RU2687992C1 - Infrared and millimeter radiation imaging device - Google Patents

Infrared and millimeter radiation imaging device Download PDF

Info

Publication number
RU2687992C1
RU2687992C1 RU2018117856A RU2018117856A RU2687992C1 RU 2687992 C1 RU2687992 C1 RU 2687992C1 RU 2018117856 A RU2018117856 A RU 2018117856A RU 2018117856 A RU2018117856 A RU 2018117856A RU 2687992 C1 RU2687992 C1 RU 2687992C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
film
dielectric
layer
thermochromic
Prior art date
Application number
RU2018117856A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Семенович Олейник
Михаил Александрович Медведев
Валерий Павлович Еремин
Наум Абрамович Коплевацкий
Валерий Петрович Мещанов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.)
Priority to RU2018117856A priority Critical patent/RU2687992C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2687992C1 publication Critical patent/RU2687992C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02Details
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details

Abstract

FIELD: measuring equipment.SUBSTANCE: invention relates to measurement equipment and refers to infrared and millimeter radiation imaging device. Device includes a hollow housing with a support frame in the form of two dielectric rings, which has two openings for detecting radiation on opposite sides of the housing. Housing is fixed on holder with post, between dielectric rings there is dielectric substrate made of mica. Dielectric substrate is coated with film absorber of nichrome alloy, and on other side of substrate there is a film structure of thermochromic material, made in form of two versions: layer from Al-VOor layer of black dye – cholesteric liquid crystal composition (CLC). Device has cover made with possibility of opening to provide substitution of substrates.EFFECT: disclosed is infrared and millimeter radiation imaging device.6 cl, 8 dwg, 3 tbl

Description

Изобретение относится к технике радиоизмерений, в частности для визуализации непрерывного и импульсного инфракрасного (ИК) излучения в диапазоне 0,4-16,67 мкм и миллиметрового излучения на длинах волн 2 и 3 мм.The invention relates to the technique of radio measurements, in particular for visualization of continuous and pulsed infrared (IR) radiation in the range of 0.4-16.67 μm and millimeter radiation at wavelengths of 2 and 3 mm.

Устройства визуализации служат для проверки работоспособности источников излучения, а также для определения размера, конфигурации и средней мощности излучения в миллиметровом диапазоне длин волн. Продолжает быть актуальной разработка устройств визуализации, способных функционировать в условиях лаборатории, цеха, натурных испытаниях источников излучения.Visualization devices are used to check the efficiency of radiation sources, as well as to determine the size, configuration and average radiation power in the millimeter wavelength range. The development of visualization devices capable of operating in the laboratory, workshop, field tests of radiation sources continues to be relevant.

Известна термохромная пленка, представляющая эмульсию производных холестерина в коллоидном растворе поливинилового спирта с черным красителем (сажа). (Адамчик, А. Жидкие кристаллы: пер. с польск. / А. Адамчик, З. Стругальский; под ред. И.Г. Чистякова М.: Сов. радио, 1979. 160 с.). Различным смесям холестерических жидких кристаллов соответствуют определенные температурные интервалы, в которых происходит полное изменение цвета - от красного до голубого.A thermochromic film is known that represents an emulsion of cholesterol derivatives in a colloidal solution of black dye polyvinyl alcohol (carbon black). (Adamchik, A. Liquid crystals: translation from Polish / A. Adamchik, Z. Strugalsky; ed. By IG Chistyakov M .: Soviet. Radio, 1979. 160 p.). Different mixtures of cholesteric liquid crystals correspond to certain temperature ranges, in which there is a complete change in color - from red to blue.

Холестерические жидкие кристаллы (ХЖК) применяются для визуализации ИК излучения в приборах ночного видения, а также для визуализации микроволнового поля в волноводах и микроволн, находящихся в воздухе.Cholesteric liquid crystals (CLC) are used to visualize infrared radiation in night vision devices, as well as to visualize the microwave field in waveguides and microwaves in the air.

Недостатки ХЖК: обязательное использование черной подложки; низкая лучевая прочность пленок; чувствительность к ультрафиолетовому излучению; при длительной экспозиции или в процессе хранения имеет место смещение температурного диапазона изменения цветовой окраски на ±1-2°С.Disadvantages of CLC: mandatory use of a black substrate; low radiation strength of films; sensitivity to ultraviolet radiation; during prolonged exposure or during storage, there is a shift in the temperature range of color change by ± 1-2 ° C.

Известен двухмерный ТГц-ИК конвертер, представляющий собой многослойную структуру, состоящую из диэлектрической подложки, покрытой частотно-избирательной поверхностью (ЧИП). С другой стороны подложки нанесен сплошной слой с металлической проводимостью, покрытый эмиссионным слоем. Излучение поглощается резонансным поглотителем, нагрев которого приводит к увеличению интенсивности излучения эмиссионного слоя (Пат. 2447574 РФ, МПК H03D 7/00 Преобразователь терагерцового излучения / С.А. Кузнецов, [и др.]; заявл. 16.11.2010, опубл. 10.04.2012. Бюл. №10).A two-dimensional THz-IR converter is known, which is a multi-layer structure consisting of a dielectric substrate coated with a frequency-selective surface (CHIP). On the other side of the substrate is applied a continuous layer with metallic conductivity, coated with an emission layer. The radiation is absorbed by a resonant absorber, the heating of which leads to an increase in the intensity of the emission of the emission layer (Pat. 2447574 RF, IPC H03D 7/00 Converter of terahertz radiation / S.A. Kuznetsov, [and others]; statement. 16.11.2010, publ. 10.04 .2012. Bull. №10).

