Устройство для измерения линейного распределения плотности потока частиц или излучения

 

Использование: в многоканальных устройствах для детектирования и измерения пространственно-временного распределения плотностей потока частиц или излучения , в научных приборах и физических экспериментах. Сущность изобретения: устройство, содержащее детектор-преобразователь плотностей потока с микроканальной пластиной и волокно-оптическую пластину с катодолюминофором, объективом , фотоприемники телевизионного преобразователя и вычислительную машину, снабжено плоскими зеркалами, расположенными между детектором-преобразователем и объективом параллельно измерительной оси измеряемого распределения , симметрично и параллельно оптической сем объектива, а фотоприемник выполнен G виде совокупности фотоприемнмков автономных телеьизионных преобразователей , причем границы начального и конечного элементов смежных фстоприемссвкгщен-ы Б плоскости, перпендикулярной плоскостям зеркал, 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПЧБЛИК (51)5 Н 01 J 49/44

ГОСУДАРСТВЕННОЕ 1ATEHTHOE .

ВЕДОМСТВО CCCF (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

pëpHoë плоскостям зеркал, 2 ил. (21) 4841635/21 (22) 25.06.90 (46) 15.02.93. Бюл. hh 6 (71) Институт аналитического приборостроения Научно-технического объединения АН

СССР (72) А.А.Гольдин и Н,С.Попов (56) 1.of Mass spectrometry and Jon Physics.

1974, ч 15, М 4, р.437 — 499.

Гольдин А.А. Приборы и техника эксперимента, 1988, М 3, с;190-198. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ПОТОКА ЧАСТИЦ ИЛИ ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Использование: в многоканальиь:х устройствах для детектирования и измерения пространственно-временного распределения плотностей потока частиц или излучения, в научных приборах и физически х

Изобретение относится;.. обл;;:и тех нической физики, в частности, к мн гоквнальным устройствам для детектирования и измерения пространственно-временного распределения плотностей потока частиц или излучения в научных приборах и физических экспериментах, например, в масс-спектрометрии, электронной спектроскопии, эмиссионной рентгеновской и оптической спектроскопии, широкоформатных телевизионных системах и т,д.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство, содержащее детектор-преобразователь измеряемого потока в подобное оптическое изображение, объектив, проецирующий оптическ .,е изображение на фотоприемник ко. Ж,„, 1795526 А1 экспериментах. Сущность изобретения; устройство, содержащее детектор-и реобразователь плотностей потока с микроканальной пластиной и волокно-оптическую пластину с катодолюминофором, объективом, фотоприемники телевизионного преобразователя и вычислительную машину, снабжено плоскими зеркалами, расположенными между детектором-преобразователем и объективом параллельно измерительной оси измеряемого распреде-ления, симметрично и параллельно оптической оси объектив.-., а фотоприемник выполнен в виде совокупности фотоприемников автономных телеьиэионных преобразоватегей, причем границы начального и конечного элементов смежных фстоприемни oü сов, щоны в плоскости, перпендикуординатно-чувствительного фотоэлектрического преобразователя и электронную вычислительнуюю машину (Э В М), управляющую процессом измерения и обрабатыв.:ющую сигналы. Блок-схема устройства-прототипа приведена на фиг.1. Детектор-преобразователь, измеряемого распределения плотности тока J-- <р(Х, Y), содержит микроканальную пластину (м;к.n.) 1 и катодолюминофор 2, нанесенный на волоконнооптическую пластину 3. Объектив 4 проецирует оптическое изображение с поверхности люминофора на светочувствительную поверхность ФПЗС 5. Масштаб проецирования равен отношению линейных размеров области анализируемого распределения к линейным размерам светочувст1795526 вительной поверхности ФПЗС. Электронные блоки 6 — 11 обеспечивают питание устройства, аналоговую обработку сигналов, аналого-цифровое преобразование и обмен информацией с 3ВМ 12.

Однако предельная разрешающая способность этого устройства ограничена числом дискретных светочувствительных элементов координатно-чувствительного преобразователя. Повышение разрешающей способности путем стыковки нескольких преобразователей невозможно в связи с отсутствием разрывов в оптическом изображении измеряемого распределения, которые необходимы для размещения корпусов, обрамляющих фотоприемники координатно-чувствительных преобразователей.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности устройства путем стыковки фотоприемников нескольких координатно-чувствительных преобразователей.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее детектор-преобразователь измеряемого распределения плотности потока в подобное оптическое иэображение, объектив, проецирующий оптическое иэображение на фотоприемник координатно-чувствительного фотоэлектрического преобразователя и электронную вычислительную машину, управляющую процессом измерения и обрабатывающую сигналы, введены плоские зеркала, расположенные между детектором-преобразователем и объективом, параллельно оси аргументов измеряемого распределения, симметрично относительно оптической оси обьектива и параллельно к ней, создающие в плоскости изображения объектива зеркально обращенные проекции измеряемого распределения, а в зонах фокусировки прямой и зеркально обращенных проекций расположены в шахматном порядке фотоприемники совокупности координатно-чувствительных фотоэлектрических преобразователей, причем начало и конец смежных по отношению к измеряемому распределению фотоприемников лежат в плоскости перпендикулярной плоскости зеркал.

