Электромеханический модулятор излучения

 

СВОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

СЮфG02B2104!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (6 I ) 915094 (21) 3766667/24-10 (22) 03.07.84 (46) 15.01.86. Бюл. № - 2 (71) Новосибирский государственный университет им. Ленинского комсомола и Специальное конструкторское бюро специальной электроники и аналитического приборостроения СО АН

СССР (72) В.Л.Дятлов, В.В.Коняшкин, М.К.Луцет, Б.С.Потапов и Ю.А.Пьянков (53) 535.241.13(088.8) (56) Патент США № 3553364, кл. 178-73, 1971.

Авторское свидетельство СССР № 915094, кл. G 09 F 11/21, 1981.

„,Я0„„12051 00 (54) (5 7) 1 ..ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ МОДУЛЯТОР ИЗЛУЧЕНИЯ по авт. св.

¹ 915094, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия, он дополнительно снабжен двумя электродамиупорами, расположенными по обе стороны петли экрана ортогонально плоскости полосовых электродов и параллельно образующей петли, при этом указанные электроды-упоры расположены один от другого на расстоянии, равном по меньшей мере сумме диаметра петли и размера отверстия вдоль направления движения образующей петли,.и электрически соединены с соответствующим полосовым электродом и источником переменного напряжения так, .что слой металлизации экрана является общей точкой.

1205100

2. Модулятор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, он дополнительно снабжен экраном из гибкой металлизированной диэлектрической ленты, уложенной петлей, двумя полосовыми электродами с зазором между ними, двумя электродами-упорами, причем все дополнительно введенные элементы расположены с противоположной стороны относительно плоскости отверстия и центрально симметрично от носительно его центра так, что петли обоих экранов перекрывают отверстие

Изобретение относится к электромеханическим модуляторам излучения, например, света и может быть применено в приборах и устройствах, в которых используются потоки излучения

5 и возникает необходимость в их модуляции (эллипсометрах, спектрометрах, устройствах ввода-вывода информации и др.).

Цель изобретения — повышение на10 дежности и быстродействия модулятора.

На фиг. 1 показан модулятор, разрез; на фнг. 2 — то же, вид сверху; на фиг. 3 — схема электрического подключения модулятора; на фиг. 4 — кон- 1 струкция модулятора с повышенной частотой работы, вид сверху.

Модулятор содержит основание 1 (часть корпуса), на котором установлены с зазорами полосовые электроды 2 и 3, электроды-упоры 4 и 5 и электрод-площадка 6 контактного узла металлизации экрана 7. Вывод металлизации экрана к электроду контактного узла осуществлен через слои проводя25 щей резины 8, прижатой к основанию 1 пластиной из изолятора 9. Экран 7 из односторонне металлизированной диэлектрической ленты уложен петлей над отверстиями 10 и 11 (для простоты круглыми) в полосовых электродах и основании.

Электроды-упоры расположены друг от друга на расстоянии, не меньшем, чем сумма диаметра петли и размера З отверстия вдоль направления движения при движении одна навстречу другой, в электродах-упорах выполнены сквозные выборки, глубина которых меньше половины размера отверстия вдоль направления движения образующей петли, а форма выборок соответствует форме перекрываемой части отверстия, расстояние между электродами-упорами дополнительно уменьшено на глубину соответствующей выборки, причем каж, дый из дополнительно введенных

„электродов и экран электрически соединены с соответствующим элементом, центрально симметричным с ним.

2 образующей петли, чтобы не перекрывать отверстия. Их площадь устанавливается параллельно образующей петли экрана. У электродов-упоров 4 и 5 металлизирована та часть их поверхности, которая может контактировать с диэлектриком экрана. Металлизированная часть электродов-упоров 4 и 5 гальванически соединена с полосовыми электродами 3 и 2 соответственно, Электроды-упоры 4 и 5 используются также как конструктивный элемент для прижима ленты экрана к полосовым электродам. На фиг. 1 слои металлизации экрана и всех электродов показаны утолщенной линией.

На фиг. 3, где показано подключение электродов модулятора.к блоку питания-управления, ИП обозначает источник переменного напряжения, БУ— блок управления тиристорными ключами

ЧЯ1 и VS2. К общей шине подключен экран 7, к анодным нагрузкам ключей— электроды 2,3 и 4,5 модулятора. Между БУ и ИП может быть подключен канал синхронизации (на фиг. 3 показан пунктиром).

В электромеханический модулятор излучения (фиг. 4) могут быть дополнительно введены два полосовых

I I электрода 2 и 3, два электродаупора 4 и 5, электрод-площадка 6 контактного узла металлизации и экран 7 . Слой проводящей резины 8 прижат к основанию 1 пластиной из

1205100 изолятора 9 . Экран 7 также уложен петлей над отверстиями 10 и 11.

