Фотометрическое устройство

 

Использование: в оптике, касается устройств, предназначенных для измерения пространственного распределения интенсивности в пучках непрерывного излучения большой мощности. Сущность изобретения: устройство включает фотоприемник и установленную перед ним вращающуюся диафрагму в виде диска с отверстиями, расположенными по спирали Архимеда. В отверстия вставлены втулки со сквозными каналами. Поверхности втулок и диска, обращенные к источнику света, выполнены зеркальными. Между диафрагмой с точечными отверстиями и фотоприемником размещены фокусирующая система и щелевая диафрагма с возможностью вращения последней вокруг оптической оси, причем щелевая диафрагма перед входом фотоприемника расположена в плоскости изображения точечной диафрагмы. Поверхности диска и втулок могут быть выполнены под углом к оптической оси. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к оптике и лазерной технике, а более конкретно к конструкции фотометрических устройств, предназначенных для измерения пространственного и пространственно-временного распределения интенсивности в пучках непрерывного излучения большой мощности, в частности в сфокусированных лазерных пучках. Оно может быть использовано при решении задач лазерной технологии, в промышленных лазерных технологических установках и в научных исследованиях.

Известно фотометрическое устройство, описанное в работе В.П. Андронова, Л.М. Иваненко и О.В. Хлопунова. ПТЭ, 1978, N6, с. 130 131. Оно содержит фотоприемник и установленную перед ним диафрагму, выполненную в виде серии точечных отверстий, проделанных по витку спирали на цилиндрической поверхности вращающегося барабана. Выполнение отверстий на поверхности цилиндра усложняет изготовление устройства, ведет к появлению погрешностей в их разметке и, как следствие, вызывает снижение точности измерений, в особенности при необходимости обеспечения высокого пространственного разрешения, от единиц до десятков мкм. Кроме того, при выполнении точных измерений в мощных световых пучках обгорание краев отверстий выводит из строя все устройство в целом и делает его неремонтопригодным. Это снижает долговечность устройства.

Известно также фотометрическое устройство, содержащее фотоприемник и установленную перед ним вращающуюся за счет двигателя диафрагму в виде диска с отверстиями. Между диафрагмой и фотоприемником размещена фокусирующая система, которая может быть выполнена в виде любого оптического элемента или оптического блока, и щелевая диафрагма, причем щелевая диафрагма расположена перед фотоприемником в плоскости изображения диафрагмы (см. книгу Ю.Г. Якушенкова "Оптические системы фотоэлектрических устройств". М. Машиностроение, 1966, с. 140). Из-за неподвижности щелевой диафрагмы устройство позволяет изменять распределение интенсивности в сечении пучка только вдоль одной координаты и не дает полной информации о пространственном распределении интенсивности.

Среди известных фотометрических устройств, измеряющих пространственное распределение интенсивности в световых пучках, наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, описанное в работе В.В. Завьялова и В.И. Воронина. ПТЭ, 1976, N6, с. 102 104. Это устройство содержит фотоприемник и установленную перед ним диафрагму, выполненную в виде вращающегося за счет двигателя диска с отверстиями, размещенными по спирали Архимеда.

Как и у вышеописанного аналога, обгорание краев отверстий снижает долговечность устройства или требует замены целиком всего диска, изготовление которого в случае обеспечения высокого пространственного разрешения ( 100 101 мкм) является сложным и дорогостоящим.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение долговечности устройства путем уменьшения вероятности его обгорания в мощных световых пучках и обеспечения ремонтопригодности в процессе эксплуатации.

Указанная задача достигается тем, что в известном фотометрическом устройстве, включающем фотоприемник и установленную перед ним вращающуюся за счет двигателя диафрагму в виде диска с отверстиями, расположенными по спирали Архимеда, в отверстия вставлены без зазора втулки со сквозными каналами, при этом поверхности втулок и диска, обращенные к источнику света, выполнены зеркальными.

