Болометрический приемник электромагнитного излучения Советский патент 1993 года по МПК G01J5/20 

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности измерению электромагнитного излучения и может быть использовано в устройствах обнаружения электромагнитного излучения в спектральном интервале от оптического до миллиметрового.

Целью изобретения является повышение надежности работы болометрического приемника, снижение инерционности, устранение влияния постороннего электромагнитного поля и снижение за счет этого погрешности измерения излучения.

Указанная цель достигается тем, что в болометрическом приемнике, содержащем

чувствительный элемент, состоящий из диэлектрической подложки и приемной площадки, подложка выполнена в виде световода. На боковой поверхности световода создан участок с показателем преломления большим или равным показателю преломления световода, на который нанесена приемная площадка. Приемная площадка выполнена в виде пленки из ВТСП материала.

На фиг. 1 представлена блок-схема болометрического приемника электромагнитного излучения.

00 GO

С О СП

GO

На фиг. 2 показан пример выполнения чувствительного элемента болометрического приемника.

На фиг. 3 показан пример выполнения болометрического приемника.

Болометрический приемник электромагнитного излучения на основе высокотем- пературной сверхпроводимости фиг. 1 содержит чувствительный элемент (Ч Э)-болометрическую пленку 3. расположенную на диэлектрической подложке, выполненной в виде световода 1 с оболочкой 2, на боковой поверхности которого расположен ЧЭ в виде пленки из ВТСП материала. Пленка 3 нанесена непосредственно на рабочее тело 1 световода, вместо участка оболочки 2, который предварительно от нее освобожден (фиг. 2). Световод, в свою очередь, прикреплён к охлаждаемой жидким азотом подложке4 (фиг. 3), которая является частью внутренней оболочки криостата 5. Последовательно с чувствительным элементом - световодом 1 расположены источник ИК-из- луч.ения 6, оптическая система.7, фокусирующая излучение от него на входном торце световода 1. За выходным торцем световода расположен приемник излучения 8, последовательно соединенный с системой автоматического управления 9 и задатчиком температуры 10. Элементы 6, 7,8, 9, 10 объединены в блок управления температурой 11. Перед приемной площадкой 3 расположены охлаждаемая диафрагма 12 и входное окно 13. К приемной площадке 3 прикреплены электрические выводы 14,

Устройство работает следующим образом.

Измеряемый лучистый поток (Л П), пройдя оптическую систему формирования 15 и входное окно приемника 13, поступает на приемную площадку 3 ЧЭ, которая экранирована охлаждаемой диафрагмой 12. Экран предназначен для устранения воздействия наружных частей криостата и уменьшения фоновых засветок. Через боковые стенки экрана и стенки криостата световод выведен наружу.3 Наружу также выведены электрические выводы 14 ЧЭ.

Для управления температурой рабочей площадки 3 ЧЭ на входной торец световода 1 посредством оптической системы 7 проектируется поток излучения от источника 6. Входящий в световод лучистый поток, в соответствии с эффектом полного внутреннего отражения от границ раздела двух сред с разными показателями преломления (щ П2, где n j.-. показатель преломления рабочего тела световода, п г - показатель преломления оболочки), проходит по световоду к выходному торцу, непосредственно за

которым расположен приемник лучистой энергии 8 блока управления температурой рабочей точки болометра 11.

В месте расположения приемной пло- щадки 3 эффект полного внутреннего отражения отсутствует, так как показатель преломления материала элемента 3 (пз) выбран таким образом, что он больше щ. Вследствие этого происходит поглощение

части канализируемого по световоду лучистого потока материалом элемента 3, в результате чего температура его изменяется. Регулируя величину личистого потока источника 5 с помощью блока управления

5 температурой 11, производится выбор и стабилизация рабочей точки чувствительного элемента болометра. Повышение надежности предлагаемого устройства, по сравнению с прототипом, достигается полным

0 устранением вероятности электрического пробоя в чувствительном элементе. Отсутствие электрического проводника, используемого в качестве подогревателя, позволяет: 1) до минимума уменьшить толщину под5 ложки, на которую нанесена приемная площадка чувствительного элемента, а следовательно значительно уменьшить инерционность приемника; 2) повысить чувствительность приемника, поскольку отсут0 ствуют паразитные электромагнитные поля. Формула изобретения Болометрический приемник электромагнитного излучения, содержащий кри- остат, чувствительный элемент,

5 выполненный а виде болометрической пленки, расположенной на диэлектрической подложке, и блок управления температурой чувствительного элемента, отличающийся тем, что, с целью снижения погреш0 ности измерения, повышения быстродействия и надежности, в него введены оптически связанные, последовательно установленные на единой оптической оси дополнитель- ный источник излучения, оптическая

5 формирующая система и фотоприемник, в качестве диэлектрической подложки чувствительного элемента использован одиночный световод, на боковой поверхности которого выполнен локальный участок с по0 казателем преломления, равным или превосходящим показатель преломления световода, на котором расположена болометрическая пленка чувствительного элемента из высокотемпературного

5 сверхпроводящего материала, причем световод расположен между формирующей оптической системой и фотоприемником, выход которого подключен к блоку управления температурой чувствительного элемента.

Использование: болометрический приемник электромагнитного излучения предназначендляобнаружения электромагнитного излучения в спектральном интервале от оптического до миллимет- рового. Сущность: болометрический приемник электромагнитного излучения содержит криостат, чувствительный элемент в виде болометрической пленки, расположенной на диэлектрической подложке, блок управления температурой чувствительного элемента, дополнительный источник излучения, оптическую формирующую систему и фотоприемник, причем в качестве диэлектрической подложки чувствительного элемента использован одиночный световод, на боковой поверхности которого выполнен локальный участок с показателем преломления, равным или превосходящим показатель преломления световод, на котором расположена болометрическая пленка чувствительного элемента из высокотемпературного сверхпроводящего материала, причем световод расположен между формирующей оптической системой и фотоприемником, выход которого подключен к блоку управления температурой чувствительного элемента. 3 ил. С/)