Теневое устройство

/45 1)5 6 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АНИЕ И ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Изобретение относится,к оптическим приборам, в частности к устройствам для исследования оптических неоднородностей в прозрачных газах и жидкостях. Целью изо бретения является увеличейие чувствитель 5. Корлев, Э, И. Красовельство СССРИ 21/41, 1984. невые методы. МНа 1695186 А ности, Устройство с токоллимационного дополнительно межд ективом 4 и автокол б введен оптический одной его грани све тием; рабочая пове щей диафрагмы 7 выполнена в виде зе положенной вдоль рагмы, а на ос поверхности нанес крытие. Для образо используется одно световой диафрагмь кальной плоскости к тива 4. 1 ил,остоит из теневого авустроиства, в которое у коллимационным обълимационным зеркалом клин 5 с нанесенным на тоделительным покрырхность визуализируютеневого устройства ркальной полоски, расрабочей кромки диафтальную. часть ее ено черное матовое пования теневой картины из ряда изображений 3, образованных в фооллимационного объекИзобретение относится к техническойфизике, в частности к области приборостроения, и может быть использовано при изучении оптических неоднородностей в аэрои гидродинамике,Цель изобретения - увеличение чувствительности.На чертеже приведен пример конкретного выполнения оптической схемы предложенного устройства,Теневое устройство содержит источник1 света, конденсатор 2, световую диафрагму(СД) 3, коллимационный объектив 4, оптиче, ский клин 5, автоколлимационное (АК) зеркало 6, визуализирующую диафрагму 7 ипроекционный объектив 8, Ребро клина па, раллельно рабочей кромке визуализирующей диафрагмы, одна из его граней,обращенная к автоколлимационному зеркалу, параллельна зеркалу, на второй гранинанесено светоделительное покрытие сосредним коэффициентом зеркального отражения в рабочей области спектра р=0,6,рабочий участок поверхности визуализирующей диафрагмы в форме полоски с нанесенным на нее зеркальным покрытиемрасположен вдоль ее рабочей кромки, наостальной части поверхности нанесено черное матовое покрытие, преломляющий уголклина а определяется соотношением,ап 1где б - проекция ширины зеркальногоучастка визуализирующей диафрагмы нафокальную плоскость коллимационногообъектива, равная ширине изображениясветовой диафрагмы с учетом кружка рассеяния коллимационного объектива;1 - фокусное расстояние коллимационного обьектива;и - показатель преломления стекла кли. Устройство работает следующим образом,Изображение светящегося тела источника 1 света с помощью конденсатора 2 формируется в плоскости СД 3, расположенной в фокальной плоскости коллимационного объектива 4, Световой пучок, исходящий из СД 3 и заполняющий аперту. ру коллимационного объектива 4, проходит далее в виде коллимированного пучка и падает на светоделительное покрытие клина 5, где делится на две части. Далее часть его, прошедшая через клин, падает в виде коллимированного пучка на АК-зеркало и, отразившись от него, возвращается на светоделительне покрытие, где снова делится на две части. Часть пучка, прошедшая через 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 светоделительное покрытие и объектив 4, образует в фокальной плоскости, где расположена кромка визуализирующей диафрагмы, изображение СД первого порядка. Вторая часть пучка, отраженная от зеркальной поверхности светоделительного покрытия в сторону АК-зеркала, в виде коллимированного пучка, составляющего малый угол с распространяющимся в том же направлении первым пучком, падает на АК- зеркало и после отражения от него возвращается на светоделительное покрытие и т.д. При этом после каждого последующего падения коллимированного пучка на светоделительное покрытие часть света проходит через него и далее через обьектив 4, образуя в его фокальной плоскости ряд изображений СД с последовательно убывающей яркостью, Каждое К-фе изображение СД образуется световым пучком 2 К раз прошедшим через исследуемый объем, и каждое соответствующее теневое изображение, которое может быть ими образовано, отличается по контрасту визуализируемых неоднородностей от аналогичных изображений, которые могут быть образованы пучками, прошедшими через исследуемый объем иное число раз.Яркость каждого теневого иэображения (в фоновой его части), образованного от пучка следующего порядка, ниже предыдущего в К= р р 1 т тср раз за счет уменьшения яркости светового пучка при отражении от светоделительного покрытия с коэффициентом отражения р и от АК-зеркала с коэффициентом отражения р 1, а также из-за поглощения в клине с коэффициентом пропускания т и в исследуемой среде, находящейся между клином и АК-зеркалом с коэффициентом пропускания г,р.Образованные в фокальной плоскости объектива 4 раздельно расположенные изображения СД находятся на расстояниях друг от друга, определяемых величиной угла а клина 5, С уменьшением а изображения сближаются. При этом теневое устройство приобретает большую разрешающую способность, приближающуюся к максимально возможной. Поэтому оптимальнцм значением угла а является такая наименьшая его величина, при которой при любом положении визуализирующей диафрагмы относительно изображения СД й-го порядка в теневом изображении не присутствует излучение от Й-го и 8+1-го пучков. Для реализации в устройстве максимальной разрешающей способности проекция б ширины зеркального участка визуализирующей диафрагмы на фокаль1695186 теневого изображения при увеличении К на единицу и определяется достаточностью уровня освещенности для работы со свето- преобразователем, который сочленяется с предложенным устройством или для визуального наблюдения,Составитель В. ВарнавскийТехред М.Моргентал Корректор Н, Король Редактор М, Келемеш Заказ 4157 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 ную плоскость объектива 4 должна быть выбрана минимальной, равной размеру изображения СД, При этом зеркальный рабочийучасток визуализирующей диафрагмы вформе полоски расположен вдоль ее рабочей 5кромки, на остальной части поверхности визуализирующей диафрагмы наносится черное матовое покрытие,Величина угла а клина при таких требованиях определена выражением 10) ба)т,игде 1 - фокусное расстояние объектива 4;и - показатель преломления стекла клина, 15Грань клина, обращенная к АК-зеркалу,параллельна плоскости зеркала, чтобы приизменении среднего показателя преломления исследуемой среды, которая располагается между клином и АК-зеркалом, не 20происходило бы изменение режима работыустройства за счет смещения изображенияСД относительно кромки визуализирующейдиафрагмы.Коэффициент отражения светоделительного покрытия рассчитывается с учетомтребования получения максимального светового потока в К-м пучке.Для образованиятеневой картины используется оптимально выбранный пучок 30световых лучей, выделенный из ряда пучков, образованных клином 5 с полупрозрачным покрытием, Этот пучок имеетповышенный контраст в изображении неоднородностей за счет многократного прохождения света через исследуемый объем и,следовательно, повышенную чувствительность посравнению с пучком 1-го порядка.Выбор конкретного К-го пучка связан с учетом существенного убывания освещенности 40 Формула изобретения Теневое устройство, содержащее источник света и расположенные по ходу его лучз конденсатор, световую диафрагму, колли- мационный объектив, автоколлимационное зеркало, визуализирующую диафрагму и проекционный объектив, е 1 л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью увеличения чувствительности, в него дополнительно введен оптический клин, расположенный между коллимационным объективом и автоколлимационным зеркалом так, что ребро клина параллельно рабочей кромке визуализирующей диафрагмы, одна грань клина обращена к автоколлимационному зеркалу и параллельна этому зеркалу, а на другой грани нанесено светоделительное покрытие с коэффициентом отражения в рабочей области спектра р = 0,06, отражающий участок поверхности визуализирующей диафрагмы в виде полоски расположен вдоль ее рабочей кромки, на остальной части поверхности нанесено черное матовое покрытие, угол клина выбран в соответствии с соотношенийем а- где д - пооекция ширины отиражающего участка визуализирующей диафрагмы на фокальную плоскость коллимациочного объектива, равная ширине изображения световой диафрагмы, фокусное расстояние коллимационного объектива; и - показатегь преломления материала клина,