Устройство для измерения относительной спектральной чувствительности фотоприемных устройств Советский патент 1991 года по МПК G01J1/42 

Изобретение относится к метрологии, а именно к фотометрии, и может быть использовано при определении пороговых характеристик фотоприемников (ФП) и фотоприемных устройств (ФПУ).

Целью изобретения является повышение точности измерения относительной спектральной чувствительности (ОСЧ) в области полос поглощения в атмосфере.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - распределение энергии по ширине щели в полосе поглощения, где L- ширина выходной щели монохроматора,

Xi и Ха - различные положения исследуемого ФП шириной b, DI и U2 соответствующие положения Xi и Хз величины сигналов; на фиг. 3 - распределение энергии излучения (Е) по ширине изображения выходной щели (L) в случае работы на нисходящей ветви полосы поглощения для необернутого а обернутого (б) и суммарного(в)изображе- ний; на фиг. 4 - экспериментально полученная но устройстве кривая ОСЧ фо орезистора PbS с размером площадки 0,05x0.05. мм .

Устройство содержит блок 1 управления, источник 2 излучения, модулятор 3, монохроматор 4, объектив 5 коллиматора, первое плоское зеркало 6, призма 7 оборачивающего узла, плоское зеркало 8 оборачивающего узла, призма 9 компенсатора, плоские зеркала 10 компенсатора, второе плоское зеркало 11, проекционный объектив 12, блок 13 питания исследуемого ФП, исследуемый ФП 14, измерительный тракт 15, первое регистрирующее устройство 16, блок 17 питания опорного ФП, опорный ФП 18, измерительный тракт 19 опорного ФП, второе регистрирующее устройство 20.

Устройство работает следующим образом,

Излучение источника 1 модулируется модулятором 3 и освещает входную щель монохроматора 4. Излучение выходной щели монохроматора, расположенной в фокусе объектива 5 коллиматора, параллельным пучком падает на плоское зеркало б, после чего с помощью призм 7 и 9 делится на два пучка равной интенсивности, Изображение выходной щели в одном пучке оборачивается с помощью призмы 7 и плоского зеркала 8. Возникающее при этом удлинение хода луча компенсируется во втором параллельном пучке с помощью компенсатора, состоящего из призмы 9 и плоских зеркал 10 без оборачивания изображения. Плоское зеркало 11 направляет параллельные пучки лучей на,суммирующий объектив 12, который строит суммарное изображение выходной щели в плоскости размещения чувствительных площадок фотоприемников 14 и 18.

Переключение излучения с исследуемого приемника на опорный производится, например, с помощью плоского зеркала (не показано).

Сигнал с исследуемого фотоприемника 1 измеряется в измерительном тракте 15 и регистрируется регистрирующим устройством 16.

Сигнал с опорного фотоприемника 18, питаемого блоком 17 питания, регистрируется в измерительном тракте, состоящем из измерителя 19 и регистратора 20

Далее путем перестройки монохроматора выделяют другой спектральный интервал, и процедуру измерения сигналов повторяют,

Метод, заложенный в основу устройства, основан на сравнении спектральной чув- ствительности ЗЯисся исследуемого приемника с известной спектральной чувст- вительностью опорного приемника

ЗЯопорн и заключается в том что излучением выходной щели монохроматора, выделяющего некоторый спектральный интервал Mi, облучают последовательно фоточувегвительные площадки опорного и исследуемогоприемников. С помощью регистрирующей аппаратуры измеряют выходные сигналы опорного fmx) и исследуемого (пЯ) приемников соответственно.

Затем монохроматор перестраивают на другой спектральный интервал Afe и, процесс измерения сигналов повторяют. Таким образом, измеряют сигналы во всем спектральном диапазоне, интересующем исследователя.

Значение ОСЧ, в каждом выделяемом монохроматором спектральном интервала, определяют по формуле (для случая неселективного опорного ФП):

пЯ m Я макс тЯ П Я макс

(1)

где пЯ показание прибора, регистрирующего сигнал в цепи исследуемого ФП или ФПУ;

тЯ- показание прибора, регистрирующего сигнал в цепи опорного ФП;

п Я макс показание прибора, регистрирующего сигнал в цепи исследуемого ФП в максимуме чувствительности;

m Я макс- показание прибора, регистрирующего сигнал в цепи опорного ФП в

максимуме чувствительности ОСЧ исследуемого приемника, определяется по формуле

(D.

Таким образом, на входы приемников поступает излучение, распределение знергии которого по ширмне щели постоянно. Сигнал с опорного приемника при этом не зависит от начальной установки приемника в ту или иную точку Б пределах ширины выходной щели, что не приводит к искажению формы кривой ОСЧ, проявляющейся особенно в полосах поглощения в атмосфере.

Кривая ОСЧ для приемника размером 0,5x0,5 мм2 (фиг.4) получена на установке, в

которой в качестве монохроматора использовался монохроматор от инфракрасного спектрометра ИКС-31, опорный приемник - оптико-акустический приемник ОАП-5М, регистрация сигналов производилась с помощью цифрового вольтметра Щ1516, съем информации с которого осуществлялся с помощью микроЭВМ ДЗ-28. Все зеркала в установке алюминированные.

При анализе ОСЧ (фиг,4) видно, что исчезло искажение формы кривой в области

полосы поглощения в атмосфере на длине волны А 2,7 мкм,

Формула изобретения Устройство измерения относительной спектральной чувствительности фотоприемников и фотоприемных устройств, содержащее последовательно расположенные на оптической оси излучатель, модулятор и мо- нохроматор, з также фотоприемник опорного канала, соединенный с первым регистрирующим устройством, и держатель исследуемого фотоприемника, соединенный с вторым регистрирующим устройством, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в устройстве между монохроматором и фотоприемником дополнительно установлен смеситель длин волн, состоящий из коллиматора, в фокусе

которого находится выходная щель моно- хроматора, расположенных под углом одно к другому двух вспомогательных плоских зепкал, центры которых лежат на оптической оси устройства, между которыми в одной половине апертуры коллиматора установлен узел, оборачивающий изображение выходной щели, а во второй половине - необорачивающий оптический

компенсатор длины пути хода луча, и проекционного объектива, причем первое вспомогательное зеркало оптически связано с коллиматором, а второе вспомогательное зеркало - с проекционным объективом, при

этом фотоприемник опорного канала и держатель исследуемого фотоприемника установлены с возможностью попеременной оптической саязи с проекционным объективом.

Изобретение относится к метрологии пороговых характеристик фотоприемников и фотоприемных устройств и касается определения относительной спектральной чувствительности (ОСЧ). С целью повышения точности измерения ОСЧ малоразмерных фотоприемных устройств в устройство для измерения ОСЧ, содержащее последовательно расположенные излучатель, модулятор и монохроматор, а также фотоприемники исследуемого и опорного каналов, подключенные к регистрирующим устройствам, между монохроматором и фотоприемником дополнительно введен смеситель длин волн. Смеситель состоит из коллиматора, в фокусе которого находится выходная щель монохроматора, примем в одной половине выходного потока коллиматора установлен узел, оборачивающий изображение выходной щели, а в другой - необорачивающий оптический компенсатор длины пути, двух вспомогательных плоских зеркал, расположенных под углом одно к другому, и проекционного обьектива, в фокусе которого расположен фотоприемник, 4 ил.

Фиг./

//

9

У

г МФ

бсеб91

IS II U 2.6 18 5.0 U 5.4 U Фив А

мкм