DE1489750B2 - Strahlungsdetektor zum sichtbarmachen und betrachten von un sichtbaren strahlen - Google Patents

Description

jektivlinse 14 eingesetzt ist. Die Objektivlinse 14 kann nun ein Bild des betreffenden Zielgegenstandes oder Gegenstandes auf einen Film 16 aus thermochromem Material werfen. Es wurde festgestellt, daß dünne Filme aus Vanadiumdioxyden von der allgemeinen Formel VO₂ eine plötzliche Farbänderung im sichtbaren Spektrum ergeben, wenn eine Erwärmung auf eine vorbestimmte Umschlagtemperatur erfolgt. Ein derartiger dünner Film aus Vanadiumdioxyd oder einem ähnlichen Material wird als thermochromer Film 16 in der dargestellten Vorrichtung gemäß der Erfindung verwendet.

Das andere Ende des Gehäuses 10 ist ebenfalls mit einer Öffnung 18 versehen, in die eine Okularlinse 20 eingesetzt ist. In dem Gehäuse 10 sind Heizelemente 22 und 24, beispielsweise Radiatoren, angeordnet, und zwar vorzugsweise zwischen der Objektivlinse 14 und dem thermochromen Film 16, so daß der Film 16 auf einer vorbestimmten Temperatur in der Nachbarschaft der Umschlagtemperatur gehalten wird, die im allgemeinen von der Größenordnung von 60 bis 70° C ist. Die Heizelemente 22 und 24 sind mit einer Stromquelle 26 über ein Steuerelement 28 verbunden, das aus einem Ein-Aus-Schalter oder irgendeiner anderen geeigneten bekannten Vorrichtung bestehen kann, mit deren Hilfe der Strom durch die Heizelemente 22 und 24 gesteuert werden kann. Innerhalb des Gehäuses 10 ist ferner eine Fotozelle 30 oder dergl. angeordnet, die mit Hilfe eines Verstärkers 32 mit dem Steuerelement 28 verbunden ist und mit deren Hilfe die durch die Heizelemente 22, 24 erzeugte oder ausgestrahlte Wärme in der Weise reguliert werden kann, daß die Temperatur des Filmes 16 auf der Umschlagtemperatur oder in deren Nähe gehalten wird. Der Verstärker 32 und das Steuerelement 28 sind einstellbar, um das System in der richtigen Weise zu eichen und um die Empfindlichkeit des thermochromen Filmes 16 dadurch zu ändern, daß dieser auf eine Temperatur erwärmt wird, die mehr oder weniger in der Nähe der Umschlagtemperatur liegt. Wenn ferner das Altern des thermochromen Filmes eine Änderung seiner Eigenschaften ergibt, so kann dies durch eine weitere Einstellung des Verstärkers oder des Steuerelementes kompensiert werden.

Beim Arbeiten oder im Betrieb wird die Bildvorrichtung auf ein Ziel gerichtet, und mit Hilfe der Objektivlinse 14 wird das Ziel auf die dem Objekt zugewandte Oberfläche des thermochromen Filmes 16 fokussiert. Nunmehr werden Teile der Oberfläche des Films 16, die von der thermischen Strahlung beaufschlagt werden, auf eine Temperatur oberhalb der Umschlagtemperatur erwärmt, und diese Teile erfahren damit eine Farbänderung. Da der Film 16 vorzugsweise auf einer Unterlage angebracht und sehr dünn ist, gegebenenfalls hat er nur eine Dicke in der

ίο Größenordnung von 0,1 Mikron, können nun diese lokalen Farbänderungen als sichtbares Bild des unsichtbaren thermischen Bildes auf der dem Objekt abgewandten Seite des Filmes 16 mit Hilfe der Okularlinse 20 beobachtet werden. Selbstverständlich kann der Film 16 auch dadurch beobachtet werden, daß die andere Seite des Filmes betrachtet wird.

