364268

(1 ц 364268 О П И С А Н И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советски Социалистнчаскик Республик(32) Приор1 е Гооударственньн 1 комитет Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий(53 та опубликования сания 19,09.74 2) Авторы изобретения А. П, Бажулин, Е. А, Виноградов, Н. А. Ирисова, Н. В. Митрофанова, Ю, П, Тимофеев, С, А. Фридман и В. В, Щаенко Физический институт им 1) Заявител 54) ПРИЕМНИК ДЛЯ ВИЗУАЛЬНО РЕГИСТРАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТ НАБЛЮДЕН ИЯ ГО ИЗЛУЧЕНИЯ 10 Изобрстсцис отцосипгся к регистрации электромагниНых излучений в диапазоне инфракрасных - свсрхвысокочастотных (ИК - СВЧ) волн и мотет использоваться для качественного наблюдения и количественных измерений пространственного раснрсдс;Спя полей излучения, получаемых как от монохроматичсских, так и цсмонохроматичсских источников.,(ся б:ижнсй инфракрасной области в цастоящсс время известен ряд приборов, дающих непосредственно видимое изображснис поля излучения. Однако они не позволяют регистрировать излучения, величина кванта которых меньше порога впсшцсго фотоэффекта, т. е. длин волн более 1,3 - 1,5 мк. Вместе с тс.11, в пас 1 Оящсс Врс. я задача регистрации полей более длиццоволновых излучений становится очень важной в связи с созданием ряда новых источников (как например, квантовых генераторов) и приборов миллимегрового и суб 1 цллимстрового диапазонов и расширением их ираки еского применения.Описываемый приемник основан и; Нримснснии температурно-чувствитсльпьх ломпноф О р О в. Л О к с л ь ц ы и и я Г р с в л ю.,1 и и ее цс иц О г О экрана рс г 1 стрирус 1 ы .зл чсциспрцводп-, к значительным изменениям интенсивности свечения экрана, вызванного ультрафиолетовым возбукдсписм (термографичсский эффскт) . 1-1 аблюдать изображение распределенияя плотности энергии излучения, падающей пя присънк, можно кяк Визуально, тяк и при помощи фотографирования с последующим фотометрированием или с применением других методов регистрации видимого излучения.Известно устройство для получения видимого изображения радиоизлучения миллиметрового диапазона. В нем применен люминофорньш экран в виде слюдяной пласгинки толщиной 5 мк площадью (2 ХЗ) сме с напылснным на нес слоем алюминия толщиной мецсс 1 мк, ца которую наносят слой люминофора (7 НЯ Сс(З - Ло %), обладающий термографичсским эффектом, Прп возбуждении люминофорного экрана ультрафиолетовым излучением оц свстится, а в местах падения радиоизлучения миллиметрового диапазона, вследствие поглощения его тонким слоем алюминия. слюдяная подложка и люминофор нагреваются, что и вызывает тушение свечения люминофорного экрана,То, что основой экрана является слюдяная пластинка, не даст возможности изготовлять его площадью более нескольких квадратных сантиметров, а это ограничивает максимальную длину волны регистрируемого излучения. Крайне затруднительно изготовить экран тоньше 5 мк, что ставит предел для чувствительности в импульсном режиме и для мини("(- ), " Б (5". (:; С) Ромсчцспя. 11 рп эгс)э .юм:посрор (Особенно в3.;Гс 1;."Я) раб 012 сг и. В Быгодп 1 х ус.О 5." Гс" 1 ак ОП ООЫП 0 Обла 201 М 2 КСРмсчЛЬО. рафичсскп)3(ьфектоэ Б обласитем ср,),р оолсс 25 С,11 сг ИасОяп,сО п 001 эстсппя - создаписприсьсч просто:, тсхпологичнос п наде)к.Ой НОпст) Г:ц:., НОО,яОШСГО по;учатькак (ачсстспп;, ак и к 0,1 исстспп 10 дан 1;яс 0 прОст) апс ГвенО: распрелсРп полей1,0 Всех 11(, -- СБдиапазонах( с,." .-- 1 ) 0 С) .11(С с СПП 251 НОЛЬ ЧОСИГВС ГСя ТЕ, ЧТО ВКаСЭ С СП 10 ПЗОЛИ,)УОЦСЙ ОСОВЫ Л 10 МИПСС 1 пт 0 0 3"1 эап 2 исползую тонкпс сиптстисССК,С 1,СИСИ, ПанЭРП СР ЛВС 21 ОВЬ 1 С, 2 ДЛЯЗсЦ 1 Ы С ПС:ПС. 0 МСХсн 1 ЯССКОГО 51 т(П 1 ЛОБо;о о:,с,с 5 Экран п(эсен 12 от в кассету,В ):,:4:.,:0)с быль ст(билизироьапа тсмЬСГГ т )(, (ОО"СС Б 0 П 251 ОПТИМ ВЛЬНОЙ сБСЛ, .;, .: ,) 2 Л:.".Ь;С ЛЮЭИ 110ОРОВ,С Г л 2 с 3 ; б р с 7 с и и ю В с 2 ч ее Б с т с и л О и 3 0 ги)."(цсГО (.с 0:)а:1 я л 0.:ппссп,с 1 тнОГО экра:.с,ссз,) сл )";. О ИЭС)пР И 1 эимспяот,4 л "1 ть Эк;апа от пс ппсгз мсхап:1 чсСКО 0 1СС 000 ВОЗДСЙС".)ПЯ СГО ПОЭ СЩ 210 ТВ КсССС С ИБО;)1 Эс.