Между точечной диафрагмой и фотоприемником может быть размещена фокусирующая система, которая может быть выполнена в виде любого оптического элемента или оптического блока, и щелевая диафрагма, причем щелевая диафрагма расположена, как в аналоге по книге Ю.Г. Якушенкова, перед фотоприемником в плоскости изображения диафрагмы, но в отличие от аналога диафрагма снабжена механизмом вращения ее вокруг оптической оси.

Поверхности диска и втулок, обращенные к источнику света, могут быть выполнены под углами к оптической оси, например, в виде поверхностей тел вращения.

В устройство может быть введена втулка, закрепленная на валу двигателя, на которую насажена диафрагма в виде кольца с зеркальной поверхностью, обращенной к источнику света.

На чертеже схематически изображен общий вид фотометрического устройства.

Оно содержит кольцевой диск 3 с зеркальной рабочей поверхностью, обращенной к источнику света, с отверстиями, в которые без зазора вставлены втулки 4 со сквозными каналами, и втулку 5, закрепленную на валу 9 вращающегося двигателя (на рисунке двигатель не показан). Кольцо 3 насажено на втулку 5. За зеркалом 3 со вставленной в него втулкой 4 установлен фотоприемник 8. Между зеркалом (3 + 4) и фотоприемником 8 размещены фокусирующая система 6 и щелевая диафрагма 7. Последняя установлена в плоскости изображения торца канала во втулке 4, получаемого с помощью фокусирующего оптического блока 6. Перед зеркалом установлен поглотитель 2, перекрывающий рассеиваемое зеркалом 3 и втулкой 4 падающее излучение 1.

Устройство работает следующим образом. В момент пересечения пучка падающего излучения 1 втулкой 4 часть излучения проходит сквозь канал во втулке 4 и после прохождения фокусирующей системы 6 и щелевой диафрагмы 7, снабженной механизмом вращения вокруг оптической оси (на рисунке этот механизм не показан), поступает на вход фотоприемника 8. Величина сигнала на входе приемника 8 соответствует величине плотности мощности в той части исследуемого светового пучка, которая пересекается каналом "зондирующей" втулки. По мере вращения зеркала 3 в пучок попадает следующая втулка 4 со сквозным каналом, который смещен относительно оси пучка 1 по сравнению с предыдущим. Регистрируемая приемником 8 величина интенсивности света соответствует значению плотности мощности в новом смещенном сечении пучка 1, в том, которое "просматривается" данным вновь подошедшим каналом. И так далее. Таким образом осуществляется сканирование светового пучка по его радиусу (диаметру) и определяется пространственное распределение интенсивности в пучке 1.

Благодаря тому, что поверхности диска и втулок выполнены зеркальными, уменьшается доля световой энергии, поглощаемой этими элементами. Значит, уменьшается обгорание поверхностей и засорение продуктами сгорания зондирующих каналов. Это повышает долговечность устройства. Наличие сменных втулок со сквозными каналами позволяет заменять втулки с дефектными каналами в процессе эксплуатации, не меняя всего устройства в целом. Это тоже повышает долговечность устройства и удешевляет его.

Перемещаясь по пучку 1 при вращении зеркала 3, канал каждой из втулок 4 "просматривает" дугообразную полоску в сечении пучка. Благодаря наличию щелевой диафрагмы 7 на вход приемника поступает излучение не от всей полоски, а лишь от той ее части, изображение которой вырезается щелью в диафрагме 7. Благодаря этому повышается пространственное разрешение устройства и упрощается методика обработки и анализа получаемой информации.

Вращая щелевую диафрагму 7 вокруг оптической оси, можно производить радиальное сканирование исследуемого пучка 1 по разным азимутам. Такой особенностью не обладает известное фотометрическое устройство-прототип и аналог.

Изготовление зеркала с поверхностью, наклонной по отношению к его оси, позволяет избежать возврата излучения 1 или его части обратно в источник (например, лазер) и тем самым не допустить возможного разрушения элементов источника и искажения модовой структуры пучка 1, т.е. улучшить условия эксплуатации.

Благодаря наличию втулок 4 можно, в зависимости от задачи конкретного исследования, управлять величиной достижимого пространственного разрешения, устанавливая наборы втулок 4 с каналами требуемых диаметров.

