RU2397458C1 - Thermal receiver of optical radiation - Google Patents
Thermal receiver of optical radiation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2397458C1 RU2397458C1 RU2009129746/28A RU2009129746A RU2397458C1 RU 2397458 C1 RU2397458 C1 RU 2397458C1 RU 2009129746/28 A RU2009129746/28 A RU 2009129746/28A RU 2009129746 A RU2009129746 A RU 2009129746A RU 2397458 C1 RU2397458 C1 RU 2397458C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- elements
- heat
- circle
- sensitive
- equal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области оптоэлектроники, в частности к конструкциям тепловых многоэлементных приемников, предназначенных для измерения пространственно-энергетических характеристик импульсного и непрерывного оптического излучения.The invention relates to the field of optoelectronics, in particular, to designs of multi-element thermal receivers for measuring the spatial and energy characteristics of pulsed and continuous optical radiation.
Основными требованиями, предъявляемыми к приемникам излучения, являются: неселективность в широком спектральном диапазоне, высокая чувствительность, малый уровень собственных шумов, малая инерционность, линейная зависимость выходного сигнала от величины падающего лучистого потока, одинаковая чувствительность по всей рабочей площадке приемника, устойчивость к действиям излучения, малый вес и габариты. Развитие тепловых приемников идет в направлении разработки интегрального исполнения конструкции, включающей приемник и предусилитель. При интегральном исполнении удается оптимизировать технические характеристики.The main requirements for radiation receivers are: non-selectivity in a wide spectral range, high sensitivity, low level of intrinsic noise, low inertia, linear dependence of the output signal on the magnitude of the incident radiant flux, the same sensitivity over the entire working platform of the receiver, resistance to radiation, light weight and dimensions. The development of thermal receivers goes in the direction of developing an integrated design that includes a receiver and a preamplifier. With integrated performance, it is possible to optimize technical specifications.
Из тепловых приемников наиболее распространены пироэлектрические приемники, используемые для регистрации потоков излучения переменной интенсивности и способные работать в широком спектральном диапазоне излучения. Пироэлектрические приемники содержат чувствительный элемент в виде тонкой пластины пироэлектрика с электродами, нанесенными на поверхности, перпендикулярные полярной оси пироэлектрика. Электрод, обращенный к источнику излучения, покрывают слоем поглотителя, оптические свойства которого определяют область спектральной чувствительности приемника.Of the heat detectors, the most common are pyroelectric detectors, used to register radiation fluxes of variable intensity and capable of operating in a wide spectral range of radiation. Pyroelectric detectors contain a sensitive element in the form of a thin plate of pyroelectric with electrodes deposited on the surface, perpendicular to the polar axis of the pyroelectric. The electrode facing the radiation source is covered with a layer of an absorber, the optical properties of which determine the region of spectral sensitivity of the receiver.
Известен один из видов тепловых приемников - многоэлементный пироэлектрический приемник излучения МПЭПИ-100, содержащий 100 измерительных каналов с размером термочувствительного элемента 10×10 мм и предварительный усилитель. Приемник выполнен в герметичном корпусе, в котором находится схема управления (Технологические лазеры: Справочник: В 2Т. Т.2 / Г.А.Абильсиитов, В.Г.Гонтарь, Л.А.Новицкий и др. Под общ. ред. Г.А.Абильсиитова, М.: Машиностроение, 1991, 554 с.).One of the types of heat receivers is known - a multi-element pyroelectric radiation detector MPEPI-100, containing 100 measuring channels with a temperature-
Термочувствительные элементы подвергаются деформации при нагреве, за счет чего амплитудно-частотная характеристика пироэлектрического приемника имеет два спада: низкочастотный за счет нестационарных тепловых процессов (постоянная времени τт=0,1 с) и высокочастотный за счет влияния электрических параметров цепи (постоянная времени τэ=10-11/10-12), что не представляет возможным использовать их в качестве образцовых приборов из-за сложности их градуировки. Кроме того, известный приемник излучения характеризуется громоздкостью и низкой разрешающей способностью.The thermosensitive elements undergo deformation during heating, due to which the amplitude-frequency characteristic of the pyroelectric receiver has two drops: low-frequency due to unsteady thermal processes (time constant τ t = 0.1 s) and high-frequency due to the influence of electrical parameters of the circuit (time constant τ e = 10 -11 / 10 -12 ), which makes it impossible to use them as exemplary devices due to the complexity of their calibration. In addition, the known radiation detector is characterized by bulkiness and low resolution.