П 1 Ы:51 П ОКПЗ МИ ДЛЯ ПРОХОДЯщпх через них излучений (рсгисгрируемых 11 КСВЧ -- волн, ультрафиолетового возОуждспия и сВсчсни 51 л 0)1 ипесценции)Выполненными также из топких синтетических 5 пленок тлщипой 1 - 100 мк. Эти защитныеплспкп натягиаются, например, Б металлических ."51,1 ьцах.;10 пофорпый экран крепят внутри защи 7 ой кассеты на расстоянии от 1 до 50 мм 10 от защсппых пленок., СЛ 5 ООССПСс 1 СНИЯ М 21 СИМВЛЬНОЙ ЧУВСТВИтелности и стабильности в работе значение средней температуры экрана должно быть постоянным (20 - 70 С)соответствующим оп имальпым условиям. ),.7 Я этой цели кассетуЭкрана снабжают нагревателем и датчиком температуры с регулятором, поддерживаюци м залапнуо температуру.Чтобы обеспечить максимальную чувстви 207 сльпость п 1 эис:ника, ИОГлощающиЙ слОЙ метал.а, наносимый на тсплоизолирующую синтепгчсскую пленку, выбирают такой толщины, чГооы Он Ооладал .1 аксимальным коэффициентом поглощения, а именно: толщина25его дол)кпа быть меньше величины скин -слоя,зля наол 10 даеъ 10 ГО излучения и меньше,чем длина свободного пробега электронов вОлс 1021 кускс д 2 ННОГО мет 2 лла. Д.7 я 1 эазных30металлов эта толщина лежит в диапазоне10 в 1 Л. Однако в особых случаях целесообразнее применять приемники, экраны которых обладают малым поглощением и отраЖСПИСЭ ИЗЛУЧасОГО ЭЛСКТРОМВГНИТНОГО ИЗЛ 35 спи 5 (сс,1 и Даже этому соотВетс 1 Вуе значиТСЛЬПОс. УМСПЫПСНИС ЧУВСТБИТЕЛЫОСТИ ТРИЕ)1 ника), Такие ситуации возникают, например,при изучении структуры поля в открытыхрезонаторах, где существенно, чтобы экран40 рисмпика, помсщасмого внутри резонатора,пс вызывал искажения структуры поля. РегулирОВапие тОлщины наносиъОГО на телоизолируоцую сппетическую пленку поглощающего сея .еталла позволяет создавать экра 45 ны с наперед заданными значениями коэффициентов поглощения и отражения от люминеспсптпого Экрана.11 а фиг. 1 изображен люминесцентныйэкран, па фиг. 2 - защитная кассета с за 50 крсплснньм в ней люминесцентным экраном.Прсдлагасмьш приемник содержит экран,Быпоспспный в виде теплоизолирующего основания 1 из тонкой лавсановой пленки с металлп;сеой подло)ккой 2, поглощающей ре 55 Г; стрпрусмое излучение, на которую нанесенслой 3 тсрмочувстительного люминофора.11 а за)кимы 4 типа пяльцы натягиваетсяэкран 5 и помещается в кассете, котораяпмссг металлический корпус б, металлические60 оооды 7, 8 типа пяльцы, прозрачные окнаиз топкой синтеГРческОЙ плен 1(и 9, 10, крепежный винт 11 для фиксации положения55 6065 5Приемный люмииесцентный экран ефиг, 1)состоит из тонкой синтетической пленки, обладающей малой теплоемкостью, напримерлавсановой, натянутой на пяльцы, изготовленные из тсплоизолирующего материала, например гетинакса. На эту пленку в вакууменапыляют слой металла (например, алюминия), толщина которого соответствует наиболее эффективному поглощению энергии вовсем ИК - СВЧ диапазоне (толщина 10 -о100 А). Если по условиям работы целесообразно иметь не максимальное значение коэффициентов поглощения, а другие значениякоэффициентов поглощения и отражения, тотолщина наносимого слоя металла должнабыть в пределах 2 - 500 А. Слой металла может нанос 1 ться с обеих сторон. Если приемник предназначен для работы в ИК диапазоне, могут быть использованы и другие известные поглощающие подложки, например изплатиновой и золотой черни.Теемпературночувствительнь 1 лОминофор,например 1 и. СдЯ - АдХ наносят топкимслоем (1 - 5 еяк) на поверхность пленки, покрытой металлом.Чтобы уменьшить теплоотвод с экрана нерегулярными воздушными потоками его помещают в защитную кассету (фиг, 2), расстояние стенок которой до экрана 1 - 50 мм, Этозначительно уменыпает искажеис изображения, а также несколько уменьшает пороговуюмощность регистрируемого непрерывного излучения. Кроме того, защитные пленки кассетпредохраняют экран от механических повреждений и непосредственного влияния температуры помещения на яркость и чувствительность экрана. Окна кассеты изготовляют изматериалов, прозрачных для проходящих через них регистрируемого ультрафиолетовогои видимого излучений. Для этого, например,используются те же синтетические пленки несколько большей толщины, натянутые наметаллические пяльцы.