Поляриметрический способ измерения протяженных объектов

 

Изобретение отиог.игсп к оптике 1г может ияйти приме но нио при дистяиЦИОИНЫХ ИССЛеДОПЯНИЯХ рПСС.СИПЯЮ11П1Х сред п nCTpoHOMTin, фичнкг. атмосферы земли и плппет, фппике плязмы биологии и друг их отраслях. Це.ги изобрететгия - rionbnneinie точности, сокращение времени и упрощение нронессл иямерениП II обработки, При осуществле НИИ полприметрического способа измерения протяжен№гх объектов наводят телескоп на центр источникв Излучения и получают изображение объекта п его фокальной плоскости, Осущестпллют поляриэапиошю-пространсТвенны)1 анал1гл путем последовательмог о нямерпния неполпризованкого и линейно поляризованного в тангенциапьньп и радиальных направлениях излучения путем поочередной установки перед линзой поля поляризацирнно пространстпепнмх фильтров ортогональной структуры. Линза поля вместе с фотоприемником обеспечивает суммирование таигенцнальных и радиальных компогго.нт поляризации. Обработка сигнала сводится к вычитанию этих компонент и проводится одновременно для Hceti поверхности объекта. При JTOM уменьшается время измерений и уирогкаетсп процесс измерений, 1 ил, i (Л оо 4 со сл

>+a";) « СО11ИАЛИСТИМЕСКИХ вЂ” РЕСПУБЛИК

Я(„„80„„1349451 А1 (51) 4 G 01 J 4/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (46) 30.05.88. Вюл. 11) 20 (21) 3909499/31-25 (22) 11,0)),85

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (72) Г. Б. Шоломицкий и Л. В. Ворабьек (53) 535. 8(088. 8) (56) Методы астрономии, !(op ред, В, А, Хплтпера. М,, Мпр, 1967, с, 204 °

Моп1:hly Nnti:ces оГ the Коуа1.

Аайкопописа1 Вос1.ety, 1978, v. 185, р. 199. (54 ) ПО П111 ИМВТ! 1! !В С К!11! 0110(:or) И ЗМВРВ!1ИЯ П!чТПП!(!,! В В 1Х 01)1) Е !(ТО!1 (57) Изобретение отппгптся к on гике и может на1йти прпмепепис Ilpff gftcvaftционных исследованиях рассепкающих сред к аcTpoHoHIIII ф1lзпке а TM0сферы земли и планет, <1)папке плазмь1 биологии и других отраслях. 11ел1. изобретения — покып1е1п1е точности, сокращение време IIH lf уп polite nfl f1 Il p olte ccа па мереппй и обработки, При осу1цествлеппп поллриметрпческого способа иэHPpeItfIA протяженных объектов наводят телескоп па центр источника-излучения и получают иэображение объекта к его Фокальной плоскости. Осущесткллют поляризацион11о-пространственпый апалпа путем последовательногo пзмереп неполяризованного и линейно по11лризоканного в тангенциальных и радпальпых направлениях излучения путем поочередной установки перед линзой поля поляризационно пространсткеппых фильтров ортогональной структурь1, Линза поля вместе с фотоприемником обеспечивает суммирование тангенциальных и радиальных компонент поляризации, Обработка с)1гпала сводится к вычитанию этих

КО lftnIIPHT И ПРОНОДИтСЛ ОДНОВРЕМЕННО длл всей поверхности объекта. При этом уменьшаетсл время измерений и уllpollfается процесс измерений, l ил, 1 3 «<> << 5 l

?0

35 нить на примере дистанционных исследований далеких астрономических объектов, в излучении которых присутствует рассеянная составляющая.

Излучение яркого источника, находящегося в скоплении галактик, частично рассеивается на горячем межгалактическом газе внутри скоплений и тем самым содержит информацию о количестве и распределении рассеивающих электронов и о предыстории центрального источника. Рассеянная доля излучения центрального источника мала (около 1X), но степень линейной поляризации достигает 703, С учетом этих обстоятельств применение нового способа для измерений полного поляриэонан«ого сигнала от рассеянных гало повысит отношение сигнал/шум и сократит время измерений этих слабых ореолов, а также увеличит их

Изобретен<те от«осит<.н к оптике и может найти приме>н.«ие при ди<.та«ционных исследованиях рассеивающих сред в астрономии, фн зике а тмосфе рл<, Земли и планет, в физике плазмь<, биологии и других областях, Целью изобретенин является повышение точности, сокращение времени и упрощение обработки результатов.

На чертеже приведена пространственная структура поляризационнопространственных фильтров, Поляриметрический способ измерения протяженных объектов, в частности, с центрально-симметричным пространственным распределением направлений линейной поляризации, включает наведение телескопа и получение иэображения объекта в его фока ьной< плоскости, модуляц<по, полнризацHoH но-пространственную и спектраль«ую

1 фильтрацию, пострае><ие изображения входного зрачка на приемнике, детектирование излучения, усиление, синхронное детектирование и регистрацию сигнала. Телескоп наводят на центр источника один раэ за все время проредения и мерений. Поляризационно-пространственный анализ осуществляют непосредственно н процессе измерений и одновременно для всей поверх«ости протяженного объекта путем последовательное<> измерения поляризованного в тангенциаль«<нх и радиальных направлениях излуче«ин с последующей регистрацией разностного сигнала.