Известен также тепловой приемник излучения на основе диоксида ванадия. Приемник содержит металлическую пластину, на которой закреплена диэлектрическая подложка с термочувствительным слоем в виде отдельных элементов с металлическими электродами, имеющих внешние выводы, на обратной стороне пластины расположены электрическая спираль и термодатчик, которые соединены с регулятором. В качестве термочувствительного элемента использована пленка на основе диоксида ванадия толщиной 0,14 мкм. В температурном диапазоне 36-74 К ее удельное поверхностное сопротивление изменяется соответственно в диапазоне 2×104-3×102 Ом/см2, ширина петли гистерезиса 10°С. Термостатируя температуру чувствительного слоя в пределах ширины петли гистерезиса, обеспечивают постоянную стираемую память (Олейник А.С. Тепловые приемники оптического излучения на основе пленок VO2 / Актуальные проблемы: электронного приборостроения АПЭП-98: Материалы междунар. конф. - Саратов СГТУ, 1998. С.69-72).Also known is a thermal radiation detector based on vanadium dioxide. The receiver contains a metal plate on which a dielectric substrate with a heat-sensitive layer is fixed in the form of separate elements with metal electrodes having external terminals, an electric spiral and a temperature sensor are located on the back side of the plate, which are connected to the controller. A film based on vanadium dioxide with a thickness of 0.14 μm was used as a heat-sensitive element. In the temperature range of 36-74 K, its specific surface resistance varies, respectively, in the range of 2 × 10 4 -3 × 10 2 Ohm / cm 2 , the width of the hysteresis loop is 10 ° C. Thermostating the temperature of the sensitive layer within the width of the hysteresis loop provides a permanent erasable memory (Oleinik A.S. Thermal receivers of optical radiation based on VO 2 films / Actual problems: electronic instrumentation APEP-98: Materials of the international conference - Saratov SGTU, 1998. S.69-72).
В двухмерных поликристаллических пленках VO2 толщиной 70÷140 нм высота кристаллитов столбчатой формы равна толщине пленки, их размеры в плоскости пленки составляют 50÷140 нм соответственно. Скачок удельного поверхностного сопротивления при фазовом переходе составляет от 1 до 2 порядков его величины, петля термического гистерезиса лежит в пределах от 18 до 10°С соответственно. У пленок толщиной 80÷115 нм на петле имеет место участок квазилинейного изменения удельного поверхностного сопротивления шириной 7÷13°С соответственно.In two-dimensional polycrystalline VO 2 films with a thickness of 70-140 nm, the height of columnar crystallites is equal to the thickness of the film, their sizes in the film plane are 50-140 nm, respectively. The jump in surface resistivity during a phase transition is from 1 to 2 orders of magnitude, the thermal hysteresis loop lies in the range from 18 to 10 ° C, respectively. For films with a thickness of 80–115 nm, a portion of a quasilinear change in the specific surface resistance with a width of 7–13 ° C, respectively, occurs on the loop.
