Устройство для определения спектрально-энергетического состава оптического излучения

 

Изобретение позволяет улучшить разрешающую способность устройства для определения спектрально-энергетического состава оптического излучения за счет последовательного расположения элементов коллектора и выполнения их со спадом и сдвигом края полосы поглощения в длинноволновую или коротковолновую область, при этом проекция па ось длин волн спада крАя полосы поглощения каждого элемента коллектора должна быть равна сдвигу края полосы поглощения последующего элемента. 5 ил. i Ш N3 оэ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5114 С 01 J 3/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СПЕКТРАЛЬНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СОСТАВА

ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение позволяет улучшить разрешающую способность устройства для определения спектрально-энергетического состава оптического излучения за счет последовательного расположения элементов коллектора и выполнения их со спадом и сдвигом края полосы поглощения в длинноволновую или коротковолновую область, при этом проекция па ось длин волн спада края полосы поглощения каждого элемента коллектора должна быть равна сдвигу края полосы поглощения последующего элемента. 5 ил °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3772746/24-25 (22) 16.07.84 (46) .15.04.86. Бюл. Ф 14 (71) Харьковский ордена Трудового

Красного Знамени и ордена Дружбы народов государственный университет им. А.М. Горького (72) В.В. Окороков (53) 535.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1000778, кл. G 01 J 3/42, 1981.

Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства. Киев:

Наукова думка, 1979, с. 658.

80 122Яйй A

1224605

Изобретение относится к технике оптических измерений, а именно к устройствам для определения спектрально-энергетических характеристик оптического излучения, и может быть использовано в системах контроля, исследования и обнаружения потоков оптического излучения, преимущественно лазерного, а также в лазерной дозиметрии.

Цель изобретения — улучшение разрешающей способности устройства.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — спектральные характеристики поглощения элементов коллектора при спаде и сдвиге края полосы поглощения в коротковолновую область; на фиг. 3 оптимальные спектральные характеристики поглощения элементов коллектора при спаде и сдвиге края полосы поглощения в длинноволиовую область, на фиг. 4 — величина относительного тепловыделения в элементах коллек- . тора при перестройке .узкой (лазерной) линии излучения; на фиг. 5 — относительный дифференциальный сигнал датчиков тепловыделения смежных элементов коллектора.

Устройство дпя определения спектрального состава оптического излучения содержит многоэлементный коллектор 1 (фиг. 1), состоящий из последовательно расположенных элементов 1,, 1 ...1„, и средства 2 регистрации тепловыделения в элементах коплектора, ; Каждому элементу коллектора 1; соответствует спектральная характеристика поглощения Р; (фиг. 2 и 3).

Оптимальному варианту соответствуют спектральные характеристики поглощения Р; элементов коллектора

1;, у которых проекция иа ось длин вопи спада края полосы поглощения (фиг. 2) равна сдвигу края полосы поглощения последующего зпемепта ь,.

Устройство работает следующим образом. !

Лнализируемый световой поток 3 (фиг. 1) проходит через последовательно расположенные элементы коллектора 1, . При этом в каждом зле лепте коллектора 1; поглощается часть анализируемого светового потока 3 в области спектра <,, преобразуется г тепло и регистрируется датчиками 2 средств регистрации тепловыделения. Распределение тепловыделения и, соответственно, сигналы.датчиков элементов коллектора характеризуют спектрально-энергетические характеристики анализируемого потока оптического излучения.

Если ширина исследуемых линий излучения (указана пунктиром на фиг. 3)

10 9„ порядка или больше шага сдвига края полосы поглощения последующего элемента коллектора O Я,, то величина шага сдвига, фактически, по аналогии с известными спектральными приборами, является аппаратной функцией и определяет разрешение по спектру °

Для определения спектрального положения узких (4 Aц лала,, Ь ) линий излучения существенным является наличие ненулевой проекции спада У; (йЪ 0) .

11аименьшее число элементов 1; и упрощение системы регистрации достиГаегся при 63 Ь Ъу.

При перестройке длины волны узкой линии излучения (указана пунктиром на фиг. 3) относительное изменение и тенлоьыдепения И; /, И;, где W, 1 1Ф 1т 1 1

Зд теплсвыдепение в элементе коллектора

1, показано на фиг. 4. Отсюда ясно, У что суммарное тепловыделение в элементах коллектора определяет полные энергетические, а нормированное относительное тепловыделение — спектЗ5 рапьные характеристики апапизируеt<0I о r13JIó÷åöèÿ.

Элементы коллектора могут бьггь изготовлены из следующих материалов: например, для области спектра

3-9 мкм могут быть использованы материалы 1 -МаГ, l<-SrPr, 1> -11яР, спектральные характеристики которых соответствуют приведенным иа фиг. 2.

Б области 0,26 — 1,0 мкм элементы коллектора могут быть расположены в такой последовательности, стекла БС-3, БС-5, БС-7, EC-10, ЖС-12, ЖС-18, ОС-!1, ОС-14, КС-10, КС-13, КС-17, КС-19, ПС-13. Спектральные характеристики элементов такого коллектора соответствуют приведенным на фиг. 3.

Дпя регистрации тепловыделения могут быть использованы известные термоэлектрические, терморезистивные, пироэлектрические, акустические и другие датчики, а также их комбинации. Спектрально-энергетические характеристики излучения в соответствии с фиг. 4 могут непосредственно определяться по соотношению сигналов тепловых датчиков элементов коллектора. Идентификация узких линий может быть улучшена путем обработки сигналов датчиков с помощью операции !

А;l --!А;„!

/А,!+)А,„! где f. (g) — величина относитель111 ного дифференциального сигнала смежных датчиков;

I l

А, А;„ — сигналы соответствен- . но i-го и (i+1)-ro датчиков.

Зависимость Е;„() приведена на фиг. 5, откуда видно, что величина

f„ (я) непосредственно связана со

1 -3 спектральным положением узкой линии излучения, а использование операции

Т

f; (g) вдвое повышает разрешающую способность.

Схемы вычитания, суммирования и деления аналоговых сигналов широко известны. Операция f „ „(л) позволяет перейти к количественному спектрально-энергетическому анализу в е зависимости от входного уровня мощности излучения.

Изобретение позволяет улучшить разрешающую способность устройства за счет последовательного поглощения энергии оптического изл "-тения элементами коллектора в узких спектральных диапазонах и регистрации ее распределения по элементам коллектора с помощью средств измерения тепловыделения.

Формулаизобретения

Устройство для определения спектрально- энергетического состава оптического излучения, содержащее многоэлементный поглощающий коллектор излучения и средства регистрации тепловыделения в элементах коллектора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, 20 что, с целью улучшения разрешающей способности, элементы коллектора расположены последовательно и каждый последующий элемент имеет спад и сдвиг края полосы поглощения в длин25 новолновую пли коротковолновую область, причем проекция на ось длин ьолн спада края полосы поглощения ка.кдого элемента коллектора равна сдвигу края полосы поглощения по30 следующего элемента.

1224605

t00 фиг Я

414!

Составитель Б. Дорофеев

Редактор Н. Киштулинец Техред И.Попович Корректор Г. Решетник

Заказ 1940/38 Тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие,, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 Ф

„. duo ф