Поляриэационно-пространстве«ную фильтрацию иэ<>бражснин осуществляют центрированными с иэображением и линзой поля поляризаторами, установленными поочередно переп линзой поня и имеющими пространственную структуру, соответствующую распределению преимущественной поляризации и ортогональной ей, например тангенциальной и радиальной, Линза полн вместе с фотоприемником обеспечивает суммирование соответствующих структуре поляризационно-пространственных фильтров (например, тангенциалы<ых и радиальных) компонент поляризации

< и F „., а обработка сигнала сводится, к в<«чита«и<о этих двух измерений

F =F -F

tt

Модуляцию осуществляют чередованием двух фильтров ортогональног0

55 т«пн ил«е <>ом<><нью амплитудного модулятора.

Преимуществом данного способа по ерав«ению с прототипом является уве»и <е><ие отношения сигнала к шуму пропорционально числу одновременно регистрируемых. участков изобра>кения. Время измерений сокращается в

N ра, так как вместо последовательного осмотра всех участков с одним узкопольным приемником производится одновременная регистрация суммарных сигналов от всех N участков источ«ика в двух ортогональных во всех локальных точках направлениях поляризации °

Процесс измерений упрощается эа счет исключения многократных перенаведений телескопа на разные участки протяженного источника, а обработка измере«ий упрощается потому, что не требуются операции определения поляризованной интенсивности в каждом участке источника, Кроме того, способ обеспечивает ослабление поляризованного фона и в случае наблюдения рассеянных ореолов, излучения це«трального источника с собственной или инструментальной поляризацией любого типа, что приводит к дополнительному увели«енин> точности измеренин 11о>< «îãо поляризованного потока и порога чувствительности при поиске и «сследовании объектов с иэвест«ь<м распределением направлений поляриз".öèè, Эффективность способа можно пояс1 3494 контрас.иост на фоне других истс1чииков.

Для скоплений галактик с диаметром распределения газа вокруг доминирующего источника 3 угл. мин изо5 бражение в фокальной плоскости крупных телескопов субмиллиметроного диапазона займет при фокусном расстоянии 60 и около 60 мм, Число независимых элементов изображения при дифракционной разрешающей способности

20 угл. с на волне 350 мкм и соответствующий выигрьпп в отношении сигнал/шум превосходит 100 даже для

15 ограниченных дифракцией субмиллиметровых волн. Этот выигрьпп намного больше для инфракрасной и оптической области при аналогичных исследона.ниях рассеивающих пылевых и газовых 20 оболочек эвезд.

Область применения способа раже в рамках астрономии не ограничивается поиском и измерениями рассеянных .25 гало вокруг центрального источника.

Например, способ может быть применен в измерениях спиральных галактик, видимых плашмя и имекпцих линейную поляризацию эа счет явления межзнеэд- З0 ной поляризации света эвезд пылевыми частицами, ориентированными закрученным магнитным полем (н оптической области преобладает тангенциальное, а в инфракрасной и субмиллиметровой— радиальное распределение направле35 ний поляризации). Предлагаемый способ может найти применение для дистанционного зондирования малых примесей в атмосфере с искусственным источни40 ком света, в частности реэонанснорассеивавших молекул н стратосфере при наземных или самолетных наблюдениях ореолон вокруг поднятого, например на аэростате источника света, Ортогональные пары поляриэационнопространственных фильтров для длин" новодноной инфракрасной и субмиллиметровой области изготавливаются н ниде металлосеточных щелевидных структур радиального и тангенциального типа с одинаковым коэффициентом заполнения (одинаковой суммарной плошадью щелевидных отнерстий методами фотолитографии и гальванопластики). формула изобретения

Поляриметрический способ измерения протяженных объектов с неоднородным пространственным распределением направления линейной поляризации, включающий фокусировку с помощью телескопа излучения источника и излучения, рассвянного окружающей источник средой, модуляцию, спектральную и поляриэационно-пространственную фильтрации сфокусированного излучения и его преобразование в электрический сигнал с помощью фотоприемника, пропорциональный разности интенсивностей ортогонально-поляризованных составляющих излучения, о т л и . ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, сокращения времени и упрощения обработки результатов измерений, поляризационно-пространственную фильтрацию сфокусированного излучения осуществляют путем поочередной установки поляризационно-пространственных фильтров ортогональной структуры в фокальной плоскости телескопа сооснс с его оптической осью, а излучение, прошедшее через поляризационно-пространственный фильтр, направляют для преобразования в электрический сигнал на фотоприемник с помощью линзы по— ля, . l 34945!

Составитель В. Рандошкин

Редактор Т, Рыбалова Техред И.Попович Корректор Л, Пилипенко

Заказ 3388 Тираж 499

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Подписное

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