Приемник для регистрации электромагнитного излучения

(43) Опубликовано 15. Государственныи конит ссСР по делан изобретали и открытий5) Дата онубликования описания 16.04,82(54) ПРИЕМНИК ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧ ЕНИЯ 2 Наиболее близк ем к изобретению регистрации элект содержащий прием ный в виде терм с поглощающим и крытием, на кото чувствительного м го ультрафиолетов хничеоким решенится приемник для нитного излучения, экран, выполненрующей подложки ие проводящим понесен слой термоала, возбуждаемосветкой,им те являе ромаг ный изоли лучен ое на атери ой под проведеплотности агнитным е, путем исследуе- вительный я являетсяизмеренийй электроммном экранвоздействиятермочувст Изобретение относится к регистрации электромагнитных излучений в диапазоне ИК-СВЧ волн и может быть использовано для абсолютных количественных измерений пространственных распределений полей излучения, получаемых как от моно- хроматических, так и немонохроматических источников.Известен приемник ИЛна жидких кристаллах, содержащий приемный экран, который состоит из опорной лавсановой подложки, поглотителя ИК излучения и слоя жидкого кристалла (термочувствительного материала) 1 Ц,К основным недостаткам приемника следует отнести необходимость жесткого термостатирования экрана, старение экрана со временем, ограниченное число градаций мощности, неболышой динамический диапазон. Однако недостатком его является то,что для проведения абсолютных количественных измерений плотности мощности пространственного распределения полей нз лучения необходима предварительная калибровка приемника по мощности с помощью источника ИК СВЧ-диапазона и калориметра. При выборе оптимальных условий наблюдения изображения путем регулирования уровня ультрафиолетовой подсветки, а также при изменении температуры среды, характеристики экрана (чувствительность, яркость свечения, область линейности) существенно меняются. Поэтому 5 приходится проводить процесс калибровкиперед каждым измерением или поддерживать постоянный уровень ультрафиолетовой подсветки и температуру окружающей среды. Кроме того, калибровка затруднена 20 тем обстоятельством, что источники излучения ИК СВЧ диапазона обычно имеют неоднородное распределение плотности мощности в сечении луча. 25. Целью изобретенние количественных мощности, выделяем излучением на прие сравнения теплового З 0 мого излучения на510 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 материал с калиброванным тепловым воздействием.Поставленная цель достигается тем, что приемник для регистрации электромагнитного излучения, содержащий приемный экран, выполненный в виде термоизолирующей подложки с поглощающим излучение проводящим покрытием, на которое нанесен слой термочувствительного материала- люминофора, возбуждаемого ультрафиолетовой подсветкой, дополнительно снабжен тест-калибратором мощности, включающим тест-объект, который выполнен в виде участка металлической пленки с заданными геометрическими размерами и сопротивлением, расположен на термоизолирующей подложке экрана, электрически изолирован от остальной части проводящего покрытия и экранирован от регистрируемого излучения,На чертеже изображен приемник для регистрации электромагнитного излучения, Он состоит из термоизолирующей лавсановой подложки 1 с поглотителем изл 1 учения - поглощающим металлическим покрытием 2. На подлоику нанесен температурно-чувствительный люминофор 3, который возбуждается лампой ультрафиолетовой подсветки (на чертеже не показана).Подложка натянута на основу типа пялец 4 и помещена в кассете 5. На подложке расположен тест-объект 6 в виде прямоугольного участка металлической пленки, отделенный зазором от поглощающего покрытия 2 и обладающий теми же электрическими характеристиками, что и поглощающее покрытие, Тест-объект 6 защищен от падающего на экран излучения защитным покрытием 7, представляющим толстую металлическую пленку, напыленную в вакууме на защитную лавсановую пленку 8, которая натягивается на кассету 5 с помощью оправы типа пялец 4. Источник электрического питания с устройством для измерения мощности 9 подсоединен проводами к контактным площадкам 1 О тест- объекта, причем контакт проводов с контактной площадкой осуществляется электропроводящим клеем.Устройство работает следующим образом.Количественные измерения проводятся путем сравнений теплового воздействия исследуемого электромагнитного излучения на температурно-чувствительный люминофор с калиброванным тепловым воздействием, создаваемым источником электрического питания на тест-объекте, который защищен от исследуемого излучения экраном. Источник электрического питания выделяет на тест-объекте величину плотности мощности, которую легко измерить. Тепловое воздействие поглощенной доли исследуемого излучения с помощью люминофора преобразуется в регистрируемое поле оптического свечения люминофора, а калиброванное тепловое воздействие - в соответствующие ему уровни яркости. При этом яркость свечения люминофора убывает с увеличением плотности поглощенной мощности. Равным плотностям мощности поглощенной доли падающего излучения и выделенной на тест-объекте будет соответствовать одинаковая яркость свечения люминофораа.Для увеличения динамического диапазона,.