Инфракрасный микроскоп

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик оо 980043(23) Приоритет -Опубликовано 071232 Бюллетень М 45Дата опубликования описания 1012,82 ром.кл. С 02 В 21/Об Государственный нокнтет СССР по делам нзобретеннй н открцтнй(54) ИНФРАКРАСНЫЙ МИКРОСКОП Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть ис.пользовано для определения распределения температуры по поверхности объекта 5(микрообъекта) .Известен инфракрасный микроскоп, содержащий оптическую систему и приемник излучения, в качестве которого используется электронно-оптический пре Ообразователь, установленные по ходуизлучения от объекта, а также источник подсветки объекта и устройствообработки электрического сигнала,подключенное к выходу приемника излучения 11,Недостатком такого устройства является низкое пространственное разрешение, определяемое диапазоном спектральной чувствительности приемникаизлучения и разрешающей способностью оптической системы на рабочейдлине волны,Наиболее близким к предлагаемомпо своей технической сущности является инфракрасный микроскоп, содержащий источник подсветки объекта, пред.метный стол, оптическую систему иприемник излучения, расположенныепослеловательно по ходу излучения,а также систему сканирования и уст ройство обработки электрическогосигнала 12,Недостаток этого микроскопа заключается в его низкой разрешающейспособности.Цель изобретения - повышение разрешающей способности микроскопа приизмерении распределения температурыпо поверхности объекта.Поставленная цель достигаетсятем, что в инфракрасный микроскоп,содержащий источник подсветки объекта, предметный стол, оптическую систему и приемник излучения, расположенные последовательно по ходу излучения, а также систему сканированияи устройство обработки электрического сигнала, введены кювета, установленная на предметном столе и заполненная жидкой или газообразной средой, контактирующей с исследуемойповерхностью объекта и содержащейвзвесь инертных по отношению к среде и объекту частиц, оптическиесвойства которых отличны от оптических свойств среды, а также блок из-мерения уширения спектра сигнала,вход которого соединен с выходомприемника излучения, а выход - совходом устройства обработки элект 980043рического сигнала, причем угол между осью излучения источника подсветки объекта и осью оптической системы отличен от 0 , но не прев 1 шаетОНа чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.Инфракрасный микроскоп содержитоптическую систему 1, приемник 2излучения, источник 3 подсветки объекта, устройство 4 обработки электрического сигнала, объект 5, жидкую или газообразную среду со взвесью частиц б, целевую диафрагму 7,блок 8 измерения уширения спектрасигнала, блок 9 перемещения объекта,перемещающийся предметный стол 10, кювету 11,В инфракрасном микроскопе по ходуизлучения от объекта 5, установленного на перемещающемся столе 10, расположены жидкая или газообразная среда со вэвесью частиц б, оптическаясистема 1, щелевая диафрагма 7 и приемник 2 излучения. Указанные частицыинертны по отношению к среде и объекту, а их оптические свойства отличаются от оптических свойств среды.Выход приемника 2 излучения черезблок 8 измерения уширения спектра сигнала соединен с устройством 4 обработки электрического сигнала на второй вход которого подаются сигналыо перемещении объекта 5 блоком 9 перемещения объекта. Блок 9 перемещенияобъекта позволяет производить изменение положения объекта в двух взаимно 35перпендикулярных направлениях, Приэтом блок 9 перемещения объекта, связанный с перемсщающимся столом 10 ис устройством 4 обработки электрического сигнала, а также щелевая диафрагма 7 представляют собой системысканирования. Для увеличения помехоустойчивости результатов измерениямежду оптической системой 1 и приемником 2 излучения может быть введенузкополосный фильтр с шириной полосыпропускания, немногим большей, чем ширина спектрального диапазона, излуч .иия источника 3 подсветки. В качестве источника 3 подсветки может быть использован монохроматический источник, например, лазер УФ, либовидимого диапазона спектра излучения,Жидкая или газообразная среда олжна быть прозрачной для иэлучения источника 3 подсветки и иметь приемлемую вязкость в рабочем диапазоне температур. Размер частиц, находящихся во взвеси в жидкой или газообразной среде, может быть как больше длины волны излучения источника 3 подсветки, так и меньше ее.