Pierwszenstwo: 31.12.1971 (P. 152390) Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 31.01.1975 74504 KI. 21g,29/40 MKP HOlj 31/49 Twórcy wynalazku: Zbigniew Buchwald, Tadeusz Piotrowski, Grzegorz Rudowski Uprawniony z patentu tymczasowego: Politechnika Warszawska, Warszawa (Polska) Lampa analizujaca na zakres promieniowania podczerwonego Przedmiotem wynalazku jest lampa analizujaca na podczerwien blizsza, posrednia i dalsza, prze¬ znaczona szczególnie do zastosowania w urzadze¬ niach termograficznych sluzacych do zdalnej reje¬ stracji rozkladu temperatury.Dotychczas znane sa rozwiazania z punktowym detektorem promieniowania podczerwonego. Pro¬ mieniowanie wysylane przez poszczególne punkty badanego obiektu odbija sie od zwierciadla stano¬ wiacego czesc ukladu analizujacego obraz, a na¬ stepnie po przejsciu przez modulator pada na po¬ wierzchnie czynna detektora. Sygnal elektryczny z detektora po wzmocnieniu przez uklad wzmacnia¬ jacy sluzy do sterowania gestoscia strumienia elek¬ tronów w lampie oscyloskopowej. Odwzorowanie promieniowania pochodzacego od obiektu na obraz na ekranie lampy oscyloskopowej jest realizowane przez ruchy obrotowo-zwrotne zwierciadla w dwu wzajemnie prostopadlych kierunkach, oraz przez elektroniczny system wybierania lampy. Wada tego rozwiazania jest koniecznosc stosowania elementów ruchomych o wysokiej stabilnosci czestotliwosci a to: zwierciadlanego ukladu analizujacego oraz modulatora strumienia promieniowania, ponadto koniecznosc sprzezenia ruchu mechanicznego z elek¬ tronicznym systemem wybierania i zapisu, niemoz¬ liwosc dokladnie jednoznacznego odwzorowania obrazu termicznego obiektu, latwe zaklócanie pracy urzadzenia, oraz dlugi czas rejestracji obrazu.Celem wynalazku jest usuniecie wyzej wymienio- 10 15 20 nych wad i niedogodnosci znanych urzadzen sluza¬ cych do rejestracji rozkladu temperatury obiektu.Cel wynalazku zostal zrealizowany przez przy¬ stosowanie znanej lampy analizujacej wizyjnej do rejestracji rozkladu temperatury obiektu. Zbudowa¬ na ona zostala w oparciu o konstrukcje, uklad elek- tryiczmy i wybierajacy znamych lamp analizujacych wizyjnych. Elektroda akumulujaca sklada sie z po¬ dloza i warstwy sygnalowej wykonanych z mate¬ rialów przepuszczajacych promieniowanie podczer¬ wone, oraz z warstwy fotoelektrycznej czulej na promieniowanie. Elektroda ta jest umieszczona we¬ wnatrz lampy w poblizu okna, które przepuszcza promieniowanie podczerwone pochodzace od obiek¬ tu. Elektroda akumulujaca jest chlodzona za pomo¬ ca mikrochlodziarki pólprzewodnikowej lub ciekle¬ go gazu znajdujacego sie w zbiorniku.Wyrzutnia elektronów jest umieszczona w zagie¬ tej czesci banki lampy tak, ze kazda linia prosta poprowadzona przez katode i przecinajaca banke lampy w dwu punktach, przecina sie z plaszczyzna elektrody akumulujacej poza ta elektroda, to zna¬ czy nie ma z nia punktów wspólnych. Dzieki temu promieniowanie pochodzace od katody nie dociera do elektrody akumulujacej i nie zaklóca odczyty¬ wanego obrazu pochodzacego od obiektu.Lampa bedaca przedmiotem wynalazku umozli¬ wia bardzo szybkie zarejestrowanie chwilowego obrazu termicznego badanego obiektu. Dzieki krót¬ kiemu czasowi rejestracji, przy pomocy kamery 7450474504 wyposazonej w opisana lampe mozna badac obiekty ruchome, oraz przeprowadzac rejestracje ciagla? na tasmie filmowej. Urzadzenie moze byc zastosowane do badania elementów mikroskopowych, makrosko¬ powych i obserwacji astronomicznych, po dolacze¬ niu do niego typowej aparatury optycznej Xna,.za¬ kres podczerwieni).Przedmiot wynalazku i jest blizej przedstawiony na rysunku, na którym i wewnatrz, banki 1 lampy,, w poblizu jej okna 2 znajduje sie elektroda 3 skla¬ dajaca sie z nalozonych na siebie warstwy opornika fotoelektrycznego 3a d plytki sygnalowej 3b. Obie warstwy leza na podlozu 3c wykonanym z materia¬ lu przepuszczajacego promieniowanie podczerwone, korzystnie z" A1203. Elektroda akumulujaca zamo¬ cowana jest w toroidalnym zbiorniku cieczy chlo¬ dzacej np. cieklego azotu 9. Otwór wlewowy cieczy chlodzacej 10 znajduje sie w sciance banki 1 lampy.Elektroda akumulujaca moze byc równiez chlodzo¬ na przy pomocy