Формула изобретения

1. Фотометрическое устройство, включающее фотоприемник и установленную перед ним вращающуюся с помощью двигателя диафрагму в виде диска с отверстиями, расположенными по спирали Архимеда, отличающееся тем, что в отверстия вставлены без зазора втулки со сквозными каналами, а поверхности втулок и диска, обращенные к источнику света, выполнены зеркальными.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между диафрагмой и фотоприемником установлены фокусирующая система в виде оптического элемента или оптического блока и щелевая диафрагма, расположенная перед фотоприемником в плоскости изображения диафрагмы, при этом щелевая диафрагма снабжена механизмом вращения ее вокруг оптической оси.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поверхности диска и втулок, обращенные к источнику света, выполнены под углом к оси.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введена втулка, закрепленная на валу двигателя, на которую насажено кольцо с зеркальной поверхностью, обращенной к источнику света.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оптике и лазерной технике, а более конкретно к конструкции фотометрических устройств, предназначенных для измерения пространственного и пространственно-временного распределения интенсивности в пучках непрерывного излучения большой мощности, в частности в сфокусированных лазерных пучках

Изобретение относится к оптике, к конструкции устройств, предназначенных для измерения пространственного распределения интенсивности в пучках непрерывного излучения большой мощности

Изобретение относится к метеорологии и касается установок для исследования режимов солнечной радиации

Изобретение относится к метеорологической оптике и может быть использовано, например, при измерении яркости неба вблизи светил

Радиометр // 406129

Изобретение относится к области фотометрии

Изобретение относится к области оптических систем для изучения и моделирования оптических характеристик различных объектов и фоновых ситуаций
Изобретение относится к области фотометрических измерений и касается устройства для измерения чувствительности и пороговой энергии фотоприемных устройств. Устройство включает в себя источник непрерывного излучения, вращающееся зеркало или призму и щель, образующих импульсный источник излучения в виде ослабителя-преобразователя и ослабителя-формирователя пучка излучения в виде коллиматора, на оптической оси которого, ближе к фокальной плоскости, находится выходное отверстие фотометрического шара. Щель импульсного источника излучения расположена перед входным отверстием фотометрического шара. Расстояние от щели до зеркала или призмы, размер щели и скорость вращения зеркала или призмы выбираются таким образом, чтобы длительность импульса излучения за щелью была бы меньше длительности импульсной характеристики исследуемого фотоприемного устройства. Технический результат заключается в расширении динамического диапазона устройства. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается датчика направленности света. Датчик направленности света содержит фотоприемное устройство, состоящее из множества фоточувствительных элементов. На фотоприемном устройстве расположена матрица светопоглощающих структур. Светопоглощающие структуры имеют варьирующиеся структурные характеристики. Варьирующиеся структурные характеристики достигаются посредством формирования каждой отдельной структуры последовательности так, что она дает возможность восприятия света в пределах различных интервалов углов относительно матрицы. При этом, каждая из светопоглощающих структур включает разное количество фоточувствительных элементов. Технический результат заключается в уменьшении размеров и повышении надежности устройства. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 13 ил., 1 табл.

Маска // 2578267
Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается маски, которая накладывается на чувствительную поверхность сдвоенного пироэлектрического датчика. Маска представляет собой лист, выполненный из блокирующего инфракрасное излучение материала. В маске выполнены сквозные отверстия, сформированные таким образом, чтобы обеспечивать возможность изменения процентных долей соответствующих облученных инфракрасными лучами областей двух пироэлектрических элементов при перемещении источника излучения по двум координатным осям. Отверстия формируют две области апертур. При этом граница одной из областей апертур выступает по направлению, перпендикулярному расположению пироэлектрических элементов дальше, чем граница другой области апертур. Технический результат заключается в увеличении чувствительности и обеспечении возможности регистрации перемещения объекта одновременно по двум координатным осям. 5 з.п. ф-лы. 40 ил.

Фотометрическое устройство

Наверх