Эталон спектральной плотности энергетической яркости для калибровки источника излучения Советский патент 1987 года по МПК G01J3/10 

1133941

Изобретение относится к энергетической фотометрии и предназначено для калибровки источников оптического изучения , Целью изобретения является повыше- ние точности измерений.

На чертеже показана схема предлагаемого эталона.

Синхротронное излучение имеет рас- ш считываемое угловое и спектральное аспределение мощности. Мощность (д,Ц ), излучаемая в расчете на едиицу длины волны и единицу угла мононергетическим электроном, движущим- 15 я по круговой орбите, определяется о формуле

p(.,) ()

(г )() - S .

де q) - угол между направлением излучения и плоскостью электронной орбиты;25

ч-IS Г;

М. мм)Т - .

30

2;

,;

R - радиус орбиты электронов; У - релятивистский фактор-; Е - полная энергия электронов; EJJ - энергия покоя электрона; gg е - заряд электрона; с - скорость света;

к„,(П

и K.|j(p - функции Мак-Дональда.

Полную,мощность излучения ускори- 40 теля определяют по формуле

Р„ nP( A,cf), где п - число электронов на орбите.

В устройстве эталонирование излучения основано на явлении параметри- 45 ческой люминесценции. Параметрическая люминесценция представляет собой распад в нелинейной среде одного фотона на два. Распад происходит при выполнении закона сохранения энергии со gQ Q I + (Oi и импульса К К, + К. Количество фотонов с частотой а, точно равно количеству фотонов с частотой QJ и пропорционально произведению количества первичных лазерных фотонов gg на вероятность процесса NQ, NCO NQ . а, где а - вероятность параметрической

люминесценции, зависящая толь5

5

0

g

0

5 Q g

ко от свойств кристалла и длины волны.

При облучении кристалла дополнительным излучением с частотой cOj количество фотонов с частотой СО, увеличивается и становится равным

NQ, NU (а + gB), где gB - вероятность вынужденного

перехода;

В - спектральная плотность энергетической яркости излучения с частотой cOj. Вычислим отношением NCJ,/NQ,

N Q,/NCCI, i + (g/a)B. Из теории известно a/g , где h. - постоянная Планка; с - скорость света; - длина волны.

Измерив отношение ИСО, /Nco, и зная g/a, можно определить В - яркость светового поля.

Предлагаегфш эталон содержит источник синхротронного излучения, модулятор 2, лазер 3, нелинейный кристалл 4, спектральный прибор 5, фотоприемник 6, систему 7 обработки информации, пучок 8 излучения из ускорителя, пучок 9 излучения лазера, пучок 10 параметрической люминесценции, пучок 11 эталонированного излучения ускорителя, измеритель 12 энергии, измеритель 13 частоты, измеритель 14 тока.

Эталон спектральной плотности энергетической яркости (СПЭЯ) работает следующим образом.

Пучок 8 излучения из ускорителя 1 падает на нелинейный кристалл 4. На пути излучения, идущего из ускорителя , расположен модулятор 2, который либо пропускает, либо полностью перекрывает излучение из ускорителя. На нелинейный кристалл 4 постоянно падает излучение 9 от лазера 3, при этом оно возбуждает параметрическую люминесценцию в широком спектральном диапазоне. Пучок 10 параметрической люминесценции монохроматизируется с помощью спектрального прибора 5 и регистрируется фотоприемником 6. Сигнал фотоприемника измеряется системой 7 обработки информации.

Когда модулятор 2 не пропускает излучение из ускорителя на нелинейный кристалл 4, то в нем возбуждается только спонтанная параметрическая люминесценция с интенсивностью If ,

которая, проходя спектральный прибор 5, регистрируется фотоприемником 6. Когда модулятор 2 открыт, в кристалле 4 происходит спонтанновы- нужденная параметрическая люминесцеция, характеризуемая величиной Ij.g .

Поскольку величины I j- NQ , а I

ев

NCD, , можно записать

Oi.

В.

, I

.

Из этого

hc соотношения

следует,

что

в

,./i«)-i Таким образом, определяется яркость СИ на определенной длине волны Яркость на любой другой длине волны равна

()).

Величина Р( Х,Ч )/Р( Ли5Ч ) определяется по формуле (1) по измеренной полной энергии электронов, частоте обращения электронов и числу электро- нов на орбите. Поскольку пучок 11 идентичен измеряемому пучку 8, то он является эталоном СПЭЯ с известным спектральным распределением по длине волны. Такое определение СПЭЯ на определенной длине волны является абсолютным, поскольку не связано с калибровкой по фотометрическому эталону (абсолютно черное тело, ленточная

н1339412

лампа), а связано с формулой, имеющей фундаментальный характер. Это приводит к тому, что ошибка, связанная с конечной точностью фотометрического эталона, полностью исключается.

Предлагаемое устройство позволяет получить эталон СПЭЯ в широком диапазоне длин волн с ошибкой, определяемой точностью определения параметров источника СИ (Е, Р, п), исключив ошибку, связанную с точностью фотометрического эталона (абсолютно черное тело, ленточная лампа).

Формула изобретения

Эталон спектральной плотности энергетической яркости для калибровки источника излучения, включающий оптически связанные между собой источник синхронного излучения, систему калибровки, спектральный прибор, фотоприемник, соединенный с системой обработки информации, отличающий- с я тем, что, с целью повьшения точности, система калибровки в нем выполнена в виде модулятора, нелинейного кристалла и лазера, причем нелинейный кристалл оптически сопряжен с лазером, источником синхротронного излучения через модулятор и спектральным прибором.

Изобретение относится к области энергетической фотометрии и предназначено для калибровки источников оптического излучения. Целью изобретения является повышение точности измерений. Эталон спектральной плотности источника излучения включает оптически связанные источник синхротрон- ного излучения, систему калибровки, спектральный прибор, фотоприемник и систему обработки. Система калибровки выполнена в виде модулятора, лазера и нелинейного кристалла, причем нелинейньш кристалл оптически сопряжен с лазером, источником синхротрон- ного излучения и спектральным прибором. 1 ил. W

Составитель В. Дорофеев Редактор И. Шулла Техред В.КадарКорректор Е. Рошко

Заказ 4212/32 Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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