Прибор для обнаружения и измерения излучения,

 

271429

ОПИГАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советокик

Социзлистических

Республик

Зависимый от патента №

Заявлено 01.111.1968 (№ 1222402/18-10) Кл. 421, 20/01

42Ь, 17/01

МПК G Olw

G 01j

Приоритет: 01. I I I.1967 и 9.II.1968 согласно заявок ¹ 9790 67 и 6645/68 соответственно поданных в Патентное ведомство BeëIIêîáðïтании

Опубликовано 12 т .1970. Бюллетень ¹ 17

Котлитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 551 508 25 (088.8) Дата опубликования описания 26Л 111.1970

Авторы изобретения

Иностранцы

Стэнли Десмонд Смит и Джон Теодор Хугтон

Великобритания

Иностранная фирма тк;

«Нэшнл Рисерч Девелопмент Корпорейшн»

Великобритания

t и ! ! 1 а

Заявитель

ПРИБОР ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ, ИСПУСКАЕМОГО ОПРЕДЕЛЕННЫМИ ОБЛАСТЯМИ

АТМОСФЕРЫ

Известные, приборы для обнаружения и измерения излучения, испускаемого определенными областями атмосферы, содержащие оптическую систему, светофильтры, модулятор и детектор, не дают возможности получать достаточно высокую монохроматизацию спектра, обеспечивая постоянство коэффициента поглощения внутри спектрального интервала при достаточном уровне энергии на приемнике.

Отличием предлагаемого прибора является то, что, с целью повышения разрешающей способности, он снабжен камерой, заполненной определенным компонентом атмосферы, расположенной между модулятором и детектором.

При этом камера может быть выполнена двухсекционной, одна из секций которой вакуумирована или содержит незначительное количество указанного компонента, а модулятор выполнен, например, в виде колеблющейся черной пластинки, попеременно перекрывающей входные отверстия секций.

Перед входным отверстием камеры может быть наклонно установлено зеркало, закрывающее половину входного отверстия от приема атмосферного излучения и направляющее через нее отраженное излучение фона, когда друтая половина отверстия перекрыта модулятором.

На фиг. 1 схематически показан описываемый прибор в разрезе; на фиг. 2 — пара консольных листовых пружин прибора.

Канал 1 является каналом поглощения и чувствителен к излучению нижних уровней атмосферы, а канал 2 — избирательным; он чувствителен к излучению верхних уровней атмосферы. Каждый канал расположен таким образом, что его ось горизонтальна, а падаю10 щее излучение с земли (и прилегающей атмосферы) в пределах данного пространственного угла (приблизительно 10 ) и направляется в каждый канал соответственным наклоненным зеркалом 8 и 4, изготовленным из

15 алюминия и имеющим покрытую золотом отражательнуюю поверхность.

В канале 1 размещена камера 5, заполненная двуокисью углерода под определенным давлением, а в канале 2 находятся две сек20 ции б и 7 другой камеры, одна из которых содержит двуокись углерода под определенным давлением, а другая вакуумирована или содержит двуокись углерода под другим, более низким давлением. B канале 1 располо25 жен модулятор 8, выполненный в виде колеблющейся черной пластинки, имеющей площадь, равную половине площади входного отверстия канала 1. У входного отверстия ка271429

65 нала 2 установлен модулятор 9, выполненный в виде наклонного зеркала, занимающего также половину входного отверстия канала 2 и расположенного таким образом, что направляет излучение из внешнего пространства в соответствующую часть входного отверстия, перед которым оно расположено. Каждый модулятор 8 и 9 монтируется на свободном конце соответствующей пары консольных листовых пружин 10, которая приводится в действие электрически с частотой, например 15 циклов в 1 сек, в противоположных фазах таким образом, чтобы модуляторы совершали колебательное движение у входных отверстий соответствующих каналов, закрывая каждый половину соответствующего входного отверстия поочер едно.

Закрепленное зеркало 11, находящееся перед половиной входного отверстия канала 1, направляет излучения из внешнего пространства через эту,половину камеры 5, когда модулятор 8 расположен в стороне от траектории излучения; другая половина камеры принимает земное излучение от зеркала 8, когда модулятор 8 находится между зеркалом 11 и камерой 5.

Оптическая система каждого канала 1 и 2 идентична и включает инфракрасные германиевые линзы 12 — 17, расположенные последовательно. Эта оптическая система ограничивает требуемое поле зрения соответствующего канала и направляет падающее излучение в соответствующий полосовой фильтр 18 и 19.

Каждый фильтр содержит мнгополосовой фильтр помех, образованный наложением последовательных слоев на германиевую пластинку или на поверхность одной из линз системы.

Линзы 12 — 15 могут рассматриваться, как отдельная система, у которой входное отверстие, где расположен соответствующий модулятор 8 или 9, и отверстие, где располо>кен соответствующий фильтр 18 или 19, находятся в соответствующих фокальных плоскостях системы.

Камера 5 поглощения двуокиси углерода в канале 1 расположена между германиевыми линзами 12 и 14, в то время как сдвоенные секции б и 7 камеры канала 2 находятся между первой линзой 18 и плоским окном 20, расположенным у входного отверстия. Таким образом, длина траектории двуокиси углерода для канала 1 в данном случае по своей величине больше чем длины траекторий в канале 2.

Излучение, проходящее через каждый фильтр 18 и 19, направляется на детектор 21 и 22 при помощи германиевой линзы 28 и 24 и конического световода 25 и 2б, имеющего покрытую золотом отр ажательную поверхность, Каждый соответствующий детектор 21 и 22 выполнен в виде болометра термистора или пьезоэлектрического детектора.

Детектор 21 в канале 1 принимает попеременно излучение от земли и из пространства, Так как черная прерывающая пластинка (де5

Зо

4 тектор) все время расположена в поле зрения детектора 21, излучение, испускаемое самой пластинкой, не детектируется. В канале 2 детектор 22 принимает излучение от земной атмосферы, которое проходит через одну из секций б или 7, в то время как другая секция передает отраженное излучение фона из внешнего пространства, а атмосферное излучение направляется через секции б и 7 попеременно при прерывающей частоте. Излучение, получаемое из внешнего пространства в каждый канал 1 и 2, используется как удобный фон, на котором измеряется излучение, полученное из земной атмосферы.

Электронная цепь связана с одним из детекторов 21. Для каждого канала имеется аналогичная цепь. Каждый детектор приводит в действие транзисторный предварительный усилитель низких шумов 27 и синхронный интегратор 28. За счет использования интегратора

28 можно применить широкополосный усилитель 29. Выходной сигнал усилителя 29 детектируется при помощи фазочувствительного детектора 80. Интегратор 28 и детектор 80 работают синхронно относительно частоты прерывания при помощи сигнала, подаваемого от привода соответствующего модулятора о или 9.

Выходной сигнал фазочувствительного детектора 80 указывает интенсивность инфракрасного излучения, происходящего главным образом из определенного уровня атмосферы в соответствии с полосой пропускания чувствительного фильтра 18 и 19 и давления двуокиси углерода в соответствующей траектории поглощения, В,предлагаемом приборе предусмотрено шесть различных каналов, имеющих различные характеристики.

Предмет изобретения

1. Прибор для обнаружения и измерения излучения, испускаемого определенными областями атмосферы, содер>кащий оптическую систему, полосовой фильтр для пропускания полосы спектра излучения компонента атмосферы, имеющего линии поглощения в этой полосе, модулятор и детектор, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности, он снабжен камерой, заполненной указанным компонентом атмосферы, располо>кепной между модулятором и детектором.

2. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что камера выполнена двухсекционной, одна из секций которой вакуумирована или содержит незначительное количество указанного компонента, а модулятор выполнен, например, в виде колеблющейся черной пластинки, попеременно перекрывающей входные отверстия сек. ций.

3. Прибор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в нем перед входным отверстием камеры наклонно установлено зеркало, закрывающее

271429

Составитель С. В. Непомнящая

Редактор М. В. Афанасьева Техред 3. Н. Тараненко Корректор С. А. Кузовенкова

Заказ 2324/11 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, %-35, Раушская наб., д. 4!5

Типография, пр, Сапунова, 2 половину входного отверстия от приема атмосферного излучения и направляющее через нее отраженное излучение фона, когда другая половина отверстия перекрыта модулятором.