Датчик излучения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 09) (11) 1/04 2 В 5/32; С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ЗОБРЕТЕНИЯ НИДЕТЕЛЬСТВУ НА кл. 6 прото.кл. 6 012. Па 2807/24-2506.832.84 Бюп. У 46Афян и А.В. Вартаняннское отделение Всесоюзногудового Красного Знамениследовательского проектноорского и технологическогоисточников тока99(088.8)атент США У 4272679,Л 1/42, опублик. 1981,ент ФРГ 9 2833261,В 5/32,.опублик. 1980(54) (57) ДАТЧИК ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий оптически связанные фокусируюп 1 ий элемент в виде голограмм и детек-, тор излучения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения чувствительности датчика, в него введена прозрачная плоскопараллельная пластина, при этом детектор установлен на торце пластины, а голограмма размещена на поверхности пластины и выполне/на с йолным внутренним. отражением.11295Изобретение относится к устройст-вам измерения плотности потока излу- чения, в частности к селективным по спектру датчикам излучения.Известен датчик ультрафиолетового 5 излучения, содержащийлюминесцентный слой, переизлучающий измеряемое излучение в более длинноволновой видимой области спектра, фильтры для избирательного пропускания этого вторично О го излучения и преобразователь светового излучения в электрический сигнал 1 .Однако такой датчик характеризуется низкой. чувствительностью из-за 15 больших потерь энергии измеряемого излучения при переизлучении флуоресцирующими центрами люминесцентного слоя. Ширина области спектра измеряе-. мого излучения жестко определена свой ствами материала люминесцентного слоя, кроме того, данный датчик измеряет только коротковолновое излучение, способное возбуждать флуоресцентные центры, и не может быть ис пользован для измерения более длинноволнового излучения, что сужает область его применения.Известен также датчик излучения,который состоит из голографической линзы в виде пропускающей голограммы точечного источника света и установленного в фокусе голографической линзы детектора излученияКонструктивно линза представляет собой плоскую прозрачную пластину, на которой рас 35 положена голограмма - дифракционнаярешетка, зарегистрированная в светочувствительном слое. При попадании излученияна приемную повЕрхность40 такого датчика голографическая линза выделяет и фокусирует на поверхности детектора излучения в требуемой об. - ласти спектра 2).Однако наряду с фокусируемым пуч.45 ком излучения первого порядка на поверхность детехтора попадает излуче ние другого спектрального состава нулевого и высших порядков, а также рассеянные излучения, вследствие чего известный датчик характеризуется50низкой чувствительностью. Цель изобретения - повьппение чувствительности датчика излучения.Цель достигается тем, что в дат чик излучения, содержащий оптически связанные фокусирующий элемент в ви де голограммы и детектор излучения,У 8введена прозрачная плоскопараллельная пластина, при этом детектор уста. новлен на торце пластины, а голограмма размещена на поверхности пластины и выполнена с полным внутренним стра. жением.На чертеже показан датчик излучеНия, общий вид.Датчик имеет прозрачную пластину 1, на поверхности которой расположена голограмма 2; На торце пластины 1 установлен детектор излучения 3 с экраном 4,При попадании излучения на датчик на голограмме 2 дифрагирует излучение в заданной области длин волн и входит в пластину 1 под углом полного внутреннего отражения в направле. нии детектора 3. Благодаря этому дифрагированная часть излучения распространяется внутри .пластины 1 и попадает на детектор 3. Недифрагированная часть излучения проходит через пластину 1 и не попадает на детектор 3. Экран 4 предотвращает попа. дание какого-либо излучения на боковые и тыльную поверхность детектора.Требуемые параметры голограммы,такие как шаг дифракционной решетки и пространственная конфигурация зарегистрированных изофазных поверхностей, задаются в процессе изготовления следующим образом. В зависимос ти от ширины и длин волн измеряемой датчиком области спектра по,известным формулам выбирают толщину наносимого на пластину 1 светочувствительного слоя, в котором должна создаваться дифракционная решетка голограммы, длину волны источника коге- .