Недостатки: сложная структура металлизированных микроструктур ограничивает размер ТГц-ИК конвертера; использование уникальных ИК камер; обеспечение требуемой чувствительности ТГц-ИК конвертера достигается за счет фокусирующей ТГц оптики, ТГц объектива.Disadvantages: the complex structure of metallized microstructures limits the size of the THz-IR converter; use of unique IR cameras; ensuring the required sensitivity of the THz-IR converter is achieved by focusing the THz optics, THz lens.

Известен двухмерный ТГц-ИК конвертер, представляющий собой матрицу с внедренными в нее наночастицами из металла или сплава с частично заполненным пиком плотности электронных состояний на уровне Ферми (Пат. №2511070 РФ МПК G01J 1/02, G02F 1/00, В82В 1/00 Устройства визуализации источников терагерцового излучения / А.К. Кавеев [и др.], патентообладатель: ООО «ТИДЕКС»; заявл. 01.10.2012, опубл. 10.04.2014, Бюл. №10. - 17 с). Наночастицы, нагреваемые ТГц излучением, преобразуют энергию ТГц квантов в теплоту, а двумерная картина, формируемая нагретыми наночастицами конвертера, визуализируется ИК камерой.A two-dimensional THz-IR converter is known, which is a matrix with nanoparticles of metal or alloy embedded in it with a partially filled peak of the density of electronic states at the Fermi level (US Pat. No. 2511070 of the Russian Federation IPC G01J 1/02, G02F 1/00, В82В 1/00 Devices for visualization of sources of terahertz radiation / AK Kaveev [et al.], Patentee: TIDEX LLC; announced October 10, 2012, published on April 10, 2014, Byul. No. 10. -17). The nanoparticles heated by THz radiation convert the energy of THz quanta into heat, and the two-dimensional picture formed by the heated nanoparticles of the converter is visualized by an IR camera.

Недостатки: использование ИК камер с эквивалентной шумовой разностью температур в 100 мкК; использование трудоемкой технологии изготовления метаматериалов с заданными размерами наночастиц и их объемной концентрацией.Disadvantages: the use of IR cameras with an equivalent noise temperature difference of 100 µK; the use of labor-intensive manufacturing techniques for metamaterials with given nanoparticle sizes and their bulk concentration.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является (Пат. РФ 2638381 МПК G 01 J 5/20 Устройство визуализации инфракрасного и терагерцового излучений / А.С. Олейник, М.А. Медведев, дата заяв. 20.07.2016, дата опубл. 13.12.2017, Бюл. №35). Устройство содержит плоский корпус с расположенной в нем рамке в виде двух диэлектрических колец и имеющий два окна для регистрации излучения, при этом плоский корпус закреплен на держателе со стойкой, между диэлектрическими кольцами размещен ТГц-ИК конвертер, представляющий собой диэлектрическую подложку с нанесенной двухслойной пленочной структурой Al-VOx, которую опоясывает с круговым зазором пленочный нагреватель, на противоположной стороне подложки под пленочной структурой Al-VOx, расположена сетка из алюминия, толщиной не более 100 нм, с квадратными отверстиями, при этом длина стороны сетки прямо пропорциональна длине волны терагерцового излучения, распространяющегося в диэлектрической подложке, на свободной части поверхности которой расположен термодатчик.The closest to the proposed invention is (RF. Pat. RF 2638381 IPC G 01 J 5/20 Device for visualization of infrared and terahertz radiation / AS Oleinik, MA Medvedev, the date of the announcement. 07/20/2016, date publ. 13.12.2017 , Bull. No. 35). The device contains a flat case with a frame in the form of two dielectric rings and having two windows for recording radiation, while the flat case is fixed on a holder with a stand, between the dielectric rings is placed a THz-IR converter, which is a dielectric substrate with a deposited two-layer film structure Al-VO x , which is surrounded by a circular gap film heater, on the opposite side of the substrate under the film structure Al-VO x , is a grid of aluminum, no more than 100 thick nm, with square holes, and the length of the side of the grid is directly proportional to the wavelength of terahertz radiation propagating in a dielectric substrate, on the free part of whose surface there is a thermal sensor.

Недостатки устройства: прецизионная технология изготовления двумерной сетки из алюминия.Disadvantages of the device: precision manufacturing technology of a two-dimensional grid of aluminum.

Техническая проблема настоящего изобретения заключается в необходимости создания устройства, обеспечивающего визуализацию распределения мощности излучения по сечению пучка в диапазоне длин волн от ИК до миллиметровых, способного функционировать в условиях производственной практики.The technical problem of the present invention is the need to create a device that provides visualization of the distribution of radiation power over the beam cross section in the wavelength range from IR to millimeter, capable of operating under production practice conditions.