Innerhalb eines Reflektors 36 kann ferner eine Beleuchtungsvorrichtung, wie beispielsweise eine Glühlampe 34, angeordnet sein, die an eine Strom-

ao quelle 38 über einen Schalter 40 angeschlossen werden kann. Diese Beleuchtungsvorrichtung kann dazu dienen, den thermochromen Film 16 zur Betrachtung des dort vorhandenen Bildes zu erleuchten.
In F i g. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, das im Prinzip ähnlich dem Ausführungsbeispiel 1 ist. Hier wird jedoch die Änderung des spezifischen Widerstandes des thermochromen Filmes 16 verwendet, um das Steuerelement 28 zu betätigen. Thermochromes Material im allgemeinen, insbesondere auch Vanadiumdioxyd, erfährt eine Änderung des elektrischen spezifischen Widerstandes als Funktion der Temperatur des Materials. Die örtlichen Veränderungen des spezifischen Widerstandes des thermochromen Filmes 16 infolge örtlicher Temperaturerhöhungen an den von thermischer Strahlung beaufschlagten Teilen des Films verursachen Veränderungen des gesamten elektrischen Widerstandes des Filmes, durch den ein elektrischer Strom von einer Stromquelle 42 fließt. Dies wiederum ergibt Spannungsänderungen an einem Widerstand 44, der in Reihe im Stromkreis angeordnet ist. Mit Hilfe eines Verstärkers 32 wird nun das verstärkte Spannungsänderungssignal verwendet, um die Wirkung der Heizelemente 22 und 24 mit Hilfe eines Steuerelementes 28 zu regeln, so daß der thermochrome Film 16 auf dem Schwellwert der Umschlagtemperatur bleibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 mengen, weil es, soll der Strahlungsdetektor ständig Patentansprüche: einsatzbereit sein, laufend auf der Vorheiztemperatur gehalten werden muß, so daß der bekannte Strah-

1. Strahlungsdetektor zum Sichtbarmachen und lungsdetektor nur für einen stationären Betrieb, etwa Betrachten von durch infrarote Strahlen erzeug- 5 in einem Fernsehempfänger, in Betracht kommt. Weten Bildern auf einem Bildschirm, welcher eine gen der hohen Wärmekapazität des Wasserbades ist Schicht eines Farbstoffes von definierter Farbum- die Empfindlichkeit nur gering, so daß dieser Strahschlagtemperatur aufweist mit einer auf die Bild- lungsdetektor nur für energiereiche Strahlen, beischirmfläche einwirkenden Heizvorrichtung, wel- spielsweise Elektronenstrahlen, verwendet werden ehe auf eine dicht unterhalb der Farbumschlag- io kann, nicht aber für die geringe Wärmestrahlung, die temperatur liegende Vorheiztemperatur einstell- bei einem Infrarot-Sichtgerät zur Verfügung steht, bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Weiterhin muß das Wasserbad auf einer solchen Temder Farbstoff aus Vanadiumdioxid besteht und peratur gehalten werden, daß auch bei längerem Bedie Heizvorrichtung (22, 24) als Bestandteil eines trieb der dort veranschaulichten Bildröhre nicht die geschlossenen Regelkreises (16, 22 bis 32; 42, 44) 15 Umschlagtemperatur überschritten wird. Dies wieausgebildet ist, der einen eine Ausgangsgröße ent- derum bedeutet einen starken Verlust an Kontrast sprechend einer Durchschnittstemperatur der und Helligkeit insbesondere zu Beginn des Betriebes, Bildschirmfläche (16) abgebenden Meßwertwand- wenn für den Betrieb im erwärmten Zustand noch ler (30,16) sowie ein Stellglied (28) zur Einstel- eine bestimmte Sicherheitsdifferenz zwischen der lung der Heizvorrichtung (22, 24) umfaßt. 20 Farbumschlagtemperatur sowie der durchschnittli-

2. Strahlungsdetektor nach Anspruch 1, da- chen Betriebstemperatur des Bildschirmes aufrechtdurch gekennzeichnet, daß eine Beleuchtungsein- erhalten, werden soll.

richtung (34, 36) für die Bildschirmfläche (16) Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ei-

vorgesehen ist. nen Strahlungsdetektor der eingangs genannten Art

3. Strahlungsdetektor nach Anspruch 1 oder 2, 25 zu schaffen, der klein und mit geringem Gewicht aufdadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertwand- gebaut werden kann, der äußerst empfindlich, beler eine auf die Bildschirmfläche (16) gerichtete triebssicher und ständig einsatzbereit ist, der nur ei- und auf deren Farbe ansprechende Fotozelle nen geringen Energiebedarf hat und der kräftig und (30) ist. stabil ausgebildet werden kann, so daß sich der