калиброванного теплового воздействия источник электрического питания имеет изменяемые величины напряжения и тока. Для получения непрерывной 1 шкалы плотности мощности в некотором интервале значений в пределах размера площадки тест-объекта последняя изготавливается с переменным профилем сечения металлического слоя по его ширине или толщине, что вызывает изменение сопротивления тест- объекта в пределах площадки. Тест-объект может быть расположен с любой стороны термоизолирующей подложки, в частности, с той же стороны, что и поглощающее покрытие, изолирован от него с помощью зазора и иметь те же электрические характеристики, что и покрытие. В последнем случает тест-объект и поглощающее покрытие выполняются в едином технологическом :цикле напыления металлической пленки л вакууме, и величина падающей мощности излучения определяется наиболее просто.Сравнение уровней яркости может проводиться различными способами. Уровни яркости можно сопоставить визуально (используя фотометр) или с помощью двух фотоприемников, один из которых измеряет яркость калиброванного тест-объекта, а другой - яркость свечения экрана в том месте, где необходимо провести измерение плотности мощности падающего излучения,При фотографировании приемного экрана на фотопленку сравниваются оптические плотности почернения фотопленки. При наблюдении экрана с помощью телевизионной системы, фотоматрицы и т, п, сравниваютсяя электрические сигналы.Рассмотрим процедуру измерения, Плотность мощности, выделяемая в тест-объекте, определяется формулой,ЯР = -- (Вт/см) .где 1 - ток через площадку тест-объекта; Я - сопротивление площадки тестобъекта; 5 - площадь тест-объекта. В случае равных яркостей свечения тест- объекта и участка экрана, на котором необходимо провести измерения, плотность мощности регистрируемого излучения определяется как;(2) где 6 - коэффициент поглощения металлического покрытия термоизолирующей подложки,Коэффициент поглощения 6 зависит от толщины покрытия, угла падения и поляризации исследуемого излучения и может быть рассчитан по известной толщине поглощающего покрытия, а также однозначно определяется экспериментально по измерению коэффициента пропускания Т.Выполнение тест-объекта в форме, отличной от прямоугольной, например, в виде сектора, позволяет получить непрерывную калибровочную шкалу плотностей мощности с уровнем равной плотности, расположенными по дугам концентрических окружностей, проведенных из центра сектора,Видоизменяя форму площадки тест- объекта, можно добиться необходимой зависимости распределения калибровочных уровней плотности мощности по координате и по их диапазону.Предлагаемый приемник электромагнитного излучения может быть применен для исследования распространения электромагнитных волн в электродинамических системах, выявления структуры электромагнитного поля в различных радиооптических системах, абсолютных измерений пространственных распределений плотности мощности в пучках лазеров, канализирующих многоволновых СВЧ системах, в .дефектоскопии, интроскопии, голографии и т, п.Введение тест-калибратора мощности в приемник для регистрации электромагнитного излучения дает возможность прово.дить абсолютные количественные измерения плотности мощности пространственных распределений полей ИК-СВЧ диапазона в любой точке распределения. Предлагаемый приемник не требует дополнительной калибровки по источнику излучения с известным уровнем мощности, так как он является самокалибрующимся, Все необходимые для этого величины - ток, напряжение, коэффициент поглощения, яркость свечения, площадь тест-объекта измеряются или рассчитываются. Работа приемника возможна в широком динамическом диапазоне измеряемой плотности мощности (более двух порядков величины) и при широком варьировании уровня ультрафиолетовой подсветки и температуры окружающей среды.Формул а изобретения101. Приемник для регистрации электромагнитного излучения, содержащий приемный экран, выполненный в виде термоизолирующей подложки с поглощающим излу 15 чение проводящим покрытием, на котороенанесен слой термочувствительного материала, например, люминофора, возбуждаемого ультрафиолетовой подсветкой, о т л ичающийся тем, что, с целью проведе 20 ния количественных измерений плотностимощности, выделяемой электромагнитным излучением на приемном экране, путем сравнения теплового воздействия исследуемого излучеНия на термочувствительный25 материал с калиброванным тепловым воздействием, он дополнительно снабжен тест- калибратором мощности, включающим тестобъеит, который выполнен в виде участка металлической пленки с заданными геоЗ 0 метрическими размерами и сопротивлением, расположен на термоизолирующей подложке экрана, электрически изолирован от остальной части проводящего покрытия и экранирован от регистрируемого излучения.Ж 2. Приемник по п. 1, отличающийс я тем, что, с целью расширения динамического диапазона тест-калибратора мощности, тест-объект имеет переменный профиль сечения по ширине и/или толщине 40 пленки,Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе;1. Сонин А, С Степанов Б. М,. Прибо 45 ры на жидких кристаллах, Природа,1974,11, с. 14,2. Бажулин А. П Виноградов Е. АИрисова Н. А, и др, Применение температурно-чувствительных кристалл офосфоров50 для регистрации электромагнитного излучения, - Известия АН СССР, сер. физич.1971, т. 35,7, с. 1450 (прототип),ип, Харьк. фил. пред. Патент аказ 365/275 Изд, Юо 132 НПО Поиск Государственного комитет ИЗО 35, Москва, ЖТираж 883ССР по делам изобретениушская наб., д. 4/5 одписвоеоткрытий