Регистратор излучения — SU 955783 (original) (raw)
ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 11955783.Опубликовано 07,12,82. Бюллетень Мо 45Дата опубликования описания 03.01,83 151 М.Кп з С 01 3 5/58 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) РЕГИСТРАТОР ИЗЛУЧЕНИЯ Изобретение относится к средствам регистрации излучения .и можетбыть использовано для измерения интенсивности излучения слабых источников, например, в астрономии.Известны регистраторы излучения,например радиометры, содержащие приемную оптику, чувствительный элемент,электрический сигнал на выходе которого пропорционален интенсивности излучения, и систему регистрации1 3,Недостатком их является сравнительно низкая чувствительность, в особенности при проведении измерений в широком спектральном интервале.15Наиболее близким к изобретениюявляется регистратор излучения,содержащий оптически связанные источник зондирующего излучения, чувствительный элемент и приемник зондирующего излучения, выход которого соединен с блоком регистрации, а такжеприемную систему, направляющую исследуемое излучение на чувствительный элемент 12.325Недостатком его является низкаячувствительность при регистрацииизлучения, нагревающего чувствительный элемент, составляюшая по мощнос.ти 10 в Вт, 30 Цель изобретения - повышение чувствительности регистрации.Цель дотигается тем, что регистратор излучения, содержащий оптически связанные источник зондирующего излучения, чувствительный элемент и приемник зондирующего излучения, выход которого соединен с блоком регистрации, а также приемную систему, направляющую исследуемое излучение на чувствительный элемент, дополнительно снабжен системой подвеса чувствительного элемента, выполненного в виде капли жидкости с введенными в нее частицами, а также анализатором допплеровского уширения, вход которого соединен с выходом приемника зондирующего излучения, а выход - с входом блока регистрации.На чертеже изображена функциональная схема регистратора излучения.Регистратор излучения содержит источник 1 зондирующего излучения, фокусирующую оптическую систему 2, чувствительный элемент, выполненный в виде капли жидкости 3 с введенными в нее частицами 4, оптические свойства которыхкоэффициент отражения, коэффициент преломления, т.п,)Действительно, при применяемом, например, в пневматическом приемнике способе регистрации изменения давления или объема газа заметное уменьшение площади чувствительного элемента не реализуемо. Это же относит ся и к понижению рабочей температуры.В других видах тепловых приемников обязательно, присутствуют токовые провода ( во всех видах болометров, 10 в том числе сверхпроводящих), что вследствие тепловых связей увеличивает пороговое значение шумов.В прЕдлагаемом устройстве считывание информации о величине темпера туры чувствительного элемента производится дистанционно с помощью луча зондирующего излучения, предельное сечение которого определяется длиной волны,т.е. дифракционным пределом ( например, для лазера с Я =0,63 мкм величиной порядка одного микрона) и с большой степенью точности, энергетически не взаимодействующего со средой (с жидкостью и с частицами, рассеивающими зондирующее излучение ). Площадь чувствительного элемента может быть предельно малой например для регистрируемого излучения с М - 10 мкм размеры могут, быть порядка 10 х 10 х 10 мкмжд. Теплопотери, Зо а значит, шумы, ограничивающие пороговую чувствительность,. могут быть сведены только к потерям за счет теплового излучения чувствительного элемента. Так,например,при Т = 300%, 35 дЮ = 1 Гц и площади приемника (эф: Фективной площади приемника - капли жидкости в предлагаемом устройстве ) А10 х 10 мкьР= 10 фсмпредельно регистрируемый сигнал Р;"-5,6 х 40 х 10"ОВт. Снижение температуры, например, до 20 К соответствует при прежних прочих условиях Р и 105 Вт.Для чувствительного элемента в виде подвешенной полем (магнитным 45 или электрическим) капли жидкости тепловые потери, и,следовательно, Флуктуации малы и могут ограничиваться только тепловым излучением. Этот вид потерь может быть уменьшен, если подвешенную полем каплю поместить в замкнутую полость с зеркальными стенками, снабженными малым отверстием для ввода регистрируемого излучения и попадания его на каплю. В этом, случае приращение температуры капли будет (при заданной мощности регистрируемого сигнала) возрастать со временем (режим калориметрического измерений ), т.е. чувствительный элемент будет работать в режиме интегратора, Расчет показывает, что увеличение спектральной плотности флуктуации при таком увеличении температуры крайне мало.Авторами изготовлен и испытан ма кет предлагаемого устройства. Схема макета соответствовала прив;бренной на чертеже. В качестве источника зондирующего излучения был использов.1 лазер типа ЛГ(А 0,63 мкм), жидкость - дистиллированная вода, частицы-шарики латекса диаметром 0,01- 0,5 мкм,концентрация10 Зотносительных объемных единиц, приемник излучения ФЭУ, ширина пропускания фильтров сисТемы измерения уширения спектра аЮ = 10 Гц на уровне 0,7,щ 1=3100 Гц, ш Гц, размер капли 50 мкм З, источ ни к регистрируемого излучения - лазер ЛГ(Л = 10,6 мкм) с фильтрами, Предварительные измерения подтверждают ожидаемые результаПредлагаемое устройство можетбыть использовано в метрологии, аст-, рологии и экспериментальной технике для измерения пороговых значений мощности и энергии в широком спектраль" ном диапазоне.Формула изобретенияРегистратор излучения, содержащийоптически связанные источник зондирующего излучения, чувствительныйэлемент и приемник зондирующего излучения, выход которого соединенс блоком регистрации, а также приемную систему, направляющую исследуемое излучение на чувствительный элемент, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью увеличения чувствительности регистрации, он дополнительноснабжен системой подвеса чувствительного элемента, выполненного ввиде капли жидкости с введенными внее частицами, а также анализаторомдопплеровского уширения, вход которого соединен с выходом приемника зондирующего излучения, а выход - с входом блока регистрации,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Справочник по приборам инфракрасной техники. Под ред. Криксунова Л.З. Киев,техника,ф 1980, с.4651.2Авторское свидетельство СССРМ 462090, кл. С 01 2 5/58, 1974