Приемник для регистрации электромагнитного излучения Советский патент 1982 года по МПК G01J5/50 

Изобретение относится к регистрации электромагнитных излучений в диапазоне ИК-СВЧ во,чн и может 1быть использовано для абсолютных количественных измерений пространственных распределений полей излучения, получаемых как от монохроматических, так и немонохроматических источников.

Известен приемник ИЛ-10 на жидких кристаллах, содержащий приемный экран, который состоит из опорной лавсановой подложки, поглотителя ИК излучения и слоя жидкого кристалла (термочувствительного материала) 1.

К основным недостаткам приемника следует отнести необходимость жесткого термостатирования экрана, старение экрана со временем, ограниченное число градаций мощности, небольшой динамический

диапазон.

I

Наиболее близким техническим решением к изобретению является приемник для регистрации электромагнитного излучения, содержащий приемный экран, выполненный в виде термоизолирующей подложки с поглощающим излучение проводящим покрытием, на которое нанесен слой термочувствительного материала, возбуждаемого ультрафиолетовой подсветкой.

Однако недостатком его является то, что для проведения абсолютных количественных измерений плотности мощности пространственного распределения полей излучения необходима предварительная калибровка приемника по мощности с помощью источника ИК СВЧ-диапазона н калориметра. При выборе оптимальных условий наблюдения изображения путем регулирования уровня ультрафиолетовой подсветки, а также при изменении температуры среды, характеристики экрана (чувствительность, яркость свечения, область линейности) существенно меняются. Поэтому

15 приходится проводить протесе калибровки перед каждым измерением или поддерживать постоянный (уровень ультрафиолетовой подсветки и температуру окружающей среды. Кроме того, калибровка затруднена

20 тем обстоятельством, что источники излучения ИК СВЧ диапазона обычно имеют

плотности

неоднородное распределение мощности в сечении луча.

25.

Целью изобретения является проведение количественных измерений плотности мощности, выделяемой электромагнитным излучением на приемно11( экране, путем сравнения теплового воздействия исследуе30мого излучения на термочувствительный

материал с калиорованным тепловым воздействием.

Поставленная цель достигается тем, что приемник для регистра1ции электромагнитного излучения, содержащий приемный экран, выполненный в виде термоизолирующей подложки с поглощающим излучение проводящим покрытием, на которое нанесен слой термочувствительного материалалюминофора, возбуждаемого ультрафиолетовой подсветкой, дополнительно снабжен тест-калибратором мощности, включающим тест-объект, который выполнен в виде участка металлической плевки с заданными геометрическими размерами и сопротивлением, расположен на термоизолирующей подложке экрана, электрически изолирован от остальной части проводящего покрытия и экранирован от регистрируемого излучения.

На чертеже изображен приемник для регистрации электромагнитного излучения. Он состоит из термоизолирующей лавсановой подложки 1 с поглотителем изл|учения - поглощающим металлическим покрытием 2. На подложку нанесен температурно-чувствительный люминофор 3, который возбуждается лампой ультрафиолетовой подсветки (на чертеже не показана). Подложка натянута на основу типа пялец 4 и помещ,ена в кассете 5. На подложке расположен тест-объект 6 в виде прямоугольного участка металлической пленки, отделенный зазором от поглощающего покрытия 2 и обладающий теми же электрическими характеристиками, что и поглощающее покрытие. Тест-объект 6 защищен от падающего на экран излучения защитным покрытием 7, представляющим толстую металлическую пленку, напыленную в вакууме на защитную лавсановую пленку 8, которая натягивается на кассету 5 с помощью оправы типа пялец 4. Источник электрического питания с устройством для измерения мощности 9 подсоединен проводами к контактным площадкам 10 тестобъекта, причем контакт проводов с контактной площ адкой осуществляется электропроводящим клеем.

Устройство работает следующим образом.

Количественные измерения проводятся п;утем сравнения теплового воздействия исследуемого электромагнитного излучения на температурно-Ч1увствительный люминофор с калиброванным тепловым воздействием, создаваемым источником электрического питания на тест-объекте, который защищен от исследуемого излучения экраном. Источник электрического питания выделяет на тест-объекте величину плотности мощности, которую легко измерить. Тепловое воздействие поглощенной доли исследуемого излучения с помощью люминофора преобразуется в регистрируемое поле

оптического свечения люминофора, а калиброванное тепловое воздействие - в соответствующие ему уровни яркости. При этом яркость свечения люминофора убывает с увеличением плотности поглощенной мощности. Равным плотностям мощности поглощенной доли падающего излучения и выделенной на тест-абъекте будет соответствовать одинаковая яркость свечения люминофора.

