Устройство для визуализации инфракрасного излучения

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено. 27, 03. 81 (21 ) 3 293401/18-21 Сфез СоветскикСоциалистическихРеспублик п 1993360 1) М, Кд.з Н 01 Ю 31/49 с присоединением заявки Йо ГосударствеииыЯ комитет СССР по дедам изобретеииЯ и открытиЯ(331 УДК 6 21, 383.811 (088. 8) Опубликовано 3001.83. Бюллетень М 4 Дата опубликования описания 3001;83 Е.Б. Шелемин, А,К, Балыгин и А.К. Семенов(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИ ЯИзобретение относится к техничес 1 кой физике, точнее к средствам для визуализации инфракрасного (ИК) излучения, и может быть использовано для регистрации распределения плотности мощности излучения и энергии в пучках когерентного излученияИзвестно устройство для визуализации ИК излучения, содержащее поглощающую пленку с нанесенным на нее слоем теплочувствительного люминофора, обращенное поверхностью пленки к исследуемому излучению 1).Недостатками данного устройства являются низкие значения допустимой мощности ИК излучения, низкое пространственное разрешение и невозмакность работы в проходном режиме.Известно также устройство для визуализации ИК излучения, содержащее элемент преобразования ИК излучения в видимое, выполненный в виде частиц , кристаллофосфора на основе ЕпЯ, частично прозрачных для исследуемого излучения, нанесенных на подложку, установленную в пучок исследуемого из.лучения (21.Недостатками указанного устройства являются относительно небольшие значения плотностей мощности и энергии в визуализируемых пучках излученияи невозможность обеспечения проходного режима работы.5Цель изобретения - расширение динамического диапазона и функциональ"ных возможностей устройства.Укаэанная цель достигается.тем,что в устройстве для визуализации ИКизлучения, содержащем элемент преобразования ИК излучения в видимое, элемент преобразования ИК излучения выполнен в виде,по крайней мере, одной горелки с плоским пламенем, снабженнойформирователем пламени и расположенной под углом к оси излучения.Количество горелок определяетсятребуемым количеством визуализируемюхсечений. 20На чертеже схематически показанопредлагаемое устройство.Устройство содержит источник 1 ко"герентного излучения, оптическую фор" мирующую систему 2, систему горелок.3, регулятор 4 интенсивности горения и источник 5 горючего. Система горелок 3, регулятор 4 интенсивности горения и источник 5 горючего пневматически связаны между собой с помощью трубопроводов. Непосредственным эле993360 дФ аа Устройство для визуализации инфра 65 красного излучения, содержащее элеРиал =4 ЕТс ьТ,ментом .преобразования ИК излученияв видимое является пламя 6 горелок 3.Горелки 3 снабжены формирователями 7 пламени б и отверстиями для подачи окислителя (воздуха). Горелки 3расположены на пути оптического иэлучения таким образом, что пламя б перекрывает область пучка оптическогоизлучения.Формирователи 7 пламени б имеютплоскую Форму (прямоугольник) и рас Ополагаются под углом к оси излучения.Система горелок 3 может быть. расположена вдоль оси пучка излучения источ"ника 1 и, таким образом, может бытьвизуализирована каустика в областифокуса оптической формирующей системы 2.В качестве горючего могут бытьиспользованы углеводородосодержащиевещества: гаэ, жидкость или твердоевещество . При визуализации результат(распределение, мощности или энергииисследуемого излучения) может бытьзафиксирован, например, с помощьюфото-или кинокамеры,Устройство работает следующим образом,Горючее (например газ),из источника 5 горючего попадает в системугорелок 3 через связующие трубопроводы и регуляторы 4 интенсивности ЭОгорения, воспламеняют его на выходеформирователя 7 пламени 6. Формирователи 7 создают устойчивую зону горения пламени б, температуру 35 которого Т устанавливают регулятором 4 интенсивности горения, Излучение ИК диапазона подают от источника 1 через оптическую формирующую систему 2 в зону пламени б, образующе О гося на выходе формирователей 7, установленных вдоль оси пучка излучения под углом к оси пучка излучения. В зоне пламени б(в сечениях пучка когерентного излучения) образуются свелые пятна, распределение яркости в которых соответствует распределению: плотности мощности или энергии в пучке излучения. При этом основная часть исследуемого излучения.источника 1 (до 95).проходит через пламя 5 О и направляется на рабочую нагрузку, чем обеспечивается проходной режим измерений. Визуализация структуры пучка когерентного излучения в зоне пламени 6 в предлагаемом устройстве 55 возможна по следующей причине: на несгоревшие участки углерода-сажи, имеющие температуру соответствующей зоны пламени Т воздействует ИК изолучение, вызывающее дополнительный 60 нагрев частиц сажи на температуру дТ. При этом яркость сечения частиц дРиопределяется из соотношения где б - постоянная Больцмана -5,6Х 10Вт/ам граДА;ЬТ - величина, пропорциональнаяплотностй мощности когерентного излучения.Для единицы обЪема области свечения АРиьл пропорциональна,(И 0 Ми(г)йг,где 0 (г) - эффективное свечение площади частицы (при сферических частицах б(г)4(Сг );и (г) - функция распределениячастиц по размерам.Динамический диапазон визуалйзации определяется следующим соотно- шением.О тп-та. т)ф 5 где То - температура пламени;Ти - температура испарения углерода.При Т= 6000 К и Т, = 600 К Р=10Пространственное разрешение при визуализации определяется как размерами частиц, так и скоростями их движения в пламени. Дня частиц Й = 10-УГ 10см скорость составляет от 10 до 10 линий на 1 мм. Время прогрева частицы где а в . коэффициент температуропроводности.При с 1 10 см б 10 с,Устройство может быть использовано при работе как с непрерывным, таки с импульсным излучением с использованием соответствующих средств регистрации: Фото- и кинокамер и т.п.В настоящее, время изготовлен и ис.пытан макет устройства для визуализации ИК излучения с использованиемпламени в качестве визуализатора.Пламя генерируют газовой горелкой срегулятором интенсивности и источником горючего, температура пламениТо 1000 КВиэуалиэируют излучение Л =10,6 мкмгазового лазера типа ЛГ. Плотность мощности в предлагаемом устройстве в зоне каустики 1-10 10 Вт/см,в то время как в известном йредельнодопустимая мощность непрерывного иэ -лучения не превышает. 10 Вт/смИзобретение может быть исполЬзовано в физических исследованиях и промышленности для контроля распределения плотности мощности и энергии впучках импульсного и непрерывногокогерентных излучений,Формула изобретения(оррект писное аказ 491/7 Тираж 701 ВНИИПИ Государственно по делам изобретени 13035, Москва, 7-35, Ракомитета ССи открытийская наб., д лиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. П ктная,мент преобразования инфракрасного излучения в видимое, о т л и ч а ющ е е,с я.тем, что, с целыд расширения динамического диапазона и функциональных возможностей, элемент преббразования инфракрасного излуче ния выполнен в виде, по крайней мере, одной горелки с плоскимпламенем, . снабженной формирователем пламени и расположенной под углом к оси излучения.ИсточникиинформациР,. 0 принятые во вниманиепри экспертизе 1. Клюкнн Л,М, и Ключников В.М.Параметры люминесцентных экранов,предназначенных для термографии приразличных режимах облучения. - фКван-товая электроника 1 ф, 3, 9 5, 1976,с. 21-25. 2. Бажулин А.П. и др. Получение видимого изображения ИК, СВЧ изЛученнй с помощью термочувствительных люминофоров, Препринт В 68,ФИАН СССР, 1975 (прототип).