Сущность изобретения характеризуется тем, что в устройстве визуализации инфракрасного и миллиметрового излучений, содержащем полый корпус с двумя окнами, одно из которых вмонтировано на торце корпуса, а другое окно в крышке, внутри корпуса расположена опорная рамка в виде двух диэлектрических колец, между кольцами размещена диэлектрическая подложка из слюды марки СТ-1, покрытая пленочным поглотителем из сплава нихром (Х20Н80), толщиной 17-23 нм, на другой стороне подложки расположена пленочная структура из термохромного материала, исполняемая в двух вариантах: слой из Al-VOx или слой из черного красителя и ХЖК, крышка выполнена с возможностью открывания, для обеспечения замены в опорной рамке подложек с пленочным поглотителем и указанными вариантами термохромного слоя.The invention is characterized by the fact that in the imaging device infrared and millimeter radiation, containing a hollow body with two windows, one of which is mounted on the end of the body, and another window in the lid, inside the body is a supporting frame in the form of two dielectric rings, between the rings is placed dielectric a substrate of mica grade ST-1, coated with a nichrome (X20H80) alloy absorber film, 17-23 nm thick, on the other side of the substrate there is a film structure made of thermochromic material, we play It is available in two versions: a layer of Al-VO x or a layer of black dye and HLC; the lid is openable to allow replacement of substrates with a film absorber and the indicated versions of the thermochromic layer in the support frame.

Кроме того, заявляется устройство, у которого наряду с вышеописанными признаками толщина диэлектрической подложки h должна соответствовать соотношению λ/h=50-75, где λ=2; 3 мм - рабочие длины волн миллиметрового излучения. Кроме того, заявляется также устройство, в котором на противоположных сторонах термохромного слоя нанесены пленочные алюминиевые электроды. Кроме того, заявляется также устройство, в котором поверхность окна, расположенного перед термохромным материалом, покрыта двумерной метрической сеткой с квадратными отверстиями. Кроме того, заявляется также устройство, в котором двумерная термохромная структура Al-VOx выполнена в виде квадратных ячеек, размером 0,2×0,2 мм, разделенных между собой зазорами шириной 30 мкм.In addition, the claimed device, which, along with the above-described signs, the thickness of the dielectric substrate h should correspond to the ratio λ / h = 50-75, where λ = 2; 3 mm - working wavelengths of millimeter radiation. In addition, a device is also claimed in which aluminum film electrodes are applied on opposite sides of the thermochromic layer. In addition, a device is also claimed in which the surface of the window located in front of the thermochromic material is covered with a two-dimensional metric grid with square holes. In addition, a device is also claimed in which the two-dimensional thermochromic structure of Al-VO x is made in the form of square cells, 0.2 × 0.2 mm in size, separated by gaps of 30 μm in width.

Техническим результатом является возможность визуализации больших пучков ИК и миллиметрового излучений низкой и средней интенсивности в условиях производственной практики за счет применения сменных экранов в составе универсального корпуса, экраны выполнены на основе пленочных металлодиэлектрических структур металл-диэлектрик-термохромный слой, отличающихся материалом термохромного слоя.The technical result is the ability to visualize large beams of infrared and millimeter radiation of low and medium intensity in industrial practice due to the use of interchangeable screens as part of a universal body, the screens are made on the basis of metal-dielectric metal-dielectric-thermochromic film layers, differing in the material of the thermochromic layer.

Технический результат базируется на реализации в качестве визуализатора ИК и миллиметрового излучений металлодиэлектрической структуры (металл-диэлектрик-термохромный слой). Пленочный поглотитель из металла или сплава, имеющий частично заполненный пик плотности состояний электронов на уровне Ферми, поглощает излучение на длинах волн 2 и 3 мм при определенных толщинах поглотителя за счет плазмонного резонанса свободных электронов и нагревается. ИК излучение непосредственно поглощается термохромным слоем, вызывая его нагрев. Выбор термохромного слоя на основе пленочных структур: Al-VOx или ХЖК - черный краситель, имеют определенный температурный диапазон изменения цветовой окраски, что определяет чувствительность визуализатора. Использование слюдяных подложек, удовлетворяющих отношению длины волны λ миллиметрового диапазона к толщине подложки h (λ/h≥1 порядка) обеспечивает оптимальное быстродействие визуализатора.The technical result is based on the implementation as a visualizer IR and millimeter radiation metal-dielectric structure (metal-dielectric-thermochromic layer). A film absorber from a metal or alloy, which has a partially filled peak of the density of electron states at the Fermi level, absorbs radiation at wavelengths of 2 and 3 mm at certain absorber thicknesses due to the plasmon resonance of free electrons and is heated. IR radiation is directly absorbed by the thermochromic layer, causing it to heat. The choice of thermochromic layer based on film structures: Al-VO x or HLC - black dye, have a certain temperature range of color change, which determines the sensitivity of the visualizer. The use of mica substrates, satisfying the ratio of the wavelength λ of the millimeter range to the substrate thickness h (λ / h≥1 order) provides the optimal performance of the visualizer.

Нанесение пленочных алюминиевых электродов на поверхности термохромного слоя Al-VOx обеспечивает возможность его термостатирования.The deposition of aluminum film electrodes on the surface of the thermochromic layer Al-VO x provides the possibility of its temperature control.

Нанесение метрической двумерной сетки на окно перед термохромным слоем обеспечивает экспрессное определение размера пучка излучения.The application of a metric two-dimensional grid on the window in front of the thermochromic layer provides an express determination of the size of the radiation beam.