4. Strahlungsdetektor nach Anspruch 1 oder 2, 30 Strahlungsdetektor auch im Gelände unter schwiedadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertwand- rigen Bedingungen einsetzen läßt.

ler die Bildschirmfläche (16) selbst und deren Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß

elektrischer Widerstand abfühlbar ist. der Farbstoff aus Vanadiumdioxid besteht und die

Heizvorrichtung als Bestandteil eines geschlossenen

35 Regelkreises ausgebildet ist, der einen eine Ausgangsgröße entsprechend einer Durchschnittstemperatur der Bildschirmfläche abgebenden Meßwertwandler

Die Erfindung bezieht sich auf einen Strahlungs- sowie ein Stellglied zur Einstellung der Heizvorrich-

detektor zum Sichtbarmachen und Betrachten von tung umfaßt.

durch infrarote Strahlen erzeugten Bildern auf einem 40 Dieser Strahlungsdetektor ist einfach aufgebaut

Bildschirm, welcher eine Schicht eines Farbstoffes und läßt sich billig sowie in Massenfertigung her-

von definierter Farbumschlagtemperatur aufweist mit stellen. Er kann leicht und geeicht und gegen eine Al-

einer auf die Bildschirmfläche einwirkenden Heizvor- terung seiner aktiven Elemente kompensiert werden,

richtung, weiche auf eine dicht unterhalb der Färb- Der Strahlungsdetektor nach der Erfindung hat den

Umschlagtemperatur liegende Vorheiztemperatur ein- 45 weiteren Vorteil, daß sein Farbstoff eine Hysterese

stellbar ist. . aufweist, durch welche das wiedergegebene Bild äu-

Die Erfindung ist mit besonderem Vorteil bei ßerst stabil ist.

Infrarot-Sichtgeräten anwendbar, um einen unsicht- Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist, wie

baren, jedoch Wärmestrahlung abgebenden Körper an sich aus der genannten Patentschrift bekannt, eine

genau zu orten und zu betrachten. Sie kann als 5° Beleuchtungseinrichtung für die Bildschirmfläche

Nachtbetrachter für Schlachtfelder dienen, für Luft- vorgesehen.

fahrzeug-Landeführungssysteme, zum Auffinden und Nach anderen Ausgestaltungen der Erfindung Verfolgen von Satelliten und Raketen, zur Zielauf- kann der Meßwertwandler eine auf die Bildschirmfindung, zum Verfolgen von U-Booten und für fläche gerichtete und auf deren Farbe ansprechende Raumfahrzeugsteuersysteme, um nur einige Anwen- 55 Fotozelle oder die Bildschirmfläche selbst und deren düngen zu erwähnen. elektrischer Widerstand abfühlbar sein.

Die Erfindung kann ferner in der Astronomie, bei Im folgenden wird die Erfindung an Hand zweier

medizinischen Versuchen, zum Prüfen von Materia- in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele

lien und zum Feststellen von heißen Stellen und Bau- näher erläutert. Es zeigt

elementen in mechanischen und elektrischen Bau- 60 F i g. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung

gruppen mit Vorteil benutzt werden. des ersten Ausführungsbeispieles der Erfindung,

Aus der deutschen Patentschrift 698 417 ist be- F i g. 2 eine vereinfachte schematische Darstellung

reits ein Strahlungsdetektor der eingangs genannten eines zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung.

Art bekannt. Dort ist die Heizvorrichtung ein er- Das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbei-

wärmbares Wasserbad, in welches der Bildschirm 65 spiel eines zur Feststellung unsichtbarer Strahlung

eintaucht. Dies hat eine Reihe von Nachteilen. Das dienenden Strahlungsdetektors hat ein kastenartiges

Wasserbad hat einen erheblichen Platzbedarf und be- Gehäuse 10, das vorzugsweise luftleer ist und an ei-

nötigt zu seiner Erwärmung beträchtliche Energie- nem Ende eine öffnung 12 aufweist, in die eine Ob-