Все дополнительно введенные элементы идентичны соответствующим элементам, обозначенным теми же 5 цифрами без штрихов, и расположены на общем основании по другую сторону от плоскости отверстия 10 центрально симметрично относительно его центра. Электроды-упоры 4, 5, 4, 5 имеют сквозные выборки.

Для упрощения изображения на фиг. 4 не показаны основания отдельных модуляторов, провода электрических соединений между электродами, 15 ! полные контуры электродов 2 и 2 и контактных узлов экранов. Сплошными линиями изображены элементы модулятора, расположенного над плоскостью отверстия (плоскость чертежа).

Гальванические соединения осуществлены между элементами с одинаковым цифровым обозначением. Так, соединены электроды 2 и 2, 3 и 3

i и т.д. Электрическое подключение электродов модулятора с повышенной частотой модуляции соответствует схеме на фиг. 3, в частности к общей шине присоединяются экраны 7 и 7, к анодным нагрузкам — электроды 2, 2!, 5, 5 и 3, 3, 4, 4 . Электродыупоры со сквозными выборками (5 и 5") с разных сторон от плоскости ограничивают отверстие, через которое проходит поток излучения. Проекция на плоскость расстояния между электродами 5 и 5 8 =h„-h,. В электродах 4 и 4, изображенных на фиг. 4, выборки не показаны. Частично закрытые ! электродами 4 и 4 отверстия могут быть также использованы для модуляции потока. Выполнение выборки в электродах 4 и 4 целесообразно в случае наращивания числа полностью модулируемых отверстий. Так, размещение еще двух модуляторов (одного над плоскостью отверстия, выше показанного на фиг. 4 штрихами, а второго под плоскостью отверстия, ниже изображенного сплошной линией) увели5 чивает число мадулируемых с повышенной частотой отверстий до трех. Таким образом, может быть получена линейка модуляторов.

Электромеханический модулятор излучения работает следующим образом.

П сть на модулятор (фиг. 2 и 4) сверху приходит поток излучения, на ключи ЧБ 1 и VS 2 гадано анаднае напряжение и отпирающий потенциал с BY на управляющий электрод тиристара VS 1. Тогда электроды 2.5 (или 2,2, 5, 5, на фиг. 4) оказываются под потенциалом, близким к потенциалу экрана 7 (или 7, 7 на фиг. 4), а на электродах 3, (или 3,3, 4, 4 на фиг. 4) присутcTBует потенциал, близкий к анадному напряжению (тиристор VS 2 заперт), Под действием электростатических сил, вызванных высокой разностью потенциалов, экран закрывает поток излучения через отверстия 11 (фиг.Z) или ленты-экраны 7„ 7 открывают центральное отверстие (фиг. 4) и закрывают оставшиеся части отверстий в электродах 3 и 3 . При запирании тиристора US 1 и подаче си" íàëà на управляющий электрод ЧБ 2 происходит закрывание центрального отверстия (фиг. 4) и открывание отверстия 11 (фиг. 2), При этом экраны распг!астываются па электродам 2

H 2, 2 и захватыва!отся на электраI ды 7 и 7,7 соответственна для ! фиг. 2 и 4.

Применение электродов-упоров (упоров с проводящим покрытием с одной, обращенной к петле экрана, стороны) и элсктрическае соединение их с соответствующими паласовыми электродами позволяет ликвидировать отскок экрана при ега ударе об упор в результате действия сил электростатического притяжения, Параллельное образующей петли экрана расположение электродов-упоров увеличи- вает площадь контактного взаимодействия между петлей и упором да мак симально возможной.

Остановка и фиксация положения экрана электростатическими силами повышает надежность и быстродействие устройства.

Электромеханический модулятор излучения по фиг. 4 имеет еще большую предельную частоту модуляции, потому что для полного закрытия или раскрытия отверстия каждый из его двух экранов 7 и 7 проходит примерно вдвое меньшее расстояние, чем в подуляторе по фиг. 2. Экраны 7 и 7 двигаются инфазно, перекрывая отверстия с разных сторон, что обесЪ печивается указанными электрическими соединениями экранов и электродов.

5 1205100

Электромеханический модулятор излучения фактически является конден.— сатором с .неоднородным изолятором (твердый диэлектрик — газовая прослойка). При использовании в модуля5 торе источника знакопостоянного на- на пряжения на границе раздела диэлектриков накаливается заряд.

Плотность этого неуправляемого заряда достигает значительной величи- 10 ч

Ь в условиях повышенной влажности следствие электролитической поляриации. Такой заряд понижает надежсть работы модулятора, П рименение источника переменного пряжения позволяет значительно еньшить величину неуправляемого ряда и исключить его влияние на боту предлагаемого модулятора, то также повышает его надежность.

uz. 2

Фи . 4

ВНИИПИ Заказ 852á/49 ТиРаж 525, Подписное

Филиал ППП "Патент" r.Óæãî род,ул. роектная,4