Скорость развития внешних проявлений ФППМ в пленочных реверсивных термохромных средах на основе диоксида ванадия определяется толщиной и теплофизическими параметрами пленочных слоев и подложки, а также величиной энергетической экспозиции источника излучения. По достижении пленкой VO2 температуры фазового перехода осуществляется процесс постадийной перестройки кристаллической решетки фазы VO2 со скоростью звуковых волн. В пленках VO2 толщиной 70-140 нм ФППМ протекает за ~10-11 с, что дает возможность регистрировать короткие световые импульсы излучения (например, взрыв).The rate of development of the external manifestations of FPPM in film reversing thermochromic media based on vanadium dioxide is determined by the thickness and thermophysical parameters of the film layers and substrate, as well as the magnitude of the energy exposure of the radiation source. When the VO 2 film reaches the phase transition temperature, the process of stepwise tuning of the crystal lattice of the VO 2 phase with the speed of sound waves is carried out. In VO 2 films with a thickness of 70–140 nm, the FPPM occurs for ~ 10 –11 s, which makes it possible to detect short light pulses of radiation (for example, an explosion).
Однако недостатком данного приемника являются его инерционность из-за использования металлической пластины и нагревателя на основе электрической спирали. Из-за отсутствия корпуса происходит влияние посторонних воздушных потоков, что приводит к неравномерному распределению температуры по площади приемной площадки.However, the disadvantage of this receiver is its inertia due to the use of a metal plate and a heater based on an electric spiral. Due to the lack of a casing, the influence of extraneous air flows occurs, which leads to an uneven distribution of temperature over the area of the receiving area.
Наиболее близким к заявляемому решению является тепловой приемник оптического излучения, содержащий герметичный корпус с входным окном, прозрачным для регистрируемого излучения. Перед окном установлена диэлектрическая подложка, покрытая термочувствительным слоем из материала с гистерезисной зависимостью фазового перехода полупроводник-металл, в виде 24-х отдельных элементов с металлическими электродами, заполняющих площадь приемной круговой площадки. На обратной стороне подложки расположены пленочный нагреватель с термодатчиком, в корпусе размещена печатная плата модуля схемы управления, обеспечивающая последовательную коммутацию элементов на вход мостовой схемы (Патент РФ №2227905, Тепловой приемник излучения. / А.С.Олейник, М.В.Орехов; опубл. 27.04.2004 г.).Closest to the claimed solution is a thermal receiver of optical radiation containing a sealed enclosure with an input window that is transparent to the detected radiation. A dielectric substrate is installed in front of the window, covered with a heat-sensitive layer of material with a hysteretic dependence of the semiconductor-metal phase transition, in the form of 24 separate elements with metal electrodes filling the area of the receiving circular area. A film heater with a temperature sensor is located on the reverse side of the substrate, a printed circuit board of the control circuit module is located in the housing, which provides serial switching of elements to the input of the bridge circuit (RF Patent No. 2227905, Thermal radiation detector. / A.S. Oleinik, M.V. Orekhov; published on April 27, 2004).
Недостатками приемника являются большие объемно-весовые показатели конструкции, отсутствие круговой симметрии в расположении термочувствительных элементов на площади приемной площадки и недостаточное число термочувствительных элементов, что снижает точность анализа Гауссова распределения по сечению лазерного луча. Кроме того, отсутствие компенсационного термочувствительного элемента снижает точность измерений.The disadvantages of the receiver are the large volume and weight parameters of the design, the lack of circular symmetry in the location of the heat-sensitive elements on the receiving area and the insufficient number of heat-sensitive elements, which reduces the accuracy of the analysis of the Gaussian distribution over the laser beam cross section. In addition, the absence of a compensation thermosensitive element reduces the accuracy of the measurements.
Гауссовскими пучками называют поля, распределения амплитуд и фаз которых в каждом поперечном сечении остаются подобными, т.е. меняется лишь масштаб амплитудного распределения и кривизна волнового фронта. Поэтому для их регистрации целесообразна круговая симметрия в расположении термочувствительных элементов на плоскости приемной площадки приемника.Gaussian beams are called fields whose distribution of amplitudes and phases in each cross section remain similar, i.e. only the scale of the amplitude distribution and the curvature of the wavefront change. Therefore, for their registration, circular symmetry in the arrangement of heat-sensitive elements on the plane of the receiver receiving platform is advisable.
