Эталон спектральной плотности энергетической яркости для калибровки источника излучения

 

Изобретение относится к области энергетической фотометрии и предназначено для калибровки источников оптического излучения. Целью изобретения является повышение точности измерений . Эталон спектральной плотности источника излучения включает оптически связанные источник синхротронного излучения, систему калибровки, спектральный прибор, фотоприемник и систему обработки. Система калибровки выполнена в виде модулятора, лазера и нелинейного кристалла, причем нелинейньш кристалл оптически сопряжен с лазером, источником синхротронного излучения и спектральным прибором . 1 ил. W

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) др 4 G 01 Х 3/10

@ч Х",. 1f(1 PA Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ВИБЛК0 i . .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4047721/31-25 (22) 03.04.86 (46) 23.09.87. Бюл. Ф 35 (71) МГУ им. М.В. Ломоносова (72) С.H. Иванов, Г.Х. Китаева, В.В. Михайлин, А.Н. Пении и А.В. Шепелев (53) 628.933(088.8) (56) Метрологическое обеспечение энергетической фотометрии. Справочник./Под ред. Б.М. Степанова. М.:

Атомиздат, 1979, с ° 98.

Там, же, с. 90. (54) ЭТАЛОН СПЕКТРАЛЬНОИ ПЛОТНОСТИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОИ ЯРКОСТИ ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ИСТОЧНИКА ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к области энергетической фотометрии и предназначено для калибровки источников оптического излучения. Целью изобретения является повышение точности измерений. Эталон спектральной плотности источника излучения включает оптически связанные источник синхротронного излучения, систему калибровки, спектральный прибор, фотоприемник и систему обработки. Система калибровки выполнена в виде модулятора, лазера и нелинейного кристалла, прнчем нелинейный кристалл оптически сопряжен с лазером, источником синхротронного излучения и спектральным прибором. 1 ил;

1 II33941

Изобретение относится к энергетической фотометрии и предназначено для калибровки источников оптического излучения. ..)

Целью изобретения является повыше,ние точности измерений.

На чертеже показана схема предлагаемого эталона.

Синхротронное излучение имеет рас- 10 . считываемое угловое и спектральное распределение мощности. Мощность

Р(%,(), излучаемая в расчете на единицу длины волны и единицу угла моноэнергетическим электроном, движущим- 15 ся по круговой орбите, определяется по формуле

27 ес,48г

Р(Ф ср) = — — — -- - (— } g 1 +

327 R h (1 q)) (к„,(() + —,-„-„-,к, (()),() ) где (о — угол между направлением излучения и плоскостью электронной орбиты;

)1(= — -$

30 — Е/Е

R — - радиус орбиты электронов; релятивистский фактор;

Š— полная энергия электронов;

Š— энергия покоя электрона 35 е — заряд электрона; с — скорость света;

К„,(() и К,(,() — функции Мак-Дональда.

Полную мощность излучения ускори- 40 теля определяют по формуле

P„ = пР(Ъ,q), где n — число электронов на орбите.

В устройстве эталонирование излучения основано на явлении параметрической люминесценции. Параметрическая люминесценция представляет собой распад в нелинейной среде одного фотона на два. Распад происходит при выполнении закона сохранения энергии Ю =

° 9»

= И) +Юг и импульса К = К< + К . Количество фотонов с частотой И точно равно количеству фотонов с частотой

Q и пропорционально произведению количестВа перВичных лазерных фОтонОВ на вероятность процесса 2 где а — вероятность параметрической люминесценции, зависящая только от свойств кристалла н

ДЛИНЫ ВОЛНЫ.

При облучении кристалла дополнительным излучением с частотой у, количество фотонов с частотой р, увеличивается и становится равным

Ng,= Ль1 (8, + gB), где g3 — вероятность вынужденного перехода;

 — спектральная плотность энергетической яркости излучения с частотой (о .

Вычислим отношением Nu,/Иу, Nz,/N, -= 1 + (g/à)Â.

Из теории известно a/g =h(. /1(, где h — постоянная Планка; с — скорость света;

"() — длина волны.

Измерив отношение Ng, /Nco, и зная

g/à, можно определить  — яркость светового поля.

Предлагаемый эталон содержит источник 1 синхротронного излучения, модулятор 2, лазер 3, нелинейный кристалл 4, спектральный прибор 5, фотоприемник б, систему 7 обработки информации, пучок 8 излучения из ускорителя, пучок 9 излучения лазера, пучок 10 параметрической люминесценции, пучок 11 эталонированного излучения ускорителя,.измеритель 12 энергии, измеритель 13 частоты, измеритель 14 тока.

Эталон спектральной плотности энергетической яркости (СПЭЯ) работает следующим образом.

Пучок 8 излучения из ускорителя 1 падает на нелинейный кристалл 4. На пути излучения, идущего из ускорителя, расположен модулятор 2, который либо пропускает, либо полностью перекрывает излучение из ускорителя.

На нелинейный кристалл 4 постоянно падает излучение 9 От лазера 3, при этом оно возбуждает параметрическую л)оминесценцию в широком спектральном диапазоне. Пучок 10 параметрической люминесценции монохроматизируется с помощью спектрального прибора 5 и регистрируется фотоприемником 6. Сигнал фотоприемника измеряется системой 7 обработки информации.

Когда модулятор 2 не пропускает излучение из ускорителя на нелинейный кристалл 4, то в нем возбуждается только спонтанная параметрическая люминесценция с интенсивностью Х что

Формула изобретения

Составитель В. Дорофеев

Редактор И. Шулла Техред В. Кадар Корректор Е. Рашко

Заказ 4212/32 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 з 13394 которая, проходя спектральный прибор 5, регистрируется фотоприемником 6. Когда модулятор 2 открыт, в кристалле 4 происходит спонтанновы5 нужденная параметрическая люминесценция, характеризуемая величиной I

Поскольку величины I 1(1, a

I Ма,, можно записать — + -- - В.

Ice

1О

I 1с2

Из этого соотношения следует, Таким образом, определяется яркость СИ на определенной длине волны.

Яркость на любой другой длине волны равна

В(q) = - -; В(„,p).

Величина Р(%,q)/Р(ф„,q) определяется по формуле (1) по измеренной полной энергии электронов, частоте обращения электронов и числу электро- 25 ,нов на орбите. Поскольку пучок 11 идентичен измеряемому пучку 8, то он является эталоном СПЭЯ с известным спектральным распределением по длине волны. Такое определение СПЭЯ на ЗО определенной длине волны является абсолютным, поскольку не связано с калибровкой по фотометрическому эталону (абсолютно черное тело, ленточная

12

4 лампа), а связано с формулой, имеющей фундаментальный характер. Это приводит к тому, что ошибка, связанная с конечной точностью фотометрического эталона, полностью исключается.

Предлагаемое устройство позволяет получить эталон СПЭЯ в широком диапазоне длин волн с ошибкой, определяемой точностью определения параметров источника СИ (Е, P, n), исключив ошибку, связанную с точностью фотометрического эталона (абсолютно черное тело, ленточная лампа).

Эталон спектральной плотности энергетической яркости для калибровки источника излучения, включающий оптически связанные между собой источник синхронного излучения, систему калибровки, спектральный прибор, фотоприемник, соединенный с системой обработки информации, о т л и ч а ю щ и йс я . тем, что, с целью повышения точности, система калибровки в нем выполнена в виде модулятора, нелинейного кристалла и лазера, причем нелинейный кристалл оптически сопряжен с лазером, источником синхротронного излучения через модулятор и спектральным прибором.