Волоконно-оптический интроскоп

 

Использование, интроскопия невидимых объектов, находящихся в зонах высокой интенсивности радиоактивного ионизирующего излучения. Сущность изобретения: в интроскопе в качестве источников излучения применены светодиоды ИК-диапазона. Для преобразования этого излучения в видимый свет на выходной торец волоконного жгута нанесен слой антистоксового люминофора . 4 з,п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 02 В 23/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{21) 4843075/10 (22) 26.06,90 (46) 07.09,92, Бюл. Кт 33 (71) Государственный оптический институт им. С.И: Вавилова (72) П.А. Михеев, Ю, К. Вифанский и Д.К. Саттаров (56) 1, Оптические приборы. Каталог, Т.2, 1966.

2-, Патент США М 3328594, кл, G 02 В

5/14. 1967.

3. Марков П.И. и др, Волоконно-оптические интроскопы.-Л., 1987.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к оптическим приборам наблюдения невидимых объектов, находящихся в труднодоступных, удаленных зонах, внутри закрытых полостей, труб при нахождении оператора-наблюдателя снаружи.

Известны приборы для просмотра внутренних поверхностей труб и закрытых труднодоступных полостей (11и (21. В таких приборах используются различные варианты освещения рассматриваемой поверхности и вывода изображения. Для освещения, как правило. используются малогабаритные электрические лампочки накаливания, расположенные в дистальном конце прибора.

Для вывода изображения в зависимости от длины прибора (от длины рассматриваемого канала) и от его диаметра (диаметра трубы) в приборе используют от 2 до 15-20 линзовых оборачивающих систем. Использование линзовых оборачивающих систем

„„5U 1760510 А1 (54) ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ИНТРОСКОП (57) Использование: интроскопия невидимых объектов, находящихся в зонах высокой интенсивности радиоактивного ионизирующего излучения. Сущность изобретения: в интроскопе в качестве источников излучения применены светодиоды ИК-диапазона.

Для преобразования этого излучения в видимый свет на выходной торец волоконного жгута нанесен слой антистоксового люминофора. 4 з,п. ф-лы, 2 ил. ограничивает возможности изгибания прибора, т,е. просмотра изогнутых каналов или введения прибора в закрытую полость по изогнутым каналам, а также ограничивает апертуру оптической системы.

Для устранения этих недостатков освещение рассматриваемой поверхности может быть осуществлено от источника света. расположенного вне трубы или просматриваемой полости, Для введения света широко используются в различных вариантах гибкие волоконно-оптические жгуты. Применяются они и для вывода изображения из трубы или закрытой полости вместо линзовой системы.

Наряду с указанными недостатками этих приборов основным недостатком является то, что все эти аналоги неприменимы для интроскопирования внутренних поверхностей труб или других закрытых полостей, содержащих радиоактивные вещества и

1760510 скопу, который транспортабелен только в пределах этой лаборатории. При необходи-. 55 мости обратной операции — доставка традиционных волоконных интроскопов к объекту контроля — требуется не менее двух операторов-интроскопистов. плюс к этому тем другие источники ионизирующих излучений.

В настоящее время разработаны и серийно выпускаются отечественной промышленностью эндоскопические и интроскопические приборы с гибкими волоконно-оптическими жгутами, используемыми и для введения света в закрытую полость и для вывода-извлечения изображения f3), Прибор состоит из наружного осветителя с источником электропитания, волоконного жгута для введения света в просматриваемую закрытую полость, дистального объектива, волоконного жгута для вывода изобра>кения и проксимальной окулярной системы для рассматривания изображения, локализованного на проксимальном торце регулярного волоконного жгута. Прибор работает в видимой части спектра. Этот интроскоп является прототипом данного изобретения, Наиболее существенным недостатком всех известных интроскопов является то, что при работе в зоне с повышенным уровнем радиоактивного проникающего излучения светопропускание прибора резко уменьшается, В зависимости от вида радиоактивного излучения (гамма, гамма-нейтронное, электронное и др.). от поглощенной дозы, от марок стекол, использованных для изготовления волоконно-оптических жгутов и объектива, наведенная оптическая плотность может достигать 2-3 и более единиц, т.е. светопропускание прибора уменьшается до 1-0,1% и менее. При столь малых светопропусканиях прибора и ограниченной мощности осветителя из-за малой яркости изобра>кения практически полностью теряется возможность наблюдения.

Следующим недостатком прототипа является громоздкость и большая масса осветителя, который к тому же питается от электросети, т,е. "привязан" к настенной розетке. Это практически полностью лишает возможности использования интроскопа в автономном режиме как ручного переносного прибора, для експлуатации которого было бы достаточно одного оператора. Фактически все зарубежные и отечественные интроскопы предназначены для стационарного использования, когда объект интроскопирования "доставляется" в дефектоскопическую лабораторию к интро5

50 или иным способом необходимо решить вопрос электропитания осветителя, Целью изобретения является обеспечение дистанционного интроскопирования объектов, находящихся в зонах с высоким уровнем радиоактивного излучения, а также уменьшение габаритов и массы волоконнооптического интроскопа, обеспечение его автономной эксплуатации и повышение яркости визуализированного изображения.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема интроскопа с гетеродин ным усилением яркости; на фиг. 2 — с гетеродинным и электронно-оптическим усилением яркости (1— объектив прибора, 2 — осветительный волоконно-оптический жгут, 3 — наблюдательный волоконно-оптический жгут, 4 — осветительные ИК-светодиоды (ИК-микролаэеры), 5— слой антистоксового люминофора (АСЛ), 6— параболическое зеркало, 7 — ИК-светодиоды (ИК-микролаэеры) для гетеродинного возбуждения, 8 — корпус-тубус прибора, 9- источник питания ИК-светодиодов(например, типа РЦ85), 10 — окуляр прибора, 11 — выключатель, 12 — микрообъектцв, 13 — электронно-оптический усилитель яркости (ЗОП).