Кассета снабжена подогревателем и датчиком температуры с терморегулятором, поддерживающим среднюю температуру экранана заданном значении температуры,Предлагаемый приемник работает следующим образом. Люминесценция приемного экрана возбуждается ультрафиолетовым излучением, например, от ртутных ламп с фильтрами, отрезающими видимое свечение источника. На экране наблюдается равномерноевидимое свечение, например, в желто-зеленойобласти спектра. Затем на приемник подаютрегистрируемое излучение, которое поглощается в слое металла и вызывает локальныйнагрев экрана. Это вызывает развитие температурного тушения люминесценции, соответствующего пространственному распределениюинтенсивности исследуемого поля ИК - СВ волн,Предлагаемый приемник позволяет регистрировать распределение в пространстве как 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 6амплитуды. так и фазы исследуемого излучения..,гНЕудыс измерения возОжеЕО осуществлять 1 ак для 1 онохрОЕати еского, так для псмонохроматичсского (ееапр 11 мер, теплового) излучения. На экран подают регистрируемое излучение и ведут визуальное наблюдение, фотографирование или другую регистрациО избсения ие 1 тснсиве 10 сти свечения по поверхности люминссцситного экрана, которое соответствует пространственному распредслсншо плотности интенсивности регистрируемого излу Спия. При этом в зависимости от конкрсЕо 1 схемы ультрафиолетовое возбуждение, воздействие исследуемого излучения и наблюдение изображения могут осуществляться с любой стороны экрана. Обработка результатов может быть как качественной, т. с. установление конфигурации регистрируемого поля, так и количественной, т. е. определение абсолютных значений интенсивности поля в каждои точке пространства.В последнем случае предварительно градуируют ирисмн 1 и. Для этой цели производят, Еаример. фото.,Стрирование и сравнение снимков, получсшЕых для эталонного и исследуемого источников.Для исследования фазовой структуры поля монохроматического излучателя необходимо разделить луч, например, на два канала, и аблЕОдат ин-,срфсрспцшо между исследуемым и опорным лучами. Помещая в один из каналов нскоторыи обьект, можно наблюдать изменения в первоначальной интерференционной картине, им вь:званьЕС. Такие интерферограммы являются ООИЕовой для получения голограмм.Предлагаемый приемник может иметь широко: практическое применение при моделировании электромагнитных полей крупногабаритных отражательных, рассеивающих и передающих сисгсм в СВЧ диапазоне, настройке и юстировке аппаратуры и источников ИК - СВЧ диапазонов, для исследования диаграмм направленности излучающих систем, для контроля режима мод, а также для целей дсфсктоскопии и интроскопии, передачи изображения связи, локации и т. д. Перспективно применение таки. приемников для осуществления голографии в широком диапазоне длин волн: дальнем 11 К, в субмиллиметровом, миллиметровом и СВЧ диапазонах. Предмет изобретения 1. Приемник для визуального наблюдения и регистрации электромагнитного излучения, содержащий приемный экран, вьшолненныйв виде термоизолирующего основадия с поглощаЕОщси мсталлическо 1 подлож 1.О 1, на которую нанесен слой термочувствительного люминофора, и источник ультрафиолетового возбуждсия, обеспечивающий свечение люминофора, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазона рабочих длин волн,364268 2 остгвнгсль И. Старосельс Тскрсд Т. Курилко ктор Р. Кисел ор 11 зд. М 723 осударственного когкитета по делам изобретении Москва, Ж, Раушска55,9 ЦНИИ дпис 1 нраж 7Совета Миноткрытийнаб, д. 4/5 тров СС Типография, пр, Сапунова, 2 приемный экран выполнен из набопа присм- НЫК элЕмено, ПОМЕ 1 ЦСННН 1 К В 31 ШИТНУ 1 О Касссту с окнами из прозрачной пленки, например лавсановой, натянутой па зажимы, и зафиксированньл в кассете, причем кассета снабжена нагревателем с регулятором, поддержива 1 ощим температуру, обеспечивающую максимальный термографический эффект люминофора,2, Приемник по п. 1, отлича 1 ощийсятем, что, с целью увеличения чувствительности, термоизолирующее основание выполнено из синтетической пленки, нэ.пример, лавсано вои, равномерно натянутой на зажимы. 3. Приемник по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что толщина металлической подложоки составляет 2 в 5 А,