Перенос плоскости изображения на чувствительный слой приемника 2 излучения может быть осушествлеи также с помощьк волоконно-оптических элементов, Жидкая или газообразнаясреда со вэвееью частиц б и объектом5 помещены в кювету 11, выполненнуюпэ материала, прозрачного для излучения источника 3 подсветки. Применение кюветы 11 в некоторых случаяхпе обязательно, поскольку среда совзвесью частиц б может быть нанесенана микрообъект 5 в виде капли, т.е;с использованием свободного растекания по объекту 5.угол между осью излучения источника 3 подсветки и осью оптической системы 1,выбирается в зависимости отрешаемой задачи. При этом он отличенот 0, но не превышает 90 на чертеже указанный угол равен 90.Микроскоп работает следующим образом.Объект 5 помещают в кювету 11,заполненную жидкой или газообразнойсредой со взвесью частиц б, причемразмер частиц во взвеси равен 0,1 мкм,Излучение источника 3 подсветки фокусируется его оптической частью на приповерхностном слое жидкой или газообразной среды со взвесью частиц б. Это.излучение, рассеиваясь на частицахиэ взвеси, попадает через оптическуюсистему 1 и щелевую диафрагму 7 начувствительный слой приемника 2 излучения,Введение жидкой или газообразнойсреды со взвесью частиц б дает возможность проводить измерение распределения температуры на поверхностиобъекта 5 косвенным методом, обеспечивающим высокую разрешающую способ,ность, так как при таком методе измеряется измегение скорости броуновского движения частиц, пропорциональноераспределению абсолютной температурына поверхности объекта 5, Измерениеизменения скорости броуновского движения частиц осуществляется в блоке8 измерения уширения спектра сигнала, получаемого от приемника 2 излучения, поскольку указанное изменениескорости вызывает соответствующееуширение спектра источника подсветки 3. При этом в приемнике 2 излучения реализуется либо гетеродинный, либо гомодинный режим работы,а частота сигнала пропорциональнасредней скорости броуновского движения.частиц. Установка в плоскости изображения оптической системы 1 щелевой диаграгмы 7 совместно с использованием блока перемещения объекта 9 позволяет получать значения температуры по площади объекта 5 с высокой точностью, так как щелевая дифграгма 7 экранирует чувствительный слой приемника ст излучения соседних учасгков гВью ка , а бяок 9 перемещения поэояФлг "1 я.г980043 Формула изобретения ВПИИПИ Заказ 9354/36 Тираж 518 Подписно ичный.п ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектна но привязывать результаты иэмеренийк поверхности объекта 5,Макет инфракрасного микроскопабыл разработан, изготовлен и испытан на базе микроскопа МИИ, лазера ЛГи двухканального блокаизмерения уширения спектра сигналас параметрами ы 1=45 Гц, ы=620 Гц,Ью=0,5 Гц,лсо =2 Гц на уровне 0,7(и и о - частоты максимумов по 2лос пропускания соответственно перого и второго каналов). В качествевогнсреды использовалась дистиллирова -ная вода с частицами, изготовленными иэ латекса с размерами О,0 10,5 мкм. Величина регистрируемогоуширеирения в экспериментах составила10 , что соответствует чувствительности по изменению температуры наповерхности объекта 10-з К припространственном разрешении 2 мкм.Таким образом, благодаря применению косвенного метода измерения температуры в предлагаемом устройствепревзойден теоретически возможныйдля прямых методов предел разрешения, равный длине волны излучателя,т,е, 5 - 10 мкм для Т=ЗООК, чтопозволяет проводить анализ распределения температуры по поверхностиобъекта с высокой точностью. Инфракрасный микроскоп, содержащий источник подсветки объекта, предметный стоЛ, оптическую систему ьприемник излучения, расположенныепоследовательно по ходу излучения,а также систему сканиронания и устройство обработки электрического сигнала, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения разрешающейспособности микроскопа при измерениираспределения температуры по поверхности объекта, в него введены кювета,10 установленная на предметном столеи заполненная жидкой или газообразной средой, контактирующей с иссле 1 дуемой поверхностью объекта и содер"жащей взвесь инертных по отношению15 к среде и объекту частиц, оптическиесвойства которых отличны от оптичес"ких свойств среды, а также блок из. мерения уширения спектра сигнала,вход которого соединен с выходом приемника излучения, а выход - с входом20устройства обработки электрическогосигнала, причем угол между осью излучения источника подсветки объектаи осью оптической системы отличенот Оо,но не превышает 90.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.Таэа 1 аЯ. 1 иЬгагей М 1 сгоэсореапй 1 гэ Арр 11 саг.1 ои йо Мей 1 са 1 Пзе.Е 1 ес 1 гои 1 сз, Ч;34, 1961, п 41.2. Крылов К,И., Прокопенко В.Т.,Митрофанов А.С. Применение лазеровв машиностроении и приборостроенииЛ., "Машиностроение", 1978, с,191192 (прототип) .