Задачей настоящего изобретения является повышение точности измерения пространственно-энергетических характеристик оптического излучения, уменьшение объемно-весовых показателей приемного устройства и реализация автономности его эксплуатации.The objective of the present invention is to improve the accuracy of measuring the spatial and energy characteristics of optical radiation, reduce the volumetric and weight indicators of the receiving device and realize the autonomy of its operation.
Поставленная задача решается тем, что тепловой приемник оптического излучения содержит герметичный корпус с входным окном, прозрачным для регистрируемого излучения, перед окном установлена диэлектрическая подложка, покрытая термочувствительным слоем из материала с гистерезисной зависимостью фазового перехода первого рода полупроводник-металл, например, пленки диоксида ванадия, в виде мозаики из элементов квадратной формы, заполняющих площадь приемной круговой площадки, каждый термочувствительный элемент имеет сигнальный и общий электроды, соединенные с контактными площадками, расположенными по периметру подложки, на обратной стороне подложки размещены пленочный нагреватель и терморезистор, соединенные с контактными площадками, схему управления с возможностью обеспечения последовательной коммутации элементов на вход мостовой схемы. Согласно предлагаемому решению корпус выполнен в виде уплощенного прямоугольного металлостеклянного тела, состоящего из основания с выводами, которые электрически соединены с соответствующими контактными площадками, расположенными по периметру подложки, и крышки с окном. Термочувствительные элементы ориентированы на плоскости приемной площадки в виде мозаики из элементов, расположенных по концентрическим окружностям с радиусами, увеличивающимися с каждой последующей окружностью на одинаковую величину, от центра круга, равную удвоенному размеру элемента, по сравнению с предыдущей. При этом термочувствительные элементы на каждой окружности расположены на равноудаленном расстоянии друг от друга, а минимально допустимое расстояние между соседними элементами равно размеру элемента. Вне приемной площадки расположен компенсационный элемент.The problem is solved in that the thermal detector of optical radiation contains a sealed enclosure with an input window that is transparent to the detected radiation, a dielectric substrate is installed in front of the window, covered with a thermosensitive layer of material with a hysteretic dependence of the first-order semiconductor-metal phase transition, for example, vanadium dioxide films, in the form of a mosaic of square elements filling the area of the receiving circular platform, each heat-sensitive element has a signal and a common electrodes connected to contact pads located along the perimeter of the substrate, a film heater and a thermistor connected to the contact pads, a control circuit with the ability to provide sequential switching of elements to the input of the bridge circuit are placed on the reverse side of the substrate. According to the proposed solution, the casing is made in the form of a flattened rectangular metal-glass body consisting of a base with leads that are electrically connected to the corresponding contact pads located along the perimeter of the substrate, and a cover with a window. The thermosensitive elements are oriented on the plane of the receiving platform in the form of a mosaic of elements arranged in concentric circles with radii increasing with each subsequent circle by the same amount, from the center of the circle, equal to twice the size of the element compared to the previous one. In this case, the heat-sensitive elements on each circle are located at equidistant distance from each other, and the minimum allowable distance between adjacent elements is equal to the size of the element. A compensation element is located outside the receiving area.