рентного излучения и угол между опорным и предметным пучками когерентного излучения. В процессе регистрации голограммы геометрическую структуру опорного пучка выбирают подобной геометрической структуре измеряемого излучения. Например, если датчик предназначен для спектральных измерений солнечного излучения, то опорный пучок выбирают коллимированным и направляют по нормали к поверхности пластины 1. Предметный пучок вводят в светочувствительный слой и пластину под углом полного внутреннего .отражения в направлении детектора 4, например, посредством вспомогательной приз.мы и имерсионной жидкости. Детектор 3 крепится к торцу пластины 1, наприфилиал ШШ "Патент", г, Ужгород,ул.Проектная, 4 мер с помощью клея с соответствующими оптическими характеристиками (непоказано) .Возможны различные варианты исполнения датчика излучения. Целесообразно использовать голограмму объемноготипа, дифракционная эффективностькоторой доходит до 1007В изображенном на чертеже варианте пластина 1 выполнена плоскопарал Олельной.и на ее верхней поверхностирасположена голограмма 2 пропускающего типа. Для обеспечения распространения измеряемого излучения внутрипластины объемная голограмма выполняется неоднородной в направлениираспространения излучения, что приводит к неоднородной угловой селективности объемной голограммь 1.В процессе работы датчика излучения луч дифрагирует на голограмме 2,входит в пластину 1 под углом полного внутреннего отражения, отражается,от нижней поверхности пластины 1,затем претерпевает полное внутреннее д.отражение на границе раздела голограмма - воздух и, не дифрагируя на .голограмме благодаря другой угловойселективности объемной голограммы вэтой точке по сравнению с точкой входа луча в голограмму 2, распространи.ется к детектору излучения 3.В другом варианте датчика излучения, голограмма расположена на нижней поверхности прозрачной пластины,и выполнена в виде голограммы отражательного типа (не показана) . Приэтом измеряемая область излученияуже, чем в нервом варианте из-за другой спектральной селективности отражательной голограммы.Объем изобретения не. ограничиваетфся приведенными вариантами исполне-,ния датчика излучения,Параметры голограммы и пластинымогут быть выбраны также таким образомчтобы дифрагированное излучениепри распространении к детектору пре,терпевало полное внутреннее отражение на границах раздела пластины -воздух и пластины - голограмма. Этоможет быть достигнуто, путем соответствующего увеличения .показателя 4преломления .материала пластины в на 1 правлении распространения дифрагиро.- ванного излучения.Кроме того, предлагаемый датчик: излучения может измерять плотность потока излучения одновременно в более чем .одной области спектра. Например, для измерений в двух областях спектра в дополнение к показанной на чер теже конструкции нижнюю поверхность пластины 1 снабжают отражательной голограммой, а на свободный торец пластины устанавливают второй детектор излучения, причем отражательная голограмма вьцеляет и направляет на второй детектор другую область спект. ра по сравнению с расположенной на верхней поверхности пластины 1 пропускающей голограммой.Голограмма для датчика излучения может быть выполнена состоящей из более чем одной дифракционных решеток, образованных от источников коге - рентного излучения с различными дли", нами волн. В процессе работы датчика излучения на каждой такой дифракционной решетке выделяется соответ-, ствующая область спектра.Для расширения угла обзора датчика излучения голограмму целесообразно выполнить состоящей из более чем одной дифракционных решеток, образованных от одного источника когерентного излучения с различными угла. ми наклона опорного пучка. Такой датчик, предназначенный, например, для измерений солнечного излучения, может оставаться неподвижным при движении Солнца. Предлагаемый. датчик излучения за счет предотвращения попадания излучения нулевого и высших порядков на детектор обеспечивает по сравнению с известным датчиком повышение чувствительности на 20-25 .Датчик излучения конструктивно прост и компактен. Он позволяет осу ществлять измерения в области длин волн шириной от долей нанометра до сотен нанометров в различных участках спектра излученин, что расширяет область его применения.