Координатно-чувствительный пироэлектрический преобразователь излучения Советский патент 1993 года по МПК G01J5/00 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к координатно-чувст- вительнымпироэлектрическим

преобразователям излучения, работающим в широком спектральном диапазоне (от рентгеновского до дальней инфракрасной обла- сти) и обладающим зависимостью выходного параметра от положения проецируемого на преобразователь излучения и может найти применение в системах адаптивной оптики, в оптических следящих системах управления и самонаведения в качестве датчика положения изображения, в лазерной технике, в частности для исследования пространственных характеристик лазерного излучения.

Нафиг.1 изображен координатно-чувствительный пироэлектрический преобразователь; на фиг.2 - два возможных варианта конфигурации электродов чувствительного элемента с указанием направления координатных осей X и Y.

Координатно-чувствительный пироэлектрический преобразователь излучения выполнен в виде пластины 1 из равномерно поляризованного в вертикальном (фиг. 1) направлении пироактивного материала с четырьмя электрически изолированными друг от друга электродами 2,3,4,5. Электроды 2,3 и 4,5 расположены попарно на противоположных гранях пироактивной пластины 1. Каждый из электродов 2,3,4,5 выполнен в

00

к VI ел ел ю

виде гребенки с монотонно изменяющимся вдоль соответствующей координатной оси X или Y коэффициентом геометрического заполнения , который определяется

как отношение площади Si, занимаемой электродом на элементарной площади S2 пироактивной пластины 1. Причем, зубья одной гребенки расположены в промежутках между зубьями другой, расположенной на той же грани пластины 1.

Преобразователь работает следующим образом.

Регистрируемый поток излучения падает на одну из граней с электродами пластины 1. При этом размеры пятна излучения существенно превышают ширину зубьев гребенки.

В результате поглощения происходит локальный нагрев пироактивной пластины 1, что приводит к местному разориентиро- ванию части электрических диполей в пластине 1. Это ведет к возникновению нескомпенсированных электрических зарядов и, как следствие, разности потенциалов между электродами 2,3,4,5.

Электрические сигналы на электродах 2,3,4.5 пропорциональны энергии излучения, поглощенной пироактивной пластиной 1 в объеме, лежащем под соответствующим электродом.

Поскольку эти сигналы зависят от перекрываемой пятном излучения площади соответствующего электрода 2,3,4 или 5. а площадь электродов 2.3,4,5 под пятном излучения в свою очередь зависит от положения пятна на пластине 1, эти сигналы характеризуют положение энергетического центра пятна излучения по координате X и Y (фиг. 1). При противоположных знаках зависимости коэффициентов геометрического заполнения К электродов 2-3 и 4-5 от координаты возможно увеличение крутизны координатной характеристики преобразователя и, как следствие, повышение

точности определения координаты энергетического центра пятна излучения.

Выполнение электродов 2,3,4,5 в виде гребенки с изменяющимися вдоль соответствующей координатной оси коэффициентом геометрического заполнения позволяет сформировать зону координатной чувствительности преобразователя произвольных размеров и увеличить тем самым диапазон измерения координаты энергетического центра пятна излучения.

Изобретение выполняется следующим образом.

В качестве пироактивного материала

может быть использован, например, монокристалл триглицин сульфата, ниобата лития или керамики ТБК-3.

Экспериментальная проверка изобретения подтвердила увеличение диапазона

измерения координат энергетического центра пятна излучения.

Формула изобретения Координатно-чувствительный пироэлектрический преобразователь излучения,

выполненный в виде плоскопараллельной равномерно поляризованной пироактивной пластины с четырьмя электрически изолиро- ванными друг от друга электродами, отличающийся тем, что, с целью

увеличения диапазона измерения координат энергетического центра пятна излучения за счет расширения зоны координатной чувствительности преобразователя каждый из электродов выполнен в виде гребенки

с монотонно изменяющимся вдоль соответствующей координатной оси коэффициенл

том геометрического заполнения . где

Ь2

Si - площадь, занимаемая электродом пло- щадью S2 пироактивной пластины преобразователя, электроды расположены попарно на противоположных гранях пироактивной пластины, перпендикулярных ее полярной оси, электроды каждой пары образуют встречно штыревое соединение.

0 %# S 0 &##&$-0 7 -7

ВидА

хгх7 У

,

Использование: координатно-чувстви- тельный пироэлектрический преобразователь излучения может быть использован в системах адаптивной оптики, в оптических следящих системах управления и самонаведения в качестве датчика положения изображения, в лазерной технике. Сущность координатно-чувствительный пироэлектрический преобразователь излучения содержит плоскопараллельную равномерно поляризованную пластину с четырьмя электрически изолированными друг от друга электродами, причем каждый из электродов выполнен в виде гребенки с монотонно изменяющимся вдоль соответствующей координатной оси коэффициентом геометрического заполнения , где Si - площадь, занимаемая электродом площади S2 пиро- активной пластины преобразователя, электроды расположены попарно на противоположных гранях пироактивной пластины, перпендикулярных ее полярной оси, причем электроды каждой пары образуют встречно штыревое соединение. 2 ил. (Л С

Фиг. 7