Заявляемое устройство отличается наличием уплощенного прямоугольного корпуса с оптическим окном в центральной части лицевой стороны и выводами, расположенными по периферии обратной стороны корпуса, элементы термочувствительного слоя образуют четыре кольца, что позволяет более четко регистрировать на плоскости Гауссово распределение энергии (мощности) по сечению лазерного луча. Наличие компенсационного элемента позволяет отказаться от термостатирования термочувствительного слоя и проводить измерения на пределе чувствительности приемника.The inventive device is characterized by the presence of a flattened rectangular case with an optical window in the central part of the front side and terminals located on the periphery of the back side of the case, the elements of the heat-sensitive layer form four rings, which makes it possible to more clearly record the energy (power) distribution over the laser beam cross section on the Gaussian plane. The presence of the compensation element allows you to refuse thermostating of the thermally sensitive layer and take measurements at the sensitivity limit of the receiver.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид приемника, на фиг.2 - поперечный разрез приемника, на фиг.3 показана топология термочувствительных элементов на поверхности диэлектрической подложки приемника (продольный разрез), на фиг.4 - топология пленочного нагревателя и пленочного терморезистора, расположенных с обратной стороны подложки. На фиг.5 приведена температурная зависимость удельного поверхностного сопротивления термочувствительного слоя приемника на основе пленки VO2 толщиной 100 нм.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a general view of a receiver, Fig. 2 is a cross-sectional view of a receiver, Fig. 3 shows a topology of heat-sensitive elements on a surface of a dielectric substrate of a receiver (longitudinal section), Fig. 4 is a topology of a film heater and film thermistor located on the back of the substrate. Figure 5 shows the temperature dependence of the specific surface resistance of the heat-sensitive layer of the receiver based on a VO 2 film with a thickness of 100 nm.
Позициями на чертежах обозначены:The positions in the drawings indicate:
1 - основание корпуса, 2 - крышка корпуса, 3 - входное окно, 4 - выводы основания, 5 - диэлектрическая подложка, 6 - приемные термочувствительные элементы, 7 - компенсационный элемент, 8 - сигнальные контактные площадки, 9 - общая шина с контактной площадкой, 10 - резистивные элементы, 11 - пленочный терморезистор, 12 - выводы нагревателя, 13 - выводы терморезистора, 14 - проводящая лента.1 - housing base, 2 - housing cover, 3 - input window, 4 - base terminals, 5 - dielectric substrate, 6 - receiving heat-sensitive elements, 7 - compensation element, 8 - signal contact pads, 9 - common bus with contact pad, 10 - resistive elements, 11 - film thermistor, 12 - heater leads, 13 - thermistor leads, 14 - conductive tape.
Тепловой приемник излучения содержит герметичный корпус, состоящий из основания 1 и крышки 2 с входным окном 3, выполненным из материала, прозрачного для регистрируемого излучения, например, BaF2. Основание корпуса 1 имеет позолоченные выводы 4.The thermal radiation detector contains a sealed housing consisting of a
На основании корпуса 1 с помощью диэлектрической прокладки закреплена диэлектрическая подложка 5. На поверхность подложки со стороны входного окна нанесены приемные термочувствительные элементы 6, образующие термочувствительный слой, и один компенсационный термочувствительный элемент 7, выполненные из материала с гистерезисной зависимостью фазового перехода первого рода полупроводник-металл, например, из диоксида ванадия VO2. При этом приемные термочувствительные элементы 6 сгруппированы в области проекции входного окна на диэлектрическую подложку и формируют приемную площадку в форме круга, а компенсационный элемент 7 расположен вне приемной площадки. Термочувствительные элементы имеют сигнальный и общий выводы, соединенные электродами с сигнальными контактными площадками 8 и одной общей шиной с контактной площадкой 9 соответственно, расположенными по периметру подложки 6. Контактные площадки с помощью проводников соединены с выводами корпуса 4. На обратной стороне диэлектрической подложки 5 расположены пленочный нагреватель и пленочный терморезистор 11. На фиг.4 показана топология пленочного