Многоэлементный пироэлектрический приемник излучения

Союз Советскик Социалнстически к Республик(51)М. Кл.з С 01 3 5/10 Государствеииый комитет СССР ио делам изобретеиий и открытий(088.8) Дата опубликования описания 071280(71) Заявитель Опытное производство при Институте физики АН Украинской ССР(54) МНОГОЭЛЕМЕНТНЫЙ ПИРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИЕМНИК ИЗЛУЧЕНИЯИзобретение относится к конструк-, циям пирометров с электрическими детекторами излучения и может быть использовано для измерения характеристик лазерного излучения в диапазо не длин волн 0,4-50 мкм.Для исследования распределения энергии по сечению потока излучения лазера необходимы устройства, способные зарегистрировать картину рас пределения энергии. Для этой цели используют многоэлементные приемники инфракрасного излучения 11 . Приемник излучения содержит плоские .чувствительные элементы (термопары) в ви де диска, собранные в кассетах и образующие плоскую решетку 10 х 10 элементов с шагом 12 мм. О распределении энергии в поперечном сечении пучка излучения судят по степени нагрева 2 О термопар, осуществляющих преобразование энергии соответствующей части сечения пучка излучения в электрический сигнал.К недостаткам этого устройстВа 25 следует отнести большую потерю информации при измерении неравномерного распределения энергии в сечении пучка из-за плохого использования приемной площадки (32) и, следова ртельно, большую погрешность регистрации картины распределения. Крометого, время между двумя последовательными измерениями составляет дляуказанного устройства 10 мин, что непозволяет измерять импульсно модулированный поток и флуктуации диаграммы оси направленности лазерного пучкае Ближайшим техническим решением к изобретению является мозаичный пироэлектрический приемник излучения (2(. Приемник содержит плоские пирсэлементы, собранные в колонки и ряды приемной площадки и приклеенные к общей подложке. Пироэлементы содержат слой пироактивного материала; покрытый по всей площади с двух сторон электродами, причем поверхность электродов, обращенная к источнику излучения зачернена. Перед приемной площацкой установлено защитное окно из германия, При попацании излучения на пироэлементы между электродами возникает разность электрических потенциалов (пироэффект), пропорциональная энергии излучения, Электрический сигнал затем поступает в электронную схему,Однако такая конструкция многоэлементного пироэлектрического приемника не лишена упомянутого вышенедостатка - большой потери информации при измерении неравномерного распределения энергии в сечении пучкаизлучения.5Это вызвано ударным возбуждением(пьезоэффект) пирокерамики, котороепередается соседним пироприемникам,имеющим одинаковые резонансные час- .,тоты, через элементы конструкции(подложку), При попадании различныхуровней энергии (максимальной и минимальной) одновременно на 2 соседниепироэлементы, приемник не может ихзарегистрировать (картина распределения энергии по сечению пучка получается размытой), потерей части информации о поступающем излучениииз-за диффузного отражения от плоскихэлементов; наличием паразитных ем- щкостных связей, образованных электродами соседних пироэлементов приоблучении кратковременными импульсами; селективным поглощением излучения входным окном; наличием чернящего покрытия, снижающее быстродействие и локальную плотность потокаизлучения.Целью изобретения является устранение указанных недостатков, т.е.увеличение энергетической разрешающей способности пироприемника.Поставленная цель достигаетсятем, что в приемнике излучения.приемная площадка содержит набор диэлектрических металлизированных уп- З 5ругих лент, закрепленных обоими концами металлизированной поверхности вП-образном держателе, между которымиустановлены полостные клинообразныепироэлементы, причем диэлектрическая 4 Оповерхность лент примыкает к рабочимграням пироэлементов,Предлагаемый приемник позволитрасширить энергетический диапазонпринимаемых сигналов, устранить емкостную связь между элементами (площади рабочих электродов намногоменьше рабочей поверхности60 раз),повысить разрешающую способность устройства к регистрации различных уровней энергии пучка, что особенно необходимо при измерении пространственно-временных и энергетических характеристик лазеров с широким сечениемпучков, в которых отношение падающихэнергий на два соседних приемника 55может достигать 10 раз,На фиг, 1 изображен многоэлементный пироэлектрический приемник, общий вид, на фиг. 2 - колонка пироэлементов, закрепленных в П-образном Ядержателе, аксонометрия.Многоэлементный пироэлектрический приемник излучения содержит пироэлементы 1, собранные в колонки иряды приемной площадки. Каждый пирс элемент выполнен из равномерно поляризованной пироактивной керамики титаната бария в виде полого клина. Напередней кромке пироэлементов размещены электроды 2, электрически связанные между собой. Вторые электроды 3, индивидуальные для каждогопироэлемента, расположены с тыльнойстороны приемной площадки и подключены к соответствующим усилителям.Каждая колонка пироэлементов установлена между параллельными упругими лентами 4 (например, из металлизированной стеклолакоткани),предварительно растянутыми вдоль волокон исжимаемыми в П-образном держателе 5при помощи планки 6. С противоположной стороны держателя укреплены усилители 7, по одному для каждого лироэлемента.Колонка пироэлементов установленас симметричным зазором относительноП-образного держателя.Работает многоэлементный пироэлектрический приемник излучения следующимобразом,Поток излучения попадает на приемную площадку пироэлемента 1 и далеена рабочие грани, Излучение вызываетнагрев и местное разориентированиечасти электрических диполей в пироактивном материале, что вызывает появление электрических зарядов в результате нарушения равновесного состояния диполей. Ударное возбуждениепироэлемента гасится диэлектрическимиупругими лентами. Электрическая емкостная связь между элементами устраняется металлизацией ленты, служащейэкраном. Полученный электрическийсигнал от электродов 2, 3 поступаетв усилитель, а затем в схему регистрации.Разрешающая способность устройства - регистрация в пучке двух уровней энергии составляет величину 10раз. Быстродействие 10 В сек. Максимальная плотность получения 3 Дж/см 2.Использование устройства позволило провести исследования пространственных энергетических и временныххарактеристик излучения лазеров винфракрасной области спектра. Ис- фпользование инерционных термопарныхмногоэлементных приемников (измерение энергии) и охлаждаемого фотодетектора (определение постоянной времени) приводит к тому, что пространственные и временные характеристикиизмеряются двумя приборами, что всвою очередь приводит к увеличениювремени измерения и возрастанию суммарной погрешности. Таким образом,использование изобретения позволитсократить количество приборов и времяизмерения,Формула изобретенияМногоэлементный пироэлектрическийприемник излучения, содержащий пиро785 б 59 Составитель В. Петуховедактор Н. Тимонина Техред С,Мигунова Корректор И. Хуска 27/42 Тираж 713 По ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открыти 113035, Москва, Ж, Раушская набЗаказ исно 4/5 ПП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Фили элементы, собранные в плоскую приемную площадку, и держатель, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюувеличения энергетической разрешаю 1 щей способности, приемная площадкасодержит набор диэлектрических металлизированных упругих лент, закрепленных обоими концами в держателе,имеющем металлизированную поверхностьмежду которыми установлены полостныеклинообразные пироэлементы, причемдиэлектрическая поверхность лент примыкает к рабочим граням пироэлементов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. "Фотоэлектрические измерения и их метрологическое обеспечение". Тезисы докладов и ВНИИ оптико-физических измерений, 1974, с.1382, Буркин А. И., Сумев А. А, "Мозаичный пироэлектрический приемник излучения". Сб. Тепловые приемнику излучения. Государственный ордена Ленина оптический институтим, С, И, Вавилова, Л., 1974, с.100- 104 (прототип).