тепловыделения в элемептах коллектора, о т л и чающееся тем,

20 что, с целью улучшения разрешающей способности, элементы коллектора расположены последовательно, и каждый последующий элемент имеет спад и сдвиг края полосы поглощения в дл1Ш25 новолновую 1ши коротковолновую область, причем проекция на ось длин волн спада края полосы поглощения ка;вдого элемента коллектора равна сдв1:гу края полосы поглощения по3Q следующего элемента.

Изобретение позволяет улучшить разрешающую способность устройства для определения спектрально-энергетического состава оптического излучения за счет последовательного расположения элементов коллектора и выполнения их со спадом и сдвигом края полосы поглощения в длинноволновую или коротковолновую область, при этом проекция па ось длин волн спада крАя полосы поглощения каждого элемента коллектора должна быть равна сдвигу края полосы поглощения последующего элемента. 5 ил. i Ш N3 оэ

(fue.i

10Q

Фи1.5

Составитель В, Дорофеев Редактор Н. Киштулинец Техред И.Попович Корректор Г. Решетник

Заказ 1940/38Тираж 778

ВНШШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П.3035, Москва, Ж-35, Раушская наб... д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное