Устройство для измерения пространственно-временного распределения интенсивности когерентного излучения

 

ОП ИСАЙКЕ

ИЗОБРЕТЕН ЙЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 0776l90

Союз Советских

Сециалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.05.79 (21) 2764168/18-25 с присоединением заявки ¹ (51) M. Кл.з

С 011 5/58

Государственный комитет (23) Приоритет

СССР ло делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 30.07.82. Бюллетень № 28 (45) Дата опубликования описания 30.07.82 (53) УДК 535.242 (088.8) (72) Авторы изобретения Н. С. Колобков, Г. И. Рукман, Б. М. Степанов и E. Б. Шелемин (71) Заявитель у(54) УСТРОЙ СТВО ИЗМЕРЕН ИЯ ПРОСТРАНСТВЕ Н НО-

ВРЕМЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ,":. :- =::: -.;., .

КОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике, а точнее к области измерения структуры пучков когерентпого излучения

УФ- и ИК-диапазона.

Известно устройство измерения пространственного распределения пучков излучения (1), содержащее люминесцсптный экран и источник возбуждения.

Недостатком этого устройства является невозможность измерения временных ха- 10 рактеристик импульсного излучения.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому устройству является устройство (2) измерения пространственного распределения интенсивности !5 когерентного излучения, содержащее преобразователь исследуемого излучения в видимое с источником возбуждения и регистратор. В качестве преобразователя излучения в нем применен люминофор с источ- 20 ником УФ-возбуждения и регистратор фотографического типа.

Целью изобретения является измерение распределения интенсивности импульсного когерентного излучения. 25

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее преобразователь исследуемого пзлу ения в видимое с источником возбухкдения и регистра- . тор, введен обтюратор и прозрачная для 30 исследуемого излучения плоскопараллельпая пластина, размещенная между обтюратором и преобразователем, при этом обтюратор вь .полнен в виде диска с радиальными щелями, ось вращения которого параллельна осп исследуемого пучка излучения, установленного перед преобразователем на расстоянии, выбираемом из соотпоА шенпя d, где А — расстояние от ис( точппка излучения до плоскости обтюратора, D — диаметр пучка излучения па выходе источника, $ — пространственное разрешение преобразователя; шаг между щелями задан соотношением Ь=2тЯЖт, где

R — средний радиус щелей, N — число оборотов диска обтюратора в секунду, т— длительность регистрируемого импульса излучения, а ширина цели задана соотноL шением h= —, где К вЂ” количество кадров

К регистрации.

На фиг. 1 приведена схсма предлагаемого устройства; на фиг. 2 — вид А па фиг. 1.

Устройство содержит преобразователь 1 исследуемого излучения в видимое — люминофор, источник 2 ультрафиолетового возбуждения, регистратор 3 фотографического типа, обтюратор 4 с радиальными щелями

5, плоскопараллельпую пластину б, привод

776190

7 диска обтюратора, источник 8 когереитного излучения. Расстояние от преобразователя до обтюратора — d, расстояние от обтюратор а до исследуемого источника—

В. Диаметр пучка — D, средний радиус щелей — Rt, ширина и длина щели соответственно h и Р, шаг щелей L, моменты регистрации информации tp, tt, ... t;.

Ось вращения диска обтюратора 4 параллельна оси пучка исследуемого излучения источника 8 когерентного излучения.

Обтюратор 4 установлен перед преобразователем 1 на расстоянии, выбираемом из

А соотношения d(, где у — прострапD.( ственное разрешение преобразователя 1.

Отверстия обтюратора 4 выполнены в виде радиальных щелей, шаг которых выбирается из соотношения 1.=2лЯМт, где

V — число оборотов диска обтюратора в секунду, т — длительность регистрируемого

L импульса, а ширина щели h= —, где К—

К количество кадров (т. е. количество моментов времени tp, tt, t2, ... i;, при которых регистрируется информация) .

Устройство работает следующим образом.

На преобразователь 1 исследуемого излучения падает поток ультрафиолетового излучения, создаваемьш источником 2 УФвозбуждения и вызывает свечение люминофора. Диск обтюратора 4 приводится во вращение приводом 7. Регистратор 3 фотографического типа при этом регистрирует равномерно освещенную поверхность люминофора.

При возникновении импульса когерентиого ИК-излучения источника 8 на пути потока излучения от пего окажутся щели обтюратора, которые в процессе действия импульса будут смещаться по окружности (см. фиг. 2), занимая поло. кения 4, гь (2, ... 1;. ь1асть потока излучения источника, пройдя через щели обтюратора, вызовет уменьшение яркости свечения люминофора (эффект тушения — «термическая стимуляция» или «оптическая стимуляция» для люминофоров различных типов). B моменты tp, t, t>, ... 1; производится регистрация свечения преобразователя 1.

Пространственное р азрешение может быть оценено из следующих соображений:

1) по радиусу диска обтюратора разрешение равно разрешению преобразователя

1 — л(омипофора-у. Количество элементов разрешet»1>I равно Р. 1>.

2) по средней окру>кпости диска обтюратора количество элементов разрешения равно количеству щелей, попадающих в площадь, ограниченную следом пучка псточйика 8 в плоскости диска обтюратора—

D п = --. 1(олпчество элементов разрешения

4 одного кадра (например для момейта времеви (о).

D т= -;Р=и;Р.

5

Временное разрешение определяется из уравнения:

2лДЖ

По направлению нормальному к радиусу

R получается фотохронограмма процесса для Р точек в предположении, что изменения в области L.Р за время импульса незначительны, т. е. области, на которые разлагается изобра>кение сечения пучка в плоскости преобразователя, есть P L.

Преобразователь 1 исследуемого излучения в видимое (люминофор) располагают от диска обтюратора на расстоянии

d(D .-.( поскольку в ближней зоне при многомодо25 вом излучении источник может быть представлен набором точечных источников, каждый с собственной диаграммой паправлеиности, расположенных на конечном расстоянии 8 от диска обтюратора в апертуре

30 не большей D. При этом щели обтюратора будут действовать подобно отверстиям камеры «обскуры» в направлении ширины щели и изображение щели (ее теневая проекция), будут изменяться — уширяться, 35 приводя к ухудшению разрешения. Выра>кение для определения d позволяет не ухудш ать пространстве(пое р азрешеиие при регистрации.

Предлагаемое устройство позволяет реа40 лизовать ждущий режим работы.

Плоскопараллельная пластина, выполненная из материала прозрачного для излучения, установлена для исключения влияния воздушного потока, создаваемого

-15 вращающимся диском обтюратора 4. Это особенно важно при использовании тепловых приемников — преобразователей ИКизлучения в видимое — люминофоров и жидких кристаллах.

50 Для фиксации момента прохождения импульса излучения может быть использован дополнительный фотопрпемник, на который попадает часть исследуемого излучения. Отсчет скорости вращения можно про55 изводить с помощью осветителя и фотоприемника, оптически связанных через щели диска обтюратора 4.

Сигналы с дополнительпого фотоприемника и измерителя скорости вращения по00 дают па схему запуска регистратора 3 фотографического типа.

В качестве преобразователя 1 могут быть использованы люминофоры и жидкие кристаллы, магнитные пленки, среды

ФТИРОС и др.

776190

В случае люминофора источник возбуждения — источник УФ-излучения, в случае жидкого кристалла — источник видимого излучения. Изготовлен и испытан макет предлагаемого устройства с диском оотюратора R 125 мм, h 0,25 мм, L 4 мм, К 16, N до 200 об/с, п 6, с источником Х

1,06 мкм, Достигнуто временное разрешение 0,5 мс, чувствительность -10 — Дж/см с люминофором 7nS — Сп — Со.

Предлагаемое устройство может быть использовано для измерения расходимости излучения, структуры пучков и их изменений во время действия импульсов когерентпого излучения при физических исследованиях.

Формула изобретения

Устройство для измерения пространственно-временного распределения интенсивности когерентного излучения, содержащее преобразователь исследуемого излучения в видимое с источником возбуждения и регистратор, отл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью измерения распределения интенсивности импульсного когерептного излучения, в него введен обтюратор и прозрачная для исследуемого излучения плоскопараллельпая пластина, размещенная между обтюратором 11 преобразователем, при этом обтюратор выполнен в виде диска с радиальными щелями, ось вращения которого параллельна оси исследуемого пучка излучения, 5 и установлен перед преобразователем на расстоянии, выбираемом из соотношения

В

d(—, где  — расстояние от источника

В-1 исследуемого излучения до плоскости об10 тюратора, D — диаметр пучка излучения на выходе источника, у пространственное разрешение преобразователя, а шаг между щелями задан соотношением

=2лРМт, где R — средний радиус щелей, 15 N — число оборотов диска обтюратора в секунду, т — длительность регистрируемого импульса излучения, а ширина щели задаL на соотношением h= —, где К вЂ” количеК

20 ство кадров регистрации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Варшавский M. Я. Определение разре25 шающей способности люминесцентных экранов с тепловым тушением. ПТЭ № 1, 1977, с. 216.

2. Патент США ¹ 2642538, кл. 250 †, 1953 (прототип).

776!90

Составитель О. Филиппов

Техред А. Камышникова

Редактор П. Горькова

Корректор E. Михеева

Заказ 1023/15 Изд. № 186 Тираж 856 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2