Волоконно-оптический интроскоп

(51)5 ИС И ТЕН иборы. Каталог, Т.2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 21) 4843075/10(71) Государственный оптический институт им. С.И: Вавилова(56) 1, Оптические пр1966.2., Патент США М 3328594, кл, 6 02 В 5/14, 1967.3. Марков П.И, и др, Волоконно-оптические интроскопы.-Л., 1987. Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к оптическим приборам наблюдения невидимых объектов, находящихся в труднодоступных, удаленных зонах, внутри закрытых полостей, труб при нахождении оператора-наблюдателя снаружи.Известны приборы для просмотра внутренних поверхностей труб и закрытых труднодоступных полостей 111 и 21. В таких приборах используются различные варианты освещения рассматриваемой поверхности и вывода изображения. Для освещения, как правило. используются малогабаритные электрические лампочки накаливания, расположенные в дистальном конце прибора,Для вывода изображения в зависимости от длины прибора (от длины рассматриваемого канала) и от его диаметра (диаметра трубы) в приборе используют от 2 до 15-20 линзовых оборачивающих систем. Использование линзовых оборачивающих систем(57) Использование: интроскопия невидимых объектов, находящихся в зонах высокой интенсивности радиоактивного ионизирующего излучения. Сущность изобретения; в интроскопе в качестве источников излучения применены светодиоды ИК-диапазона. Для преобразования этого излучения в видимый свет на выходной торец волоконного жгута нанесен слой антистоксового люминофора. 4 з,п. ф-лы, 2 ил,ограничивает возможности изгибания прибора, т,е. просмотра изогнутых каналов или введения прибора в закрытую полость по. изогнутым каналам, а также ограничивает апертуру оптической системы.Для устранения этих недостатков освещение рассматриваемой поверхности может быть осуществлено от источника света, расположенного вне трубы или просматриваемой полости, Для введения света широко используются в различных вариантах гибкие волоконно-оптические жгуты. Применяются они и для вывода изображения из трубы или закрытой полости вместо линзовой системы.Наряду с указанными недостатками этих приборов основным недостатком является то, что все эти аналоги неприменимы для интроскопирования внутренних поверхностей труб или других закрытых полостей, содержащих радиоактивные вещества идругие источники ионизирующих излучений.В настоящее время разработаны и серийно выпускаются отечественной промышленностью эндоскопические и интроскопические приборы с гибкими волоконно-оптическими жгутами, используемыми и для введения света в закрытую полость и для вывода-извлечения изображения 3, Прибор состоит из наружного осветителя с источником электропитания, волоконного жгута для введения света в просматриваемую закрытую полость, дистального объектива, волоконного жгута для вывода изображения и проксимальной окулярной системы для рассматривания изображения, локализованного на проксимальном торце регулярного волоконного жгута. Прибор работает в видимой части спектра. Этот интроскоп является прототипом данного изобретения,Наиболее существенным недостатком всех известных интроскапов является то, что при работе в зоне с повышенным уровнем радиоактивного проникающего излучения светопропускание прибора резко уменьшается, В зависимости от вида радиоактивного излучения (гамма, гамма-нейтронное, электронное и др.), от поглощенной дозы, от марок стекол, использованных для изготовления волоконно-оптических жгутов и объектива, наведенная оптическая плотность может достигать 2-3 и более единиц, т,е, светопропускание прибора уменьшается до 1-0,1 О, и менее, При столь малых светопропусканиях прибора и ограниченной мощности осветителя из-за малой яркости изобракения практически полностью теряется возможность наблюдения,Следующим недостатком прототипа является громоздкость и большая масса осветителя, который к тому же питается от электросети, т,е, "привязан" к настенной розетке. Это практически полностью лишает возможности использования интроскопа в автономном режиме как ручного переносного прибора, для експлуатации которого было бы достаточно одного оператора, Фактически все зарубежные и отечественные интроскопы предназначены для стационарного использования, когда объект интроскопирования "доставляется" в дефектоскапическую лабораторию к интроскопу, который транспортабелен только впределах этой лаборатории, При необходимости обратной операции - доставка традиционных волоконных интроскопав к объекту контроля - требуется не менее двух операторав-интроскопистов. плюс к этому тем 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 или иным способом необходимо решить вопрос электропитания осветителя,Целью изобретения является обеспечение дистанционного интроскопирования объектов, находящихся в зонах с высоким уровнем радиоактивного излучения, а также уменьшение габаритов и массы волоконнооптического интроскопа, обеспечение его автономной эксплуатации и повышениеяркости визуализированного изображения. На фиг, 1 приведена принципиальная схема интроскопа с гетеродин ным усилением яркости; на фиг, 2 - с гетеродинным и электронно-оптическим усилением яркости (1 - объектив прибора, 2 - осветительный волоконно-оптический жгут, 3 - наблюдательный волоконно-оптический жгут, 4 - осветительные ИК-светодиоды (ИК-микролаэеры), 5 - слой антистоксового люминофора (АСЛ), 6 - параболическое зеркало, 7 - ИК-светодиоды (ИК-микролаэеры) для гетеродинного возбуждения, 8 - корпус-тубус прибора, 9- источникпитания ИК-светодиодов(например, типа РЦ), 10 - окуляр прибора, 11 - выключатель, 12 - микрообъектцв, 13 - электронно-оптический усилитель яркости (ЗОП).