нагревателя, выполненного в виде чередующихся резистивных элементов 10, расположенных точно под приемными термочувствительными элементами 6 и соединенных между собой проводящей лентой 14, например, из меди, и имеющей два контактных вывода. Рядом расположен пленочный терморезистор 11 из пленки VO2. Выводы нагревателя 12 и выводы терморезистора 13 соединены с выводами основания 4. Между внутренней поверхностью окна 3 и приемными термочувствительными элементами 6, а также пленочным нагревателем и основанием корпуса 1 сформированы два воздушных зазора, обеспечивающих работу приемных термочувствительных элементов 6 и пленочного нагревателя в условиях воздушного термостата, что улучшает распределение зонной чувствительности по площади приемной площадки.A
Приемные термочувствительные элементы 6 расположены по концентрическим окружностям на равноудаленном расстоянии друг от друга и равномерно заполняют площадь приемной площадки, образуя регулярную структуру. Термочувствительные элементы могут быть выполнены квадратной формой со стороной элемента от 0,1 до 4 мм, что определяется назначением приемника, при этом диаметр приемной площадки увеличивается пропорционально.The receiving heat-
На фиг.5 приведена зависимость удельного поверхностного сопротивления термочувствительных элементов из диоксида ванадия, толщиной 100 нм от температуры. В диапазоне 70-83°С имеет место квазилинейный характер изменения величины удельного поверхностного сопротивления термочувствительного слоя от температуры нагрева. Термостатирование термочувствительного слоя осуществляется при температуре 70°С с погрешностью ±0,05, при этом диапазон нагрева слоя составляет 0,1-13°С, нагрев слоя выше 83°С не вызывает приращения сигнала с выхода приемника.Figure 5 shows the dependence of the specific surface resistance of thermosensitive elements of vanadium dioxide, a thickness of 100 nm from temperature. In the range of 70-83 ° C, there is a quasilinear character of the change in the specific surface resistance of the heat-sensitive layer from the heating temperature. Thermostating of the temperature-sensitive layer is carried out at a temperature of 70 ° C with an accuracy of ± 0.05, while the range of heating of the layer is 0.1-13 ° C, heating of the layer above 83 ° C does not cause an increment of the signal from the output of the receiver.
Принцип действия приемника основан на параллельной регистрации приемными термочувствительными элементами 6 термочувствительного слоя регистрируемого излучения на длинах волн 0,3-10,6 мкм, при этом приемные термочувствительные элементы 6 изменяют свое сопротивление пропорционально степени нагрева.The principle of operation of the receiver is based on the parallel registration by the receiving heat-
Имеет место два режима эксплуатации приемника: без термостатирования термочувствительного слоя и с обеспечением термостатирования термочувствительного слоя.There are two operating modes of the receiver: without thermostating of the thermally sensitive layer and with the provision of thermostating of the thermally sensitive layer.
В первом случае после воздействия регистрируемого излучения на приемные термочувствительные элементы 6 и изменения их сопротивления происходит параллельный съем информации с приемника, запоминание ее в аналоговых устройствах, выборка и хранение с последующим преобразованием в цифровую форму. В этом случае используется калибровочный сигнал с компенсационного элемента 7, не облучаемого падающим излучением (Mc Fwen R.К., Hannig P.A. European uncoiled thermal imaging sensors // Processing of SPIE. - 1999. - V 3698. - P.256-263).In the first case, after the influence of the detected radiation on the receiving thermally
Во втором случае имеет место термостатирование термочувствительного слоя в середине петли гистерезиса. Регистрируемое излучение нагревает все приемные термочувствительные элементы 6 выше температуры термостатирования, и элементы изменяют свое сопротивление. Сформированный рельеф сопротивлений сохраняется неограниченное время. Интерфейс измерительной системы обеспечивает последовательную коммутацию приемных термочувствительных элементов 6 на вход преобразователя сопротивление-напряжение и преобразование величины электрического сигнала в цифровой код (Патент РФ №2227905, МПК 7 G01J 5/20. Тепловой приемник излучения. / А.С.Олейник, М.В.Орехов; опубл. 27.04.2004 г.).In the second case, thermostating of the thermally sensitive layer takes place in the middle of the hysteresis loop. The recorded radiation heats all receiving