Интроскоп имеет волоконный каналжгут 2, передающий излучение ИК-светодиодов 4 для ИК-освещения закрытой полости и объектов интроскопирования в ней. Осветительные ИК-светодиоды 4 компактно с высокой плотностью расположены перед входным (проксимальным) торцом волоконного жгута 2 .

Осветительный жгут имеет кольцевое поперечное сечение и расположен концентрично относительно наблюдательного волаконного жгута 3, что обеспечивает уменьшение поперечных габаритов волоконно-оптического интроскопа. монта>к обоих волоконных жгутов в одном корпусе и осесимметричное ИК-освещение обьектов интроскопирования. ИК-изображение интроскопируемого обьекта дистальным объективом 1 формируется на входном дистальном торце жгута 3 и передается на

его выходной торец, на котором расположен слой 5 антистоксового люминофора, Окулярная система содержит микрообьектив 12 и параболическое зеркало 6. На входе зеркала 6 по эпикольцевой части микрообьектива 12 компактно с высокой плотностью расположены ИК-светодиоды 7, ИК-излучение которых параболическим зеркалом 6 направляется на слой АСЛ 5, преимущественно, в среднюю рабочую зону слоя, где локализовано переданное жгутом

3 изображение. В результате гетеродинного возбуждения АСЛ ИК-изображение визуализируется и наблюдается через окуляр 10.

1760510

Таким образом, излучение диодов 4 является сигнальным, а диодов 7 — накачкой, Электропитание ИК-светодиодов 4 и 7 осуществляется от микроаккумуляторов 9 (например, типа РЦ-85), расположенных на корпусе-тубусе 8 и имеющих общий включатель 11. Длина корпуса-тубуса 8 стандартная: 160 или 190 мм.

Вместо ИК-светодиодов 4 и 7 в предлагаемом волоконно-оптическом интроскопе применимы микролазеры на основе гетероструктур loGaAsP/ InP, отличающихся от светодиодов большей мощностью И К-излучения при тех же габаритах, Применительно к предложенному интроскопу важно и то, что современные микролазеры на основе различных гетероструктур имеют широкий набор по длинам волн — от 0,8 до 1,7 мкм.

Визуализированное изображение интроскопированного обьекта локализовано на торце волоконного жгута 3. Микрообьектив

12 проецирует изображение на фотокатод электронно-оптического усилителя 13. Изображение на экране ЭОПа рассматривается .в окуляр 10.

Формула изобретения

1. Волоконно-оптический интроскоп, содержащий оСветитель с источником излучения и световолоконные жгуты освещения и наблюдения, оптическую систему наблюдения выходного торца жгута наблюдения и объектив, отличающийся тем, что, с целью обеспечения визуального дистанционного интроскопирования объектов, находящихся в зонах радиоактивного излучения, осветитель содержит источник инфракрасного излучения диапазона 0.8 — 1,1 мкм. а на выходной торец жгута наблюдения нанесен слой антистоксового люминофора, имеющего спектральную полосу возбуждения, соответствующую спектру излучения осветителя, и спектр свечения в видимой

5 области.

2. Интроскоп пои, 1, о тл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью уменьшения его габаритов и массы и обеспечения его автономной эксплуатации, осветитель содержит

10 набор инфракрасных светодиодов, расположенных перед входным торцом стекловолоконного жгута освещения, а источники питания светодиодов расположены на корпусе оптической системы наблюдения вы15 ходного торца жгута наблюдения, 3. Интроскоп по пп. 1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения яркости визуализированного изображения путем дополнительного гетеродинного воз20 буждения антистоксового люминофора, перед торцом жгута наблюдения установлены вне оптической оси жгута по кольцу светодиоды, излучающие в диапазоне 0,8 — 1,7 мкм, и параболическое кольцевое зеркало, 25 а источники питания светодиодов расположены на корпусе оптической оси системы наблюдения выходного торца жгута наблюдения.

4. Интроскоп по пп. 1 — 3, о т л и ч а ю30 шийся тем, что с целью дополнительного повышения яркости визуализированного изображения, в оптическую систему наблюдения выходного торца жгута наблюдения дОполнительно установлены перед торцом

35 жгута последовательно на оптической оси микрообьектив и электронно- оптический преобразователь с автономным источником питания.

Составитель В.СаФронова

Редактор Н.Никольская Техред M.Mîðãåíòàë Корректор M.Петраш

Заказ 3186 Тираж Подписное

В3(ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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