Сущность изобретения поясняется фиг.2 (применительно к измерению одномерного распределения).

Устройство (фиг,2) содержит детекторпреобразователь плотности измеряемого потока j-- p (х) в подобное распределение яркости оптического изображения Е= p(x), включающий в себя микроканальную пла5

55 стину 1 и катодолюминофср 2. нанесенныи на волоконно-оптическую пластину 3. Выходная поверхность пластины 3 расположена в предметной плоскости ХОУ объектива

4. Между детектором-преобразователем и обьективом установлены плоские зеркала 5, расположенные параллельно оси аргументов Х измеряемой функции распределения плотностей потока, симметрично относительно оптической оси объектива и параллельно к ней, Зеркала создают в плоскости ХОУ мнимые распределения яркости Е =р(х) и Е = ! !! р (х), тождественные действительному распределению Е =гр(х). Объектив проецирует прямое и зеркально обращенные изображение с плоскости ХОУ на плоскость Х О У ! в виде трех проекций Е =p(x) г. =p(x) и

c =p(x) на расстояниях d=D/Ì друг от я друга, где D — зазор между зеркалами, М— масштаб проецирования оптического изображения.

В зонах фокусировки прямой и зеркально-обращенных проекций на плоскости

Х О У в шахматном порядке размещены фо-! топриемники 7 координатно-чувствительных фотоэлектрических преобразователей

6. Начало и конец смежных фотоприемниковлежат,вплоскостях I, II, III, IV, V, перпендикулярных плоскостям зеркал.

Для размещения корпусов фотоэлектрических преобразователей необходимо выполнение условия: D hL/nl, где h — размер корпуса преобразователя в направлении перпендикулярном сканированию: L— линейный размер измеряемого распределения; I — линейный размер светочувствительной поверхности фотоприемника; и — число преобразователей.

Количество преобразователей выбирают исходя иэ необходимого числа элементов фотоприемника. Масштаб проецирования находят из соотношения: М = L/AI.

Электронный блок 8 обеспечивает питание узлов детектора-преобразователя необходимым напряжением. Блок 9 осуществляет преобразование управляющих сигналов Э ВМ

10 в постоянные и импульсные напряжение необходимые для работы фотоэлектрических преобразователей, а так же приведение сигналов, снимаемых с преобразователей, к виду удобному для ввода в ЭВМ.

Следует отметить, что эффективность проекционной оптической системы (коэффициент передачи фотонов) примерно обратно пропорциональна масштабу проецирования иэображения (3). Поэтому увеличение числа фотоэлектрических преобразователей в предлагаемой конструкции

1795526

Фиг. j: наряду с улучшением разрешающей способности повышает чувствительность и расширяет динамический диапазон устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения линейного . распределения плотности потока частиц или излучения, содержащее расположенные вдоль оси детектор-преобразователь плотности потока в подобное распределение яркости оптического изображения, координатно-чувствительный фотоэлектрический преобразователь, электрически соединенный с электронно-вычислительной машиной, и проекционный объектив, расположенный на оси между детектором-преобразователем плотности потока в подобное распределение яркости оптического преобразователя и координатно-чувствительным фотоэлектрическим преобразователем, о тличающееся тем,что,сцелью увеличения разрешающей способности и повышения чувствительности, между детектором-преобразователем плотности потока

По сравнению с прототипом заявляемое устройство обладае более высокой разрешающей способностью, чувствительностью и динамическим диапазоном измерений.

5 в подобное распределение яркости оптического изображения и объективом дополнительно введены плоские зеркала, расположенные параллельно линии, вдоль которой измеряется плотность потока, и симметрично относительно оси устройства, а в плоскости изображения объектива и местах расположения изображения детекторапреобразователя плотности потока в подобное распределение яркости оптического изображения установлены дополнительные координатно-чувствительные фотоэлектрические преобразователи, так что каждая точка детектор-преобразователя плотности потока в подобное распределение яркости оптического излучения в предметной плоскости объектива имеет хотя бы одно изображение, находящееся на поверхности координатно-чувствительного фотоэлектрического преобразователя.

1795526

Составитель А.Гольдин

Техред M.Моргентал Корректор С.Пекарь

Редактор

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, f03

Заказ 434 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113D35, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4!б