Был изготовлен тепловой приемник лазерного излучения на основе пленки VO2, представляющий собой малогабаритный металлостеклянный корпус размером 39×29×4,5 мм, с окном из материала ФБС-И, прозрачным в спектральном диапазоне 0,3-25 мкм. Корпус имел 38 позолоченных выводов диаметром 0,3 мм и высотой 6 мм. Диэлектрическая подложка выполнена из поликора ВК-100 размером 30×24×0,5 мм. На поверхность диэлектрической подложки нанесены 33 термочувствительных элемента квадратной формы размером 0,7×0,7 мм2, 32 из которых формировали приемную площадку в виде круга. Диаметр приемной площадки составил 10 мм.A thermal laser radiation detector based on a VO 2 film was manufactured, which was a small-sized metal-glass case measuring 39 × 29 × 4.5 mm, with a window made of FBS-I material, transparent in the spectral range of 0.3–25 μm. The case had 38 gold-plated leads with a diameter of 0.3 mm and a height of 6 mm. The dielectric substrate is made of VK-100
Нагреватель выполнен в виде совокупности 32 резистивных элементов квадратной формы из NiCr, соединенных между собой проводящей лентой. Терморезистор выполнен из пленки диоксида ванадия.The heater is made in the form of a set of 32 square NiCr resistive elements interconnected by a conductive tape. The thermistor is made of a vanadium dioxide film.
Приемные термочувствительные элементы были расположены по четырем концентрическим окружностям, причем на первой окружности, считая от центра, были расположены 4 элемента, на второй и третьей окружностях - по 8 элементов, а на четвертой окружности - 12 элементов. При этом стороны соседних элементов на первой окружности образовывали угол 90°, на второй и третьей окружностях - угол 45°, на четвертой окружности - угол 30°, а угол между осью симметрии приемной площадки и стороной одного из элементов на первой и второй окружностях составлял 45°, на третьей - 22,5°, а на четвертой - 30°. Величина, на которую отличались радиусы соседних окружностей, равнялась удвоенной длине стороны термочувствительного элемента, при этом две из сторон каждого термочувствительного элемента, расположенного на окружности, были перпендикулярны ее радиусу.The receiving heat-sensitive elements were arranged in four concentric circles, with 4 elements located on the first circle, counting from the center, 8 elements on the second and third circles, and 12 elements on the fourth circle. The sides of adjacent elements formed a 90 ° angle on the first circle, a 45 ° angle on the second and third circles, a 30 ° angle on the fourth circle, and the angle between the symmetry axis of the receiving platform and the side of one of the elements on the first and second circles was 45 °, in the third - 22.5 °, and in the fourth - 30 °. The value by which the radii of the adjacent circles differed was equal to twice the length of the side of the heat-sensitive element, while two of the sides of each heat-sensitive element located on the circle were perpendicular to its radius.
Приемник предназначен для регистрации лазерного излучения технологического оборудования, предназначенного для размерной обработки тугоплавких материалов.The receiver is designed to register laser radiation of technological equipment designed for dimensional processing of refractory materials.
Юстировка лазерного оборудования обеспечивает Гауссово распределение плотности энергии (мощность) по сечению пучка, которое необходимо сохранить в процессе работы, чтобы обеспечить профиль резки тугоплавких материалов.Alignment of laser equipment provides a Gaussian distribution of energy density (power) over the beam cross section, which must be preserved during operation to ensure a profile for cutting refractory materials.
Наличие круговой симметрии в расположении элементов, по сравнению с прямоугольной мозаичной решеткой, повышает точность выявления Гауссова распределения плотности энергии (мощности) по сечению лазерного луча за счет более равномерного облучения площади каждого элемента.The presence of circular symmetry in the arrangement of elements, in comparison with a rectangular mosaic lattice, increases the accuracy of detecting the Gaussian distribution of the energy density (power) over the cross section of the laser beam due to a more uniform irradiation of the area of each element.
Согласно данным расчета дисперсия суммарного напряжения шумов приемника составляет 8.3·10-8 Вт, при этом наибольший вклад в ограничение пороговой чувствительности вносит токовый шум приемника. В режиме термостатирования величина порогового потока излучения составляет 1,6·10-6 Вт.According to the calculation data, the variance of the total voltage of the noise of the receiver is 8.3 · 10 -8 W, while the current noise of the receiver makes the greatest contribution to limiting the threshold sensitivity. In the temperature control mode, the threshold radiation flux is 1.6 · 10 -6 W.
Таким образом, по сравнению с существующими тепловыми приемниками предлагаемый приемник излучения обладает большей разрешающей способностью, выполнен в унифицированном металлостеклянном корпусе, обладающем меньшими объемно-весовыми показателями, и может эксплуатироваться как в режиме памяти, так и в динамичном режиме измерений, при максимальной чувствительности.Thus, in comparison with existing heat receivers, the proposed radiation receiver has a higher resolution, is made in a unified metal-glass case, which has lower volume and weight indicators, and can be operated both in memory mode and in dynamic measurement mode, with maximum sensitivity.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009129746/28A RU2397458C1 (en) | 2009-08-03 | 2009-08-03 | Thermal receiver of optical radiation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009129746/28A RU2397458C1 (en) | 2009-08-03 | 2009-08-03 | Thermal receiver of optical radiation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2397458C1 true RU2397458C1 (en) | 2010-08-20 |
Family
ID=46305580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009129746/28A RU2397458C1 (en) | 2009-08-03 | 2009-08-03 | Thermal receiver of optical radiation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2397458C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2449263C1 (en) * | 2010-09-08 | 2012-04-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Apparatus and method of controlling radiation flux when conducting ground-based thermal-vacuum tests on spacecraft |
| RU2518250C1 (en) * | 2012-11-27 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Thermal detector |
-
2009
- 2009-08-03 RU RU2009129746/28A patent/RU2397458C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2449263C1 (en) * | 2010-09-08 | 2012-04-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Apparatus and method of controlling radiation flux when conducting ground-based thermal-vacuum tests on spacecraft |
| RU2518250C1 (en) * | 2012-11-27 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Thermal detector |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101709943B1 (en) | Non-contact temperature sensor | |
| EP2440898A1 (en) | Multifunction laser power meter | |
| EP2811271A1 (en) | Infrared sensor | |
| JP2011216323A (en) | Induction heating cooker | |
| RU2397458C1 (en) | Thermal receiver of optical radiation | |
| US3387134A (en) | Wavelength independent, direct reading radiometer | |
| RU2456559C1 (en) | Thermal radiation receiver | |
| RU2518250C1 (en) | Thermal detector | |
| JP2009025306A (en) | Electromagnetic radiation detector, and manufacturing method for the detector | |
| CN112729537A (en) | Sensor for measuring laser power of laser and laser power meter | |
| US3355589A (en) | Constant sensitivity differential radiometer | |
| CN103267773B (en) | Double-ring thermal protection transient radiation heatflowmeter and measuring method | |
| US3535523A (en) | Radiant flux measuring apparatus of the thermopile type | |
| RU153286U1 (en) | MULTI-ELEMENT HEAT RECEIVER BASED ON VOX FILM | |
| RU2701187C1 (en) | Terahertz radiation receiver based on an vox film | |
| US4061917A (en) | Bolometer | |
| US6437331B1 (en) | Bolometer type infrared sensor with material having hysterisis | |
| JP3085830B2 (en) | Radiant heat sensor | |
| RU2650430C1 (en) | RECEIVER OF IR AND THz RADIATIONS | |
| RU2227905C1 (en) | Thermal radiation receiver | |
| EP1734350A1 (en) | Device for detecting optical parameters of a laser beam. | |
| KR101578374B1 (en) | Thermopile sensor module | |
| RU2811537C1 (en) | Quartz thermal radiation receiver | |
| JPS6215416A (en) | Laser beam energy distribution measuring instrument | |
| Schlegel | Apparatus for determining temperature profiles in microstructures |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140804 |