Теневой прибор

рцвШ 20 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических(45) Дата опубликования описания 07,03.8154) ТЕНЕВОЙ ПРИБОР Изобретение относится к оптическим приборам и может быть применено для изучения оптических неоднородностей в прозрачных средах (газовых течениях, жидкостях, тепловых потоках, процессах горения 5 и т, д.).Известен теневой прибор, содержащий источник света, коллимирующий и приемный объективы, теневой нож и экран 1.Наиболее близким техническим решением 10 к изобретению является теневой прибор, применяемый для качественного и количественного исследования фазовых объектов теневыми методами, содержащий источник света, осветительную систему, коллиматор ный и приемный объективы, регистрирующую систему. Чувствительность теневых приборов зависит в большой степени от оптических характеристик (фокусных расстояний и аберраций) коллиматорного и 20 приемного объективов. Этими же параметрами определяется класс объектов, исследуемых с помощью конкретного теневого прибора, а также точность проводимых измерений 2, 25Улучшение аберрационного качества теневых приборов, повышающее точность измерений, достигается путем использования многоэлементных объективов и определенного взаимного их расположения (напри мер, по 2-образной схеме), что приводит к усложнению всей конструкции прибора. Увеличение фокусного расстояния основных объективов, также обеспечивающее повышение чувствительности, а значит и точности измерений ведет к ограничению класса исследуемых объектов (в частности, за счет грубых неоднородностей), Использование в известных теневых приборах объективов с переменным фокусным расстоянием практически невозможно ввиду сложности исполнения.Недостатками известных теневых приборов являются ограниченный класс исследуемых объектов, недостаточная точность измерений и сложность конструкции.Целью изобретения является расширение класса исследуемых объектов, повышение точности измерений и упрощение конструкции.Поставленная цель достигается тем, что в известном теневом приборе, содержащем установленные последовательно осветительную систему с источником монохроматического излучения, коллиматорный и приемный объективы и регистрирующую систему, коллиматорный и приемный объективы выполнены в виде фокусирующих голограммных оптических элементов и установлены с возможностью перемещения вдоль геомет55 60 05 рической оси прибора и поворота вокруг осей, перпендикулярных плоскости главного сечения объективов и проходящих через центры коллиматорного и приемного объективов соответственно, осветительная и регистрирующая системы установлены с воз. можностью поворота вокруг осей, параллельных осям поворота обьективов и проходящих через передний фокус коллиматорного объектива и задний фокус приемного объектива, а источник излучения выполнен с возможностью регулирования частоты излучения.Лберрационное качество голограммных объективов зависит от условий голографирования и восстановления и может быть близким к идеальному при идентичности или оптимальном соотношении этих условий. При этом голограммный объектив может быть выполнен на плоской пластине небольшой толщины и имеет простую конструкцию, Фокусное расстояние голограмм- ного оптического элемента определяется величиной 1;, = , где ;,. - фокусное рас -зстояние, заданное при его регистрации;вр= -- отношение длин волн, используеа мых при восстановлении и записи элемента,Таким образом, объектив теневого прибора, выполненный в виде голограммного фокусирующего оптического элемента, имеет переменное фокусное расстояние. Регистрация голограммного элемента в коротковолновой области спектра обеспечит максимальную чувствительность измерений при работе теневого прибора в этой же области: идентичность условий регистрации и восстановления позволит обеспечить высокое аберрационное качество теневого прибора. Фокусное расстояние объектива при записи может быть выбрано любым. Значение угла отклонения лучей фазовым объектом и фокусное расстояние голограммного объектива с уменьшением длины волны источника света возрастает. Смещение частоты излучения в длинноволновую область спектра приводит к уменьшению фокусных расстояний коллиматорного и приемного объективов, чем обеспечивается возможность исследования фазовых объектов, вызывающих значительные отклонения лучей (грубых неоднородностей),На чертеже приведена оптическая схема теневого прибора на основе голограммных объективов,Теневой прибор содержит когерентный источник 1 монохроматического излучения с регулируемой частотой излучения, осветительную систему 2, голограммный коллиматорный объектив 3, голограммный приемный объектив 4 и регистрирующую систе 1 О 15 20 25 30 ЗЗ 40 45 50 му 5. Исследуемый объект на чертеже не показан.Прибор работает следующим образом.Излучение определенной длины волны от источника 1 осветительной системой 2 направляется расходящимся пучком в коллиматорный объектив 3, преобразуется им в параллельный пучок и фокусируется приемным объективом 4. 1 егистрирующая система формирует изображение объекта и теневой картины.После перестройки частоты излучения коллиматорный и приемный объективы перемещаются вдоль геометрической оси приоора в противоположных направлениях наЛ Ь - 1)расстояние д= з 1 и поворачиваются1 А- "зЬ - 1)на углы +. (-1-) у -соответственно, при этом осветительная и регистрирующая системы поворачиваются на углы ()2 у (аз - угол между осевыми лучами световых пучков при записи голограммного оптического элемента), При этом достигается максимальная дифракционная эффективность голограммных объективов для перестроенной частоты излучения.Таким образом, выполнение коллиматорного и приемного объективов теневого прибора в виде голограммных оптических элементов и использование источника света с регулируемой частотой излучения позволит при необходимости произвольно менять чувствительность теневого прибора посредством изменения фокусных расстояний объективов, не снижая энергетических характеристик прибора. Это достигается поворотом голограммных объективов, осветительной и приемной систем. Расширяется класс исследуемых объектов.Сохранение условий зависи и эксплуатации голограммных оптических элементов позволяет формировать световые волны, близкие к идеальным. Это приводит к повышению точности измерений.Формирование световых пучков при записи голограммных объективов с учетом построения оптимальной оптической схемы и конструкции теневого прибора позволит создавать высококачественные теневые приборы, отличающиеся простотой конструкции и удобством эксплуатации. Формула изобретенияТеневой прибор, содержащий установленные последовательно осветительную систему с источником монохроматического излучения, коллиматорный и приемный объективы и регистрирующую систему, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения класса исследуемых объектов, повышения точности измерений и упрощения конструкции, коллнматорный и приемный объективы выполнены в виде фокусирующих голо811120 Составигслн . Клезцоваактор О. Филиниова Тсхред О. Павлова Корректор О. Тюрин 3 аказ 359/12 Изд. Л"в 185 Тираж 91 НГ 10 Поиск Государе венного комитета СССР ио делам113035, Москва, Ж, Ра,шскаа иао., д П дисиос зоорстсиий и огкрыти 11 15 тинографнв, нр. Сапунова, и граммных оптических элементов и установлены с возможностью перемещения вдоль геометрической оси прибора и гозорота вокруг осей, перпендикулярных плоскости главного сечения объективов и проходящих через центры коллиматорного и приемного объективов соответственно, осветительная и регистрирующая системы установлены с возможностью поворота вокруг осей, параллельных осям поворота объективов и проходящих через передний фокус коллиматорного объектива и задний фокус приемногообъектива, а источник излучения выполненс возмо 1 ностью рег, пирования частоты излучения.11 сточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бекетова А. К, и др. Голографическаяинтерферометрия фазовых объектов. Л.,Наука, 1979, с. 9 - 10,10 2. Васильев Л. А. Теневые методы. Л.,Наука, 1968, с. 14 - 21 (прототип).