Выполнение термохромного слоя в виде ячеек (пикселей), размером 0,2×0,2 мм, разделенных между собой постоянным зазором шириной 30 мкм, на поверхности диэлектрической подложки ограничивает растекание изображения цветового пятна при воздействии постоянного излучения и увеличивает быстродействие визуализатора.Performing a thermochromic layer in the form of cells (pixels) 0.2 × 0.2 mm in size, separated by a constant gap of 30 μm wide, on the surface of the dielectric substrate limits the spreading of the color spot image when exposed to constant radiation and increases the speed of the visualizer.

Предлагаемое изобретение поясняется с помощью Фиг. 1-8: на Фиг. 1 (а, б) приведена конструкция устройства: а - общий вид; б - продольный разрез; на Фиг. 2 (а, б) представлены конструкции пленочных металлодиэлектрических структур на слюдяной подложке с различными материалами термохромного слоя; на Фиг. 3 (а, б, в) показаны графики коэффициентов пропускания, отражения, поглощения структур: а - VOx-Al-слюда при облучении со стороны VOx в диапазоне частот 170-260 ГГц; б - ХЖК-сажа, при облучении со стороны слоя ХЖК в диапазоне частот 170-260 ГГц; в - поглощение структуры ХЖК-сажа в диапазоне длин волн 10000-600 см-1; на Фиг. 4 приведены графики коэффициентов пропускания отражения и поглощения пленочной структуры сплав нихром-слюда, толщина слоя сплав нихром 17-23 нм в диапазоне частот 170-260 ГГц; на Фиг. 5 приведена гистерезисная зависимость яркостного контраста от температуры среды Al-VOx, с толщинами пленочных слоев соответственно 100 нм и 60 нм, и требуемая удельная мощность термостатирования; на Фиг. 6 приведена зависимость цвета ХЖК от температуры; на Фиг. 7 приведена схема установки для измерения средней мощности миллиметрового излучения; на Фиг. 8 (а, б, в, г) приведены фотографии экранов визуализаторов под действием излучения на длинах волн 3 мм и 2 мм.The present invention is illustrated using FIG. 1-8: in FIG. 1 (a, b) shows the structure of the device: a - general view; b - longitudinal section; in FIG. 2 (a, b) shows the structure of metal-dielectric structures on a mica substrate with various materials of the thermochromic layer; in FIG. 3 (a, b, c) shows the graphs of the transmittance, reflection, and absorption of the structures: a - VO x -Al-mica when irradiated from the VO x side in the frequency range 170-260 GHz; b - CLC-soot, when irradiated from the side of the CLC layer in the frequency range 170-260 GHz; in - absorption of the structure of the CLC-soot in the wavelength range of 10,000-600 cm -1 ; in FIG. 4 shows the graphs of the transmittance of the reflection and absorption of the film structure of the nichrome mica alloy, the thickness of the alloy layer of nichrome 17-23 nm in the frequency range 170-260 GHz; in FIG. 5 shows the hysteresis dependence of the brightness contrast on the temperature of the Al-VO x medium, with thicknesses of film layers of 100 nm and 60 nm, respectively, and the required specific temperature of thermostating; in FIG. 6 shows the dependence of the color of CLC on temperature; in FIG. 7 shows a setup for measuring the average power of millimeter radiation; in FIG. 8 (a, b, c, d) shows photographs of visualization screens under the action of radiation at wavelengths of 3 mm and 2 mm.

Позициями 1-20 обозначены: 1 - полый корпус, 2 - крышка, 3 - прозрачные окна, 4 -опорная рамка, 5 - диэлектрическая подложка, 6 - пленочный поглотитель, 7 - термохромный слой на основе Al-VOx, 8 - держатель, 9 - стойка, 10 - метрическая двухмерная сетка, 11 - термохромный слой на основе ХЖК-сажа, 12 - регистрируемое ИК излучение, 13 - регистрируемое миллиметровое излучение, 14 - блок питания, 15 -магнетрон, 16 - волноводный СВЧ тракт, 17 - визуализатор, 18 - пленочный калориметр, 19 - ВЧ-ваттметр, 20 - измеритель мощности.Positions 1-20 denote: 1 - a hollow body, 2 - a lid, 3 - transparent windows, 4-support frame, 5 - a dielectric substrate, 6 - a film absorber, 7 - a thermochromic layer based on Al-VO x , 8 - a holder, 9 - stand, 10 - metric two-dimensional grid, 11 - thermochromic layer based on CLC-soot, 12 - recorded infrared radiation, 13 - recorded millimeter radiation, 14 - power supply, 15-magnetron, 16 - waveguide microwave path, 17 - visualizer , 18 - film calorimeter, 19 - HF-wattmeter, 20 - power meter.

