Устройство для локальной диагностики оптически прозрачных излучающих объектов

 

Изобретение относится к оптике и электрофизике и может найти применение для изучения структуры химических волокон и пленок, низкотемпературной плазмы и пр.оптически прозрачных лучеиспускающих объектов в твердом, жидком и газообразном состояниях. Целью изобретения является расширение области применения устройства на неоднородные среды. Оптически прозрачный исследуемый объект, помещенный в камеру, устанавливается за фокусом собирающей линзы. Информация об исследуемом объекте собирается оптическим лучом, проходящим через отверстие в непрозрачном экране, который установлен между фокусом линзы и самой линзой и может вращаться вручную или от кинематической системы, соединенной с регулируемым электроприводом. Ось отверстия в непрозрачном экране установлена на расстоянии R<SB POS="POST">0</SB> от оптической оси, удовлетворяющем выражению R<SB POS="POST">0</SB>=ρ(F+δ)/δ, где F - фокусное расстояние собирающей линзы, δ, ρ - соответственно длина и поперечный размер камеры, причем один из торцов камеры совмещен с фокальной плоскостью собирающей линзы. За линзой расположен фотоприемник, соединенный с системой индикации и установленный с возможностью перемещения вдоль оптической оси устройства. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5! )5 С 01 N 21/41

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

С:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4331247/24-25 (22) 25.06.87 (46) 15.01.90. Бюл. ¹ 2 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромашиностроения (72) В.Д.Александров, В.С.Бородин, Ф.Г.Рутберг и В.Н.Тарабанов (53) 535.24 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1065790, кл. G 01 N 21/41, 1986, Астраханцева И.T. Бородин В.С.

О возможности локальной диагностики плазмы. — В сб.: Мощные генераторы низкотемпературной плазмы и методы исследования их параметров. Л.:

ВНИИэлектромаш, 1977, с.74. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОКАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ ОПТИЧЕСКИ ПРОЗРАЧНЫХ ИЗЛУЧА

101ЦИХ ОБЬЕКТОВ (57) Изобретение относится к оптике и электрофизике и может найти применение для изучения структуры химических волокон и пленок, низкотемпературной плазмы и пр. оптически прозрачных лучеиспускающих объектов в твердом, жидком и газообразИзобретение относится к оптике и электрофизике, в частности, может найти применение в области физического эксперимента, геологии, химии, металлургии и других областях, где требуется локальная диагностика оптически прозрачных объектов в твердом,. газообразном и жидких фазовых состояниях, например, низкотемпературная

„„SU„„1536279 А1

2 ном состояниях. Целью изобретения является расширение области применения устройства на неоднородные среды.

Оптически прозрачный исследуемыйобъект, помещенный в камеру, устанавливается за фокусом собирающей линзы. Информация об,исследуемом объекте собирается оптическим лучом, проходящим через отверстие в непрозрачном экране, который установлен между фокусом линзы и самой линзой и может вращаться вручную или от кинематической системы, соединенной с регулируемым электроприводом, Ось отверстия в непрозрачном экране установлена на расстоянии г от оптической оси, удовлетворяющем выражению г = p(f+P/l, где f — фокусное расстояние собирающей линзы;, -соответственно длина и поперечный размер камеры, причем один из торцов камеры совмещен с фокальной плоскостью собирающей линзы. За линзой расположен фотоприемник, соединенный с системой индикации и установленный с возможностью перемещения вдоль оптической оси устройства. 1 ил. плазма, полимерные волокна, жидкие кристаллы и т.п.

Целью изобретения является расши-. рение области применения. устройства на неоднородные объекты.

На чертеже представлена схема устройства для локальной диагностики оптически прозрачных излучаемых объ— ектов.

1536279

В камере 1 установлен оптически прозрачный объект 2, в котором может быть йсследован локальный участок 3 зоны 4. Камера 1 установлена за фокусом линзы. Информация об исследуемом объекте собирается оптическим лучом, проходящим через отверстие 5 в непрозрачном экране 6, который установлен на оптической оси 7 и может вращаться вручную или от кинематической си( стемы 8, соединенной с регулируемым ! электроприводом и блоком управления, (на чертеже не показаны). Ось отверстия 5 в непрозрачном экране установлена на расстоянии r, от оптической оси 7, удовлетворяющем соотношению о У (1) где d, p — соответственно длина и поперечный размер камеры 1; — фокусное расстояние собирающей.линзы.

Один из торцог ..амеры 1 совмещен с фокальной плоскостт,ю собирающей линзы.

За экраном след"r линза 9 и система 10 индикации с фотоприемником, которые встроены в корпус 11 и могут перемещаться вдоль оптической оси 7.

В этом корпусе экран установлен в направляющих 12 для перемещения его QT управляющего электропривода и блока управления, Камера 1 с исследуемым объектом 35 установлена в направляющих 13, в .которых .она может перемешаться от управляющего электропривода и блока управления параллельно оптической оси.

