Устройство для измерения пространственно-временного распределения интенсивности когерентного излучения Советский патент 1982 года по МПК G01J5/58 

7 диска обтюратора, источник 8 когерентного излзчения. Расстояние от преобразователя до обтюратора - d, расстояние от обтюратора до исследуемого источника - В. Диаметр пучка - D, средний радиус щелей- RI, ширина и длина ш;ели соответственно h Е Р, шаг ш,елей L, моменты регистрации информации 0, ь i.

Ось врашения диска обтюратора 4 параллельна оси пучка исследуемого излучения источника 8 когерентного излучения. Обтюратор 4 установлен перед преобразователем 1 на расстоянии, выбираемом из

. А

соотношения , где у - прострапD-f

ствепное разрешение преобразователя 1.

Отверстия обтюратора 4 выполнены в виде радиальных ш:елей, шаг которых выбирается из соотношения L 2rtRNr, где jV - число оборотов диска обтюратора в секунду, т - длительность регистрируемого

импульса, а ширина щели -, где /С -

К

количество кадров (т. е. количество моментов времени to, ti, /2, ... tt, при которых регистрируется информация).

Устройство работает следующим образом.

На иреобразователь 1 исследуемого излучения падает поток ультрафиолетового излучения, создаваемый источником 2 УФвозбуждеиия и вызывает свечение люминофора. Диск обтюратора 4 приводится во вращение приводом 7. Регистратор 3 фотографического типа при этом регистрирует равномерно освещенную поверхность люмииофора.

При возникновении импульса когерентного ИК-излучеиия источника 8 иа пути потока излучеиия от него окажутся щелн обтюратора, которые в процессе действия нмнульса будут смешаться по окружности (см. фиг. 2), занимая ноложения to, Л, tz, ... ti. Часть потока излучеиия ггсточиика, пройдя через шелп обтюратора, вызовет уменьшеиие яркости свечения люмннофора (эффект тушения - «термическая стимуляция или «оптическая сти.муляция для люминофоров различиых типов). В моменты /о, ti, tz, ... ii производится регистрация свечения преобразователя 1.

Пространственное разрешенне может быть оценено из следуюшнх соображений:

1)по радиусу диска обтюратора разре1неиие равио разренлению иреобразователя 1-люминофора-у. Количество элементов разрешеиия равно P-Y.

2)по средней окружпостн диска обтюратора количество элемеитов разрешения равно количеству нхелей, понадаюни-ix в площадь, ограниченную следом пучка нсточника 8 в плоскости диска обтюратора -

--. Количество элементов разрешения

Lt

ОДНОГО Кадра (например для момеН-га времени о).

m :г. -А .р ,гтЯ.

Временное разрешенне определяется из уравнения:

Л

По направлению нормальному к радиусу R нолучается фотохронограмма процесса для Р- точек в предположении, что измеиения в области L-P за время импульса незначительны, т. е. области, на которые разлагается изображение сечения пучка в плоскости иреобразователя, есть P-L.

Преобразователь 1 исследуемого излучения в видимое (люминофор) располагают от диска обтюратора иа расстоянии

D

d

D-i

поскольку в ближней зоне при многомодовом излучении источник может быть представлен набором точечных источников, каждый с собственной диаграммой наирав.ленности, расположенных на конечном расстоянии В от диска обтюратора в апертуре не большей D. При этом шели обтюратора будут действовать подобно отверстиям камеры «обскуры в направлении ширины шели н изображение щели (ее теневая ироекция), будут изменяться - уширяться, ириводя к ухудшению разрешеиия. Выражение для определения d позволяет ие ухудшать npocTpancTBei Hoe разрешение нри регистрации.

Предлагаемое устройство позволяет реализовать ждушнй режим работы.

Плосконараллельиая пластина, вынолненная из материала ирозрачного для излучения, установлена для исключения влияиия воздунлюго потока, создаваемого вран,ающнмся диском обтюратора 4. Это особенно важно ири исиользоваиии тепловых ириемииков - преобразователей ИКпзлучения в видимое - люмииофоров и жидких кристаллах.

Для фиксации момента прохождения имнульса излучения может быть использован дополнительный фотоприемник, на который попадает часть исследуемого излучения. Отсчет скорости враи-1,ения можно производить с помощью осветителя и фотонрнемника, оптически связанных через щелн диска обтюратора 4.

Сигналы с дополннтельного фотоприемника и измерителя скорости вращения иодают иа схему запуска регистратора 3 фотографического типа.

В качестве преобразователя 1 могут быть использованы люминофоры и жидкие кристаллы, магиитные плепки, среды ФТИРОС и др.

В случае люминофора источник возбуждения - источник УФ-излучения, в случае жидкого кристалла - источник видимого излучения. Изготовлен и исиытаи макет иредлагаемого устройства с диском обтюратора R 125 мм, h 0,25 мм, L 4 мм, /С 16, Л до 200 об/с, н 6, с источником i 1,06 мкм. Достигнуто временное разрешение 0,5 мс, чувствительность 10-2Дл /см2 с люминофором ZnS-Си-Со.

Предлагаемое устройство может быть иснользовано для измерения расходимости излучения, структуры иучков и их изменений во время действия имиульсов когерентного излучения при физических исследованиях.

Формула изобретения

Устройство для измерения нространственно-временного расиределения интенсивности когерентного излучеиия, содержащее иреобразователь исследуемого излучения в видимое с источником возбуждения и регистратор, отличаюгцееся тем, что, с целью измереиия расиределеиия интенсивности имиульсного когерентного излучеиия, в иего введен обтюратор и ирозрачная для нсследуемого излуче.ния илоскоиараллельиая иластнна, размеи1енная между обтюратором м Преобразователем, при этом обтюратор выполнен в виде диска с радиальными иделями, ось вращения которого иараллельиа оси исследуемого иучка излучения, и установлен неред преобразователем на расстоянии, выбираемом из соотношения

d -, где В - расстояние от источника

исследуемого излучения до плоскости обтюратора, D - диаметр иучка излучеиия на выходе источника, у - иространственное разрешение преобразователя, а шаг между шелями задан соотношением L , где R - средний радиус щелей, N - число оборотов диска обтюратора в секуиду, т - длительность регистрируемого импульса излучения, а ширина щели задана соотношением , где К - количеКство кадров регистрации.

Источники информации, принятые во внимание при эксиертизе

1.Варшавский М. Я. Определение разретающей способности люмииесцеитных экранов с тепловым тушением. ПТЭ № 1, 1977, с. 216.

2.Иатент США № 2642538, кл. 250-71, 1953 (прототип).