Для увеличения динамического диапазона калиброванного теплового воздействия источник электрического питания имеет изменяемые величины напряжения и тока. Для получения непрерывной шкалы плотности мощности в некотором интервале значений в пределах размера площадки тест-объекта последняя изготавливается с переменным профилем сечения металлического слоя по его ширине или толщине, что вызывает изменение сопротивления тестобъекта в пределах площадки. Тест-объект может быть расположен с любой стороны термоизолирующей подложки, в частности, с той же стороны, что и поглощающее покрытие, изолирован от него с помощью зазора и иметь те же электрические характеристики, что и покрытие. В последнем случает тест-объект и поглощающее покрытие выполняются в едином технологическом цикле напыления металлической пленки D вакууме, и величина падающей мощности излучения определяется наиболее просто.

Сравнение уровней яркости может проводиться различными способами. Уровни яркости можно сопоставить визуально (используя фотометр) или с помощ.ью двух фотоприемников, один из которых измеряет яркость калиброванного тест-объекта, а другой - яркость свечения экрана в том месте, где необходимо провести измерение плотности мощности падающего излучения,

При фотографировании приемного экрана на фотопленку сравниваются оптические плотности почернения фотопленки. При на блюдении экрана с помощью телевизионной системы, фотоматриды и т. п. сравниваются электрические сигналы.

Рассмотрим процедуру измерения. Плотность мощности, выделяемая в тест-объекте, определяется формулой.

р (Вт/см).

(1)

ток через площадку тест-объекта; сопротивление площадки тестобъекта;площадь тест-объекта.

В случае равных яркостей свечения тестобъекта и участка экрана, на котором необходимо провести измерения, плотность мощности регистрируемого излучения определяется как: P -G где G - коэффициент поглощения металлического покрытия термоизолирующей подложки. Коэффициент поглощения G зависит от толщины покрытия, угла падения и поляризации исследуемого излучения и может быть рассчитан по известной толщине поглощающего покрытия, а также однозначно определяется экспериментально по измерению коэффициента пропускания Т. Выполнение тест-объекта в форме, отличной от прямоугольной, например, в виде сектора, позволяет получить непрерывлую калибровочную шкалу плотностей мощности с уровнем равной плотности, расположенными по дугам :ковцентрических окружностей, проведенных из центра сектора. Видоизменяя форму площадки тестобъекта, можно добиться необходимой зависимости распределения калибровочных уровней плотности мощности по координате и по их диапазону. Предлагаемый приемник электромагнитного излучения может быть применен для исследования распространения электромагнитных волн в электродинамических системах, выявления структуры электромагнитного поля в различных радиооптических системах, абсолютных измерений пространственных распределений плотности мощности в пучках лазеров, канализирующих многоволновых СВЧ системах, в дефектоскопии, интроскопии, голографии и т. п. Введение тест-калибратора мощности в приемник для регистрации электромагнитного излучения дает возможность проводить абсолютные количественные измерения плотности мощности пространственных распределений полей ИК-СВЧ диапазона в любой точке распределения. Предлагаемый приемник не требует дополнительной калибровки по источнику излучения с известным уровнем мощности, так как он является самокалибрующимся. Все необходимые для этого величины - ток, напряжение, коэффициент поглощения, яркость свечения, площадь тест-объекта измеряются или рассчитываются. Работа приемника возможна в щироком динамическом диапазоне измеряемой плотности мощности (более двух порядков величины) и при щироком варьировании уровня (ультрафиолетовой подсветки и температуры окружающей среды. Формула изобретения 1. Приемник для регистрации электромагнитного излучения, содержащий приемный экран, выполненный в виде термоизолирующей подложки с поглощающим излучение проводящим покрытием, на которое нанесен слой термочувствительного материала, например, люминофора, возбуждаемого ультрафиолетовой подсветкой, отличающийся тем, что, с целью проведеПИЯ количественных измерений плотности мощности, выделяемой электромагнитным излучением на приемном экране, путем сравнения теплового воздействия исследуемого излучения на термочувствительный материал с калиброванным тепловым воздействием, он дополнительно снабжен тесткалвбратором мощности, включающим тестобъе кт, который выполнен в виде участка металлической пленки с заданными геометрическими размерами и сопротивлением, расположен на термоизолир ующей подлолске экрана, электрически изолирован от остальной части проводящего покрытия и экранирован от регистрируемого изл учения. 2. Приемник по п. 1, о т л и ч а ющ тем, что, с целью расширения динамического диапазона тест-калибратора мощности, тест-объект имеет переменный профиль сечения по ширине и/или толщине пленки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Сонин А. С., Степанов Б. М. Приборы на жидких кристаллах, «Природа, 1974, № 11, с. 14. 2.Бажулпн А. П., Виноградов Е. А., Ирисова Н. А. и др. Применение температурно-чувствительных кристаллофосфоров для регистрации электромагнитного излучения. - Известия АН СССР, сер. физич. 1971, т. 35, № 7, с. 1450 (прототип).

-- Ц- 1 -/ -J