mikrochlodziarki pólprzewodniko¬ wej.W drugim zagietym koncu banki* 1 lampy zamon¬ towane jest dzialo elektronowe skladajace sie z ka¬ tody K i siatki sterujacej Sv W okolicy zagietej czesci banki lampy nalozone sa nan cewki odchyla¬ jace 6. W sklad ukladu ogniskujaco-odchylajacego wchodzi siatka przyspieszajaca~S2 .i anoda -cylia-*. dryczna przyspieszajaco-ogniskujaca S8 oraz znaj¬ dujace sie na zewnatrz banki cewka skupiajaca 4, cewki odchylajace 5 i cewki korekcyjne 11. Z ze¬ wnatrz podaje sie na elektrody napiecia polaryzu¬ jace. Sygnal wizyjny bedacy odwzorowaniem roz¬ kladu temperatury obiektu odbiera sie z plytki sy¬ gnalowej 3b. Na siatke sterujaca Sx podawane sa prostokatne impulsy gasza/ee.. Zasada dzialania- lampy bedacej przedmiotem wynalazku oparta jest na elektronicznej rejestracji obrazu fotoprzewodnictwa elektrody akumulujacej, gdy obraz ten jest odwzorowaniem rozkladu tem¬ peratury obiektu. Promieniowanie podczerwone, którego zródlem jest obiekt badany 7 po przejsciu przez uklad optyczny 8 i znajdujace sie na .przed-, niej sciance lampy, okno przepuszczajace promie¬ niowanie podczerwone 2 padania elektrode akumu-- lujaca 3. Podloze 3c elektrody, majace znaczenie tylko konstrukcyjne wykonane . jest z materialu przepuszczajacego promieniowanie podczerwone ko¬ rzystnie z A1^03. Srodkowa czesc elektrody akumu¬ lujacej nazywana plytka sygnalowa 3b wykonana jest z materialu przewodzacego i posiada mala gru¬ bosc zapewniajaca przepuszczanie padajacego pro¬ mieniowania. Trzecia warstwa 3a elektrody aku¬ mulujacej jest warstwa fotoprzewodzaca. Rozklad rezystywnosci wymienionej warstwy odpowiada rozkladowi temperatury obiektu. By zaobserwowac zjawisko przewodnictwa fotoelektrycznego spowo¬ dowane promieniowaniem podczerwonym warstwa fotopr zewodzaca jest chlodzona do temperatury pracy przy pomocy chlodziarki na ciekly gaz, lub mikrochlodziarki pólprzewodnikowej.Analizowanie rozkladu rezystywnosci. warstwy akumulujacej odbywa sie podobnie jak w standar¬ towych lampach analizujacych wizyjnych przy wy- ktorzyisitalndiu powolnego strumienia .. elektronów.Strumien elektronów wytworzonych w wyrzutni skladajacej sie z katody; K .i siatki sterujacej Sx * dostaje;sie w pole magnetyczne cewek odchylajacych 6 dzieki czemu zostaje zagiety tak, ze trafia do ukladu ogniskujaco-odchylajacego.'Wyrzutnia elek- 5 tronów jest umieszczona w zagietej czesci lampy, dzieki- czemu pochodzace od niej promieniowanie termiczne .nie moze .padac na elektrode akumultja- ca 3. Nastepnie strumien relektronów dostaje sie do ukladu ogniskujaco-odchylajacego, w sklad którego 10 wchodzi siatka przyspieszajaca S2, anoda cylindrycz¬ na przyspieszajaco-ogniskujaca S3 oraz. cewka sku¬ piajaca 4, *cewki'odchylajace 5 i cewki korekcyjne 11. Strumien ten nazywamy strumieniem wybiera¬ jacym jest odchylany w\ ten sposób, ze kresli na 15 elektrodzie akumulujacej'3 linie poziome. Do plytki sygnalowej ; 3b przylozone jest napiecie dodatnie rzedu kilkudziesieciu woltów, powodujace, ze stru¬ mien wybierajacy dochodzacy do elektrody akumu¬ lujacej 3 jest hamowany i zbliza sie do niej z pred- 20 koscia bliska zeru.Potencjal tej strony plytki akumulujacej ustala sie^na^peziómie -ppjtencjalu ^katodyv dzieki czemu uzyskuje«sie stan naladowania pojemnosci warstwy fotoprzewodzacej 3a. Jezeli na plytke akumulujaca 25- padiire* promieniowanie pochodzace z obiektu bada¬ nego, to spowoduje ono miejscowe zmiany rozkladu rezystywnosci warstwy .fotoprzewodzacej. Dzieki te¬ mu uzyska sie rozklad rezystywnosci warstwy foto¬ przewodzacej 3a odpowiadajacy rozkladowi tem- 30 peratury obiektu. W miejscach odpowiadajacych, wyzszej temperaturze rezystywnosci warstwy 3a zmaleje. Umozliwi •to szybsze Tozladowanie sie po¬ jemnosci warstwy w zwiazku z czym bedzie ona w tych miejscach doladowana podczas nastepnego 35 cyklu wybierania. Prad , ladujacy ta pojemnosc przeplywajacy przez opornik R w obwodzie plytki sygnalowej 3b'wytwarza uzyteczne napiecie sygna¬ lu.Aby nie zachodzilo analizowanie obrazu podczas 40 powrotu strumienia elektronowego na siatke steru¬ jaca Sj .podaje sie cyklicznie prostokatne impulsy gaszace ujemne. 45 55 PL PL