Устройство для визуализации инфракрасного излучения Советский патент 1983 года по МПК H01J31/49 

Изобретение относится к техничес«кой физике, точнее к средствам для визуализации инфракрасного (ИК) излучения, и может быть использовано для регистрации распределения плотности . мощности излучения и энергии в пучках когерентного излучения.

Известно устройство для визуализации ИК излучения, содержащее поглощающую пленку с нанесенным на нее слоем теплочувствительного люминофора, обраицённое поверхностью пленки к исследуемому излучению 1}.

Недостатками данного устройства являются низкие значения допустимой мощности ИК излучения, низкое пространственное разрешение и невозможность работы в проходном режиме.

Известно также устройство для визуализации ИК излучения, содержащее элемент преобразования ИК излучения в видимое, выполненный в виде частиц , кристаллофосфора на основе ZnS, частично прозрачных для исследуемого излучения, нанесенных на подложку, установленную в пучок исследуемого из. лучения 2.

Недостатками указанного устройства являются относительно небольшие значения плотностей мощности и энергии

в визуализируемых пучках излучения и невозможность обеспечения проходного режима работы.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона и функциональных возможностей устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для визуализации ИК излучения, содержащем элемент преоб10разования ИК излучения в видимое, элемент преобразования ИК излучения выполнен в виде,по крайней мере, од ной горелки с плоским пламенем, снабженной формирователем пламени и расположен15ной под углом к оси излучения.

Количество горелок определяется требуемым количеством визуализируекых сечений.

20

На чертеже схематически показано предлагаемое устройство.

Устройство содержит источник 1 когерентного излучения, оптическую формирующую систему 2, систему горелок

25 3, регулятор 4 интенсивности горения и источник 5 горочего. Система горелок 3, регулятор 4 интенсивности горения и источник 5 горючего пневматически связаны меясду собой с помощью

30 трубопроводов. Непосредственным элементом . преобразования ик излучения в видимое является пламя б горелок Горелки 3 снабжены формирователя ми 7 пламени б и отверстиями для по чи окислителя (воздуха). Горелки 3 расположены на пути оптического изл чения таким образом, что пламя б пе крывает область пучка оптического излучения. Формирователи 7 пламени 6 имеют плоскую форму (прямоугольник) и рас полагаются под углом к оси излучени Система горелок 3 может быть располо жена вдоль оси пучка излучения источ ника 1 и, таким образом, может быть визуализирована каустика в области фокуса оптической формирующей систе мы 2 . В качестве горючего -могут быть использованы углеводородосодержащие вещества: газ, жидкость или твердое вещество При визуализации результат (распределение, мощности или энергии .исследуемого излучения) может быть зафиксирован, например, с помощью фото-илй кинокамеры. Устройство работает следующим образом. Горючее (например газ).из источника 5 .горючего попадает в систему горелок 3 через связующие трубопроводы и регуляторы 4 интенсивности горения, воспламеняют его на выходе формирователя 7 пламени 6. Формирователи 7 создают устойчиву зону горения пламени б, температуру которого TO устанавливают регулятором 4 интенсивности горения. Излучение ИК диапазона подают от источника 1 через оптическую формирующую си стему 2 в зону пламени б, образующегося йа выходе формирователей 7, установленных вдоль оси пучка излучения под углом к оси пучка излучения. В зоне пламени б(в сечениях пучка когерентного излучения) образуются свелые пятна распределение яркости в которых соответствует распределению плотности мощности или энергии в пучке и.злучения. При этом основная часть исследуемого излучения источника I (до 95%) проходит через пламя и направляется на рабочую нагрузку, чем обеспечивается проходной режим измерений. Визуализация структуры пучка когерентного излучения в зоц пламени б в предлагаемом устройстве возможна по следующей причине: на несгоревшие участки углерода-сажи, имеющие температуру соответствующей зоны пламени Т воздействует КК излучение/ вызывающее.дополнительный нагрев частиц сажи на- температуру ДТ При этом яркость сечения частиц ДРц, определяется из соотношения ДРигл--4(ГТ.Т, где - постоянная Вольцмана -5,6 цЮ Вт/см град А; ЛТ - величина,пропорциональная плотности мощности когерентного излучения. . Для единицы объема области свечения АРи%л пропорциональна N--JG-(,,(, где G(r) - эффективное свечение площади частицы (при сферических частицах (э(г) , ); n(r) - функция распределения частиц по размерам, динамический диапазон визуализации определяется следующим соотношением;p..cr(,4; 3 ЗЛ с-Гс, т; Т, ID ID о где TO - температура пламени; Ту, - температура испарения углерода. При Tf бООО К и Tj, 600 К . Пространственное разрешение при визуализации определяется как размерами частиц, так и скоростями их движения в пламени. Для частиц d см скорость составляет от 10 до 10 линий на 1 мм. Время прогрева частицы где а -. коэффициент температуропроводности . При dX. -rr-silO c. Устройство может быть использовано при работе как с непрерывным, таки с импульсным излучением с использованием соответствующих средств регистрации: фото- и кинокамер и т.п. В настрящее/время изготовлен и испытан макет устройства для визуализации ИК излучения с использованием пламени в качестве визуализатора. Пламя генерируют газовой горелкой с регулятором интенсивности и источником горючего, температура пламени Тр 1000 К. Визуализируют излучение Л 10,6 мкм газового лазера типа ЛГ-22. Плотность мощности в предлагаемом уст- эойстве в зоне каустики. 1-10 -10Вт/см, в то время как в -известном гГредёльно допустимая мощность непрерывного излучения не превышает. 10. Вт/см. Изобретение может быть использовано в физических исследованиях и промышленности для контроля распределения плотности мощности и энергии в пучках импульсного и непрерывного когерентных излучений. Формула изобретения Устройство для визуализации инфракрасного излучения, содержащее элемент преобразования инфракрасного излучения в видимое, отличающ е е. с я тем, что, с цельк) расширения динамического диапазона и функциональных возможностей, элемент преобразования инфракрасного излучеНИН выполн ен в виде, по крайней мере, одной горелки с плоским пламенем, снабженной формирователем пламени и расположенной под углом к оси излучения.

Источники информаци , . принятые во внимание прц экспертизе

1.Клюкин Л.М. и Ключников В.М. Параметры люминесцентных экранов, предназначенных для термографии при различных режимах облучения. - Квантовая электроника, 3, 5, 1976,

с. 21-25.

2.Бажулин А.П. и др. Получение видимого изображения ИК,,СВЧ излучений с помощью термочувствительных люминофоров. Препринт И 6в,ФИАН СССР, (прототип).