Заявляемое устройство содержит преимущественно цилиндрический полый корпус 1, с крышкой 2, корпус и крышка имеют окна 3, прозрачные для видимого и регистрируемого излучений. Одна сторона корпуса 1 служит для приема миллиметрового излучения, а другая - для визуализации изменения цветовой окраски термохромного слоя и приема ИК излучения. В корпусе 1 между окнами 3 размещена опорная рамка 4, состоящая из двух диэлектрических колец, с расположенной между ними диэлектрической (слюдяной) подложкой 5. С одной стороны подложка 5 покрыта пленочным металлическим поглотителем из сплава нихром (Х20Н80), толщиной 17-23 нм, на другой стороне подложки 5 расположен термохромный слой 7 на основе пленочной структуры Al-VOx или термохромный слой, состоящий из черного красителя и ХЖК. Корпус 1 закреплен на держателе 8 со стойкой 9. В корпусе 1 перед окном 3 размещена метрическая двухмерная сетка 10.The inventive device comprises a predominantly cylindrical hollow body 1, with a lid 2, the body and the lid have windows 3 that are transparent to visible and recorded radiation. One side of housing 1 serves to receive millimeter radiation, and the other to visualize changes in the color of the thermochromic layer and receive IR radiation. In the housing 1 between the windows 3 there is a support frame 4 consisting of two dielectric rings, with a dielectric (mica) substrate 5 located between them. On one side, the substrate 5 is covered with a nichrome (X20H80) film metal absorber, 17-23 nm thick, On the other side of the substrate 5 there is a thermochromic layer 7 based on the Al-VO x film structure or a thermochromic layer consisting of a black dye and a CLC. The housing 1 is fixed on the holder 8 with the stand 9. In the housing 1 in front of the window 3 is placed a two-dimensional metric grid 10.

На Фиг. 1 а показан общий вид конструкции устройства визуализации инфракрасного и миллиметрового излучений.FIG. 1a shows a general view of the design of the device for visualization of infrared and millimeter radiation.

На Фиг. 1 б показан продольный разрез конструкции устройства визуализации инфракрасного и миллиметрового излучений.FIG. 1 b shows a longitudinal section of the design of the device for visualization of infrared and millimeter radiation.

Устройство содержит слюдяные подложки 5 марки СТ-1, на которых нанесены пленочные структуры: нихром-слюда-Al-VOx или нихром-слюда-сажа-ХЖК. Термохромные слои на основе Al-VOx 7 и ХЖК-сажа 11 выполняют функцию экрана, на котором формируется цветное изображение проекции источника излучения. Наличие перед термохромным слоем двухмерной метрической сетки 10 на окне 3 корпуса устройства позволяет экспрессно оценить геометрические размеры цветового изображения (пятна).The device contains mica substrates 5 of the ST-1 grade, on which film structures are applied: nichrome-mica-Al-VO x or nichrome-mica-carbon black. Thermochromic layers based on Al-VO x 7 and HLC-carbon black 11 function as a screen on which a color image of the projection of the radiation source is formed. The presence in front of the thermochromic layer of a two-dimensional metric grid 10 on the window 3 of the device case allows rapid assessment of the geometric dimensions of the color image (spots).

Устройство работает следующим образом: миллиметровое излучение 13, проходя через прозрачное окно 3, падает на пленочный поглотитель 6 из сплава нихром, толщиной 17-23 нм. На длинах волн 3 мм и 2 мм поглощение составляет соответственно 15% и 25%. Поглощенное излучение нагревает подложку и термохромный слой, после достижения определенной температуры, появляется изображение в месте нагрева. ИК излучение 12, проходя через окно 3, непосредственно регистрируется термохромным слоем.The device works as follows: millimeter radiation 13, passing through the transparent window 3, falls on the film absorber 6 of nichrome alloy, 17-23 nm thick. At wavelengths of 3 mm and 2 mm, the absorption is 15% and 25%, respectively. The absorbed radiation heats the substrate and the thermochromic layer, after reaching a certain temperature, an image appears at the place of heating. IR radiation 12, passing through the window 3, is directly detected by the thermochromic layer.

Термохромные слои на основе ХЖК и слой из смеси оксидных фаз VOx изменяет свой цвет при нагреве соответственно на 0,5-1°С и 32°С относительно исходной температуры. Таким образом, используя два варианта термохромных структур, достигают различных величин энергетической чувствительности устройства.Thermochromic layers based on CLC and a layer of a mixture of oxide phases VO x changes its color when heated, respectively, by 0.5-1 ° C and 32 ° C relative to the initial temperature. Thus, using two variants of thermochromic structures, different values of the energy sensitivity of the device are achieved.

Используя режим термостатирования структуры Al-VOx, путем пропускания через нее тока, можно резко снизить температуру нагрева, вызывающей изменение ее цвета. Термостатирование обеспечивает режим внутренней памяти (сохранения изображения на неограниченное время).Using the thermostating mode of the Al-VO x structure, by passing a current through it, it is possible to drastically reduce the heating temperature causing its color to change. Thermostating provides the internal memory mode (saving the image for an unlimited time).

Лучевая прочность пленочных структур на основе ХЖК-сажа и VOx-Al сохраняется при их нагреве соответственно на 50 и 200°С.The radiation resistance of film structures based on HLC-soot and VO x -Al is maintained when they are heated, respectively, at 50 and 200 ° C.

На Фиг. 2 а представлен первый вариант металлодиэлектрической структуры нихром-слюда-Al-VOx, (пленочный поглотитель-слюда-термохромный слой). Слюдяная подложка 5 марки СТ-1 покрыта пленочным поглотителем из сплава нихром (Х20Н80) 6, толщиной 17-23 нм, на противоположной стороне размещен термохромный слой 7 на основе пленочной структуры Al-VOx с толщинами слоев 100 нм и 60 нм соответственно.FIG. 2a, the first version of the metal-dielectric structure of the nichrome-mica-Al-VO x (film absorber-mica-thermochromic layer) is presented. The mica substrate 5 of the ST-1 grade is coated with a nichrome (X20H80) 6 alloy film absorber, 17-23 nm thick, on the opposite side there is a thermochromic layer 7 based on the Al-VO x film structure with layer thicknesses of 100 nm and 60 nm, respectively.