Устройство работает следуюп им образом.

Исследуемый оптически прозрачный объект 2 устанавливается в камере 1.

На оптической оси 7 последовательно

45 устанавливаются экран 6, линза 9 и система 10 индикации. При этом экран

6 и система 10 индикации закреплены в корпусе 11 с воэможностью их перемещения вдоль оптической оси 7, при чем непрозрачный экран 6 может поворачиваться вокруг этой оси. В этом случае лучевой поток несет,информацию из зоны 4 исследуемого объекта.

Объект наблюдения всегда устанавлива- 55 ется перед линзой таким образом,чтобы желаемая точка наблюдения в объекте располагалсь на расстоянии, большем чем фокусное расстояние f. Непрозрачный экран с отверстием устанавливается между линзой и исследуемым объектом на расстоянии L от линзы.

Система I О. индикации располагается по другую сторону линзы на расстоя((+4 нии $ равном f где дли на камеры вдоль оси ?. Выбирают расположение экрана относительно линзы так, чтобы излучение от объекта захватывалось линзой на величину 1, которую можно определить из следующего выражения

1 = — (f+ Х-I.) при R ) r 30 (2)

Р

7 о о где p — поперечный размер камеры 1;

R — радиус линзы.

Далее, перемещая непрозрачный экран вдоль оптической оси по направлению к линзе, тем самым увеличивается величина 1, захватывая все новые и новые области из исследуемого объекта. При этом к информации, полученной от участка объекта длиной 1, добавляется информация от приращения этой длины, которая после несложной обработки может быть сведена к информации от отдельных частей вдоль оси объекта.

Перемещение экрана вдоль оптической оси 7 приводит к расфокусировке изображения, поэтому при получении информации от исследуемого объекта вдоль оси необходимо перемещать и приемник излучения системы 1О индикации вдоль оптической оси 7.

Для получения информации поперек оптической оси достаточно вращать экран с отверстием вокруг этой оси.

Для получения информации поперек оптической оси только в локальных участках 3 поперек оптической оси необходимо непрозрачный экран сместить параллельно себе относительно оптической оси 7.

Величина отверстия d в непрозрачном экране выбирается в зависимости от возможностей системы индикации.

Чем меньше диаметр отверстия в экране, тем больше пространственное разрешение устройства. Число отверстий d может быть более одного.

На чертеже показан вариант устройства, в котором камера и корпус 11 могут перемещаться друг относительно друга. Этот вариант применим, напри-, 5

1 мер, для исследования образцов поли-меров.

Для исследования низкотемпературной плазмы устройство может быть выполнено только с подвижным корпусом

11 относительно оси камеры 1. Настройка и регулирование положений непрозрачного экрана 6 и корпусов может производиться как вручную, так и в автоматическом режиме, например, для быстродействующих процессов. Однако как в первом, так и во втором случае необходим общий блок управления, который должен обеспечивать выполнение зависимости (2).

Пример. Устройство было использовано для диагностики качества световодных волокон.. В э ом конкретном случае параметры устройства следующие: =0,05 см, 1=0,06 см; d =1 см, K=27 см; г =25 см; 1=30 см, S=30 см.

Устройство в сравнении с прототипом имеет более широкие функциональные возможности, т.к. появляется возможность исследовать как однородные, так и неоднородные объекты. Оно проще прототипа в смысле перемещения экрана и позволяет более быстро и с большим разрешением изучить структуру однородного и неоднородного объекга. С помощью этого устройства можно проводить локальные измерения спек- . тральных характеристик температуры приэлектродной зоны в плазменных устройствах, определять температуру шихты в доменных печах, проводить контpohb при изготовлении прозрачных во536279

6 локон. Устройство применяется для диФ агностики прозрачных светящихся объектов. В случае прозрачного несветя5 щегося объекта его нужно освещать любым источником видимого света.

Формула из об ре тения

Устройство для локальной диагностики оптически прозрачных излучающих объектов, содержащее последовательно установленные вдоль оптической оси камеру для исследуемого объекта, непрозрачный экран, собирающую линзу и фотоприемник .с системой индикации, при этом непрозрачный экран установлен между фокусом линзы и линзой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области при20 менения на неоднородные объекты, непрозрачный экран установлен с возможностью вращения вокруг и перемещения вдоль оптической оси, а фо топриемник — с возможностью перемеще25 ния вдоль. этой оси, при этом непрозрачный экран выполнен по крайней мере с одним отверстием, расположенным на расстоянии r от оптической оси, удовлетворяющем соотношению

r. = p(f+P/", где f — фокусное расстояние собирающей линзы;

У, p — соответственно длина и по35 перечный размер камеры, причем торец камеры, обращенный к экрану, совмещен с фокальной плоскостью собирающей линзы.

1536279

Составитель С. Голубев

Редактор К.Крункина Техред .М.Ходанич Корректор H,Король

Заказ 104 Тираж 504 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская «a6., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат ".Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101