Интроскоп имеет волоконный канал- жгут 2. передающий излучение ИК-светодиадов 4 для ИК-освещения закрытой полостии обьектов интроскопирования в ней. Осветительные ИК-светодиоды 4 компактно с высокой плотностью расположены передвходным (проксимальным) торцом волоконного жгута 2,Осветительный жгут имеет кольцевое поперечное сечение и расположен концентрично относительно наблюдательного вола- конного жгута 3, что обеспечивает уменьшение поперечных габаритов волоконно-оптического интроскопа, монтак обоих волоконных жгутов в одном корпусе и осесимметричное ИК-освещение обьектав интроскапирования. ИК-изображение интроскопируемого объекта дистальным объективом 1 формируется на входном дистальном торце жгута 3 и передается наего выходной торец, на котором расположен слой 5 антистоксового люминофора,Окулярная система содержит микрообьектив 12 и параболическое зеркало 6, Навходе зеркала 6 по эпикольцевой части микрообъектива 12 компактно с высокой плотностью расположены ИК-светодиоды 7, ИК-излучение которых параболическим зеркалом 6 направляется на слой АСЛ 5, преимущественно, в среднюю рабочую зонуслоя, где локализовано переданное жгутом 3 изображение. В результате гетеродинноговозбуждения АСЛ ИК-изображение визуализируется и наблюдается через окуляр 10.Таким образом, излучение диодов 4 является сигнальным, а диодов 7 - накачкой,Электропитание ИК-светодиодов 4 и 7 осуществляется от микроаккумуляторов 9 (например, типа РЦ), расположенных на корпусе-тубусе 8 и имеющих общий включатель 11. Длина корпуса-тубуса 8 стандартная: 160 или 190 мм.Вместо ИК-светодиодов 4 и 7 в предлагаемом волоконно-оптическом интроскопе применимы микролазеры на основе гетеро- структур 1 пбаАзР/1 пР, отличающихся от светодиодов большей мощностью И К-излучения при тех же габаритах, Применительно к предложенному интроскопу важно и то, что современные микролазеры на основе различных гетероструктур имеют широкий набор по длинам волн - от 0,8 до 1,7 мкм,Визуализированное изображение интроскопированного обьекта локализовано на торце волоконного жгута 3. Микрообьектив 12 проецирует изображение на фотокатод электронно-оптического усилителя 13. Изображение на экране ЭОПа рассматривается .в окуляр 10.Формула изобретения 1. Волоконно-оптический интроскоп. содержащий оСветитель с источником излучения и световолоконные жгуты освещения и наблюдения, оптическую систему наблюдения выходного торца жгута наблюдения и объектив, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения визуального дистанционного интроскопирования объектов, находящихся в зонах радиоактивного излучения, осветитель содержит источник инфракрасного излучения диапазона 0.8 - 1,1 мкм,а на выходной торец жгута наблюдения нанесен слой антистоксового люминофора, имеющего спектральную полосу возбуждения, соответствующую спектру излученияосветителя, и спектр свечения в видимой5 области.2. Интроскоп пои, 1, о тл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью уменьшения его габаритов и массы и обеспечения его автономной эксплуатации, осветитель содержит10 набор инфракрасных светодиодов, расположенных перед входным торцом стекловолоконного жгута освещения, а источникипитания светодиодов расположены на корпусе оптической системы наблюдения вы 15 ходного торца жгута наблюдения,3. Интроскоп по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышенияяркости визуализированного изображенияпутем дополнительного гетеродинного воз 20 буждения антистоксового люминофора, перед торцом жгута наблюдения установленывне оптической оси жгута по кольцу светодиоды, излучающие в диапазоне 0,8 - 1,7мкм, и параболическое кольцевое зеркало,25 а источники питания светодиодов расположены на корпусе оптической оси системынаблюдения выходного торца жгута наблюдения.4. Интроскоп по пп. 1 - 3, о т л и ч а ю 30 щ и й с я тем, что с целью дополнительногоповышения яркости визуализированногоизображения, в оптическую систему наблюдения выходного торца жгута наблюдениядополнительно установлены перед торцом35 жгута последовательно на оптической осимикрообьектив и электронно- оптическийпреобразователь с автономным источникомпитания.1760510 Составитель В,СаФпонова Гедактор Н,Никольская Техред МЯоргентал Корректор М,ПетрааТ ССС раизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 Заказ 3186 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по иэо 113035. Москва, Ж, Ра