На Фиг. 2 б представлен второй вариант металлодиэлектрической структуры нихром-слюда-сажа-ХЖК (пленочный поглотитель-слюда-термохромный слой), выполненной на слюдяной подложке 5. Слюдяная подложка 5 марки СТ-1 покрыта пленочным поглотителем из сплава нихром (Х20Н80) 6, толщиной 17-23 нм, на другой стороне подложки расположен термохромный слой 11 на основе черного красителя (сажа) и смеси ХЖК в виниловом спирте.FIG. 2 b shows the second variant of the metal-dielectric structure nichrome-mica-soot-CLC (film absorber-mica-thermochromic layer), made on the mica substrate 5. The mica substrate 5 of the ST-1 brand is covered with a film absorber from the nichrome alloy (X20H80) 6, thickness 17 -23 nm, on the other side of the substrate is a thermochromic layer 11 based on black dye (carbon black) and a mixture of CLC in vinyl alcohol.

ИК излучение 12 непосредственно поглощается термохромным слоем, а миллиметровое излучение 13 поглощается пленочным металлическим поглотителем. Поглощение указанных излучений приводит к нагреву термохромного слоя и изменению его цветовой окраски при достижении температуры фазового перехода. Регистрация падающего излучения на поверхности экрана визуализатора, покрытого термохромным слоем, происходит визуально по изменению его окраски в месте попадания регистрируемого излучения. Изготовление пленок VOx проводилось на основании работы (Пат. РФ №2623573 МПК С23С 14/24, С23С 14/08, С23С 14/58, Н01С 17/10 Способ изготовления пленочного материала на основе смеси фаз VOx / А.С. Олейник; опубл. 27.06.2017. Бюл. №18).IR radiation 12 is directly absorbed by the thermochromic layer, and millimeter radiation 13 is absorbed by the metal film absorber. The absorption of these radiations causes the thermochromic layer to heat up and change its color when the phase transition temperature is reached. The registration of the incident radiation on the surface of the screen of the visualizer coated with a thermochromic layer occurs visually by a change in its color at the location of the detected radiation. Production of VO x films was carried out on the basis of the work (US Pat. RF №2623573 IPC С23С 14/24, С23С 14/08, С23С 14/58, Н01С 17/10 A method of manufacturing a film material based on a mixture of phases VO x / AS Oleinik ; Publ. 27.06.2017. Bull. No. 18).

В ХЖК, имеет место термический гистерезис длины волны селективно отраженного света. Наличие гистерезиса приводит к тому, что одна и та же длина волны селективно отраженного света появляется при нагревании при одной температуре, а при охлаждении - при другой. Величина этого отклонения зависит от природы вещества и амплитуды температурного изменения. Отклонение температуры, соответствующее одной длине волны, связано с процентным составом смеси (Адамчик, А. Жидкие кристаллы: пер. с польск. / А. Адамчик, З. Стругальский; под ред. И.Г. Чистякова М.: Сов. радио, 1979. 160 с.).In CLC, there is a thermal hysteresis of the wavelength of selectively reflected light. The presence of hysteresis leads to the fact that the same wavelength of selectively reflected light appears when heated at one temperature, and when cooled - at another. The magnitude of this deviation depends on the nature of the substance and the amplitude of the temperature change. The temperature deviation corresponding to one wavelength is due to the percentage composition of the mixture (Adamchik, A. Liquid crystals: trans. From Polish. / A. Adamchik, Z. Strugalsky; ed. By IG Chistyakov M .: Soviet Radio, 1979. 160 p.).

С учетом выявленной потребности разработаны и выпускаются термотропные композиции, дающие цветовые переходы в температурных пределах: 23-28, 28-33 31-34, 31-36, 35-38, 36-39, 36-41°С. Характеристики ХЖК композиций приведены в таблице 1.Taking into account the identified needs, thermotropic compositions have been developed and are produced, giving color transitions within the temperature range: 23-28, 28-33 31-34, 31-36, 35-38, 36-39, 36-41 ° C. Characteristics of the CLC compositions are shown in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Наиболее удобным способом получения жидкокристаллических пленок для термооптических целей, например для приготовления термочувствительных экранов, является аэрозольное распыление раствора в соответствующем растворителе. Распыление дает возможность получить тонкий и гладкий слой и, что всего важнее, хранение жидкокристаллической смеси в растворе исключает опасность медленного, самопроизвольного разделения компонентов смеси. Кроме того, для изготовления жидкокристаллических пленок, может использоваться метод центрифугирования, обеспечивающий получение более однородных и тонких пленок. Сначала на гладкую полированную поверхность слюдяной подложки наносится черный краситель, после застывания красителя наносится эмульсия производных холестерина в коллоидном растворе поливинилового спирта (Олейник А.С. Методы контроля инфракрасного излучения: монография / А.С. Олейник. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2014. - 164 с.).The most convenient way to obtain liquid crystal films for thermo-optical purposes, for example, for preparing heat-sensitive screens, is aerosol spraying of a solution in an appropriate solvent. Spraying makes it possible to obtain a thin and smooth layer and, most importantly, storing the liquid crystal mixture in solution eliminates the danger of a slow, spontaneous separation of the components of the mixture. In addition, for the manufacture of liquid crystal films, the method of centrifugation can be used, providing more uniform and thin films. First, a black dye is applied to the smooth polished surface of the mica substrate, after hardening of the dye, an emulsion of cholesterol derivatives in a colloidal solution of polyvinyl alcohol is applied (Oleinik AS. Methods for controlling infrared radiation: monograph / AS Oleinik. - Saratov: Saratov. State techn. University, 2014. - 164 p.).

На Фиг. 3 а показаны графики коэффициентов пропускания, отражения, поглощения структуры VOx-Al-слюда, при облучении со стороны VOx.FIG. 3a shows the graphs of transmittance, reflection, and absorption of the VO x -Al-mica structure when irradiated from the VO x side.

На Фиг. 3 б показаны графики коэффициентов пропускания, отражения, поглощения структуры поливиниловая пленка - ХЖК, при облучении со стороны слоя ХЖК в диапазоне 170-260 ГГц.FIG. 3 b shows the graphs of transmittance, reflection, absorption structure of the polyvinyl film - CLC, when irradiated from the side of the CLC layer in the range of 170-260 GHz.

На Фиг. 3 в показан график поглощения структуры ХЖК- сажа- поливиниловая пленка, при облучении со стороны слоя ХЖК в диапазоне длин волн 10000-600 см-1. Исследование поглощения пленки на основе ХЖК в диапазоне 10000-600 см-1 проводилось с помощью спектрометра FT-801 сопряженного с ноутбуком, в программе Zair 3.FIG. 3c shows the absorption graph of the structure of a CLC – carbon black –vinyl film upon irradiation from the side of the CLC layer in the wavelength range of 10,000–600 cm –1 . The study of the absorption of the film on the basis of CLC in the range of 10,000-600 cm -1 was carried out using a FT-801 spectrometer interfaced with a laptop, in the Zair 3 program.

На Фиг. 4 приведены графики зависимости коэффициентов пропускания, отражения и поглощения слоя нихром в диапазоне 170-260 ГГц.FIG. 4 shows the graphs of the transmittance, reflection and absorption coefficients of the nichrome layer in the range of 170-260 GHz.

Измерения коэффициентов пропускания, отражения и поглощения метаматериалов в диапазоне частот 170-260 ГГц проводились с помощью векторного анализатора электрических цепей ZVA-40 производства Rohde & Schwarz.Measurements of transmittance, reflection and absorption coefficients of metamaterials in the frequency range of 170-260 GHz were carried out using a ZVA-40 vector electrical analyzer from Rohde & Schwarz.

В качестве метапоглотителя использовалась пленка из сплава нихром Х20Н80 (20% Сr, 80% Ni). Пленка из сплава нихром, содержащая металлы с частично заполненным пиком плотности электронных состояний на уровне Ферми, преобразуют энергию миллиметрового излучения в теплоту. Процесс нанесения тонких слоев нихрома осуществляется методом термического испарения и конденсации в вакууме. Перегрев структуры относительно температуры термостатирования обеспечивает визуальную градацию цветового изображения, характеризующую наличие контролируемого излучения. Стирание изображения обеспечивается прекращением действия источника излучения.A film made of an alloy Nichrome X20H80 (20% Cr, 80% Ni) was used as a meta-absorber. A nichrome alloy film containing metals with a partially filled peak of the density of electron states at the Fermi level converts millimeter radiation energy into heat. The process of applying thin layers of nichrome is carried out by thermal evaporation and condensation in a vacuum. Overheating of the structure relative to the temperature of temperature control provides a visual gradation of the color image, which characterizes the presence of controlled radiation. Erasing the image is provided by the termination of the radiation source.

На Фиг. 5 приведена зависимость яркостного контраста среды Al-VOx, с толщинами слоев 100 нм и 60 нм соответственно, от температуры. Ширина петли гистерезиса ΔT характеризуется разностью температур, соответствующим величинам отражательной способности структуры на уровне середины петли гистерезиса при проходе по прямой и обратной ее ветвям.FIG. 5 shows the dependence of the brightness contrast of the Al-VO x medium, with thicknesses of layers of 100 nm and 60 nm, respectively, on temperature. The width of the hysteresis loop ΔT is characterized by the temperature difference corresponding to the values of the reflectivity of the structure at the level of the middle of the hysteresis loop during its passage along the forward and backward branches.

Эффективное изменение отражательной способности при температуре Тс в режиме памяти: ΔR(Tc)=Rm(Tc) - Rs(Tc), где Rm(Tc) и Rs(Tc) - величины отражательной способности структуры, лежащие соответственно на прямой и обратной ветвях температурного гистерезиса при температуре Тс. В режиме термостатирования на уровнях 45°С, 54°С для обеспечения записи в режиме памяти требуется нагреть структуру Al-VOx соответственно на 13°С и 4°С, при этом изменение коэффициента контраста K структуры будет составлять 0,2 (первая градация яркости изображения). При термостатировании на уровне 45°С требуется обеспечить перегрев структуры на 17°С, чтобы обеспечить две градации яркости изображения. Первая и вторая градации яркости изображения связаны с перегревом относительно комнатной температуры соответственно на 32°С и 40°С. Цветовой переход пленочной структуры до и после нагрева голубой-синий, при чем насыщенность синего цвета увеличивается по мере нагрева. Цветовой переход отчетливо визуально наблюдается как при комнатном, так и при внешнем освещении.Effective change in reflectivity at temperature T c in memory mode: ΔR (T c ) = R m (T c ) - R s (T c ), where R m (T c ) and R s (T c ) are reflectivity values structures lying respectively on the direct and inverse branches of the temperature hysteresis at a temperature T c . In the thermostatting mode at the levels of 45 ° С, 54 ° С, to ensure recording in the memory mode, it is required to heat the Al-VO x structure by 13 ° С and 4 ° С, while the change in the contrast coefficient K of the structure will be 0.2 (the first image brightness). When thermostating at 45 ° C, it is necessary to ensure overheating of the structure by 17 ° C in order to provide two gradations of image brightness. The first and second gradations of the brightness of the image are associated with overheating relative to room temperature by 32 ° C and 40 ° C, respectively. The color transition of the film structure before and after heating is blue-blue, and the saturation of the blue color increases as it heats up. The color transition is clearly visually observed with both indoor and outdoor lighting.

На Фиг. 6 приведена зависимость цветовой окраски ХЖК от температуры нагрева (Шибаев, В.П. Жидкие кристаллы: холестерики / В.П. Шибаев // Химия и жизнь - XXI век, 2008. -№7. -С. 26-30.)FIG. 6 shows the dependence of the color coloration of CLC on the heating temperature (Shibaev, V.P. Liquid crystals: cholesterics / V.P. Shibaev // Chemistry and Life - XXI century, 2008. - 7. -P. 26-30.)

Устройство содержит сменные опорные рамки 4, внутри которых размещены слюдяные подложки 5 марки СТ-1, покрытые термохромной структурой: черный краситель -ХЖК в оболочке из винилового спирта 11, либо слой из смеси оксидных фаз VOx - алюминиевое зеркало 7, на другой стороне подложки расположен пленочный поглотитель из сплава нихром (Х20Н80) 6. Опорные рамки 4 помещаются в герметичный корпус 1 со съемной крышкой 2, в которых размещены прозрачные для видимого и регистрируемого излучений окна 3. Окно 3 расположенное перед термохромной структурой покрыто пленочной двумерной метрической сеткой 10.The device contains interchangeable support frames 4, inside which are placed mica substrates 5 of the ST-1 grade, covered with a thermochromic structure: black dye -LCH in vinyl alcohol shell 11, or a layer of a mixture of oxide phases VO x - aluminum mirror 7, on the other side of the substrate The film absorber is made of nichrome alloy (X20H80) 6. The support frames 4 are placed in a sealed case 1 with a removable lid 2, in which windows 3 that are transparent for visible and recorded radiation are placed. Window 3 located in front of the thermochromic structure is covered film two-dimensional metric mesh 10.

Устройство работает следующим образом: термохромный слой на основе ХЖК-сажа непосредственно поглощает электромагнитное излучение в диапазоне длин волн от ИК до миллиметровых, вызывая изменение его цветовой окраски. Термохромная структура Al-VOx поглощает излучение в диапазоне длин волн 0,4-16,67 мкм, а на миллиметрах поглощение незначительно (не более 5%). Миллиметровое излучение поглощается пленкой из сплава нихром (не менее 25-40%), передает тепло термохромной структуре, изменение цвета которой воспринимается визуально. Постоянная времени экрана зависит от его теплоемкости и размера облучаемой поверхности экрана. В случае применения ХЖК, постоянная времени определяется скоростью протекания фазового перехода и составляет ≈100 мс, а в пленке VOx время протекания фазового перехода составляет 10-11 с (Пат. РФ №2623573 МПК С23С 14/24, С23С 14/08, С23С 14/58, H01C 17/10 Способ изготовления пленочного материала на основе смеси фаз VOx / А.С. Олейник // Опубл. 27.06.2017. Бюл. №18).The device works as follows: a thermochromic layer based on the HLC-soot directly absorbs electromagnetic radiation in the wavelength range from IR to millimeter, causing a change in its color coloration. The thermochromic structure of Al-VO x absorbs radiation in the wavelength range of 0.4–16.67 μm, and the absorption is insignificant at millimeters (not more than 5%). Millimeter radiation is absorbed by the nichrome alloy film (at least 25-40%), transfers heat to the thermochromic structure, the color change of which is perceived visually. The time constant of the screen depends on its heat capacity and the size of the screen surface being irradiated. In the case of the use of CLC, the time constant is determined by the speed of the phase transition and is ≈100 ms, and in the VO x film the time of the phase transition is 10–11 s (US Pat. Of the Russian Federation No. 263357373 IPC С23С 14/24, С23С 14/08, С23С 14/58, H01C 17/10 A method of manufacturing a film material based on a mixture of phases VO x / AS Oleinik // Publ. 27.06.2017. Bull. No. 18).

Цветное изображение проекции источника излучения (цветовое пятно) на фоне двумерной сетки позволяет экспрессно визуально оценить его геометрические размеры.The color image of the projection of the radiation source (color spot) against the background of a two-dimensional grid makes it possible to visually expressly evaluate its geometrical dimensions.

На Фиг. 7 приведена схема установки для измерения средней мощности миллиметрового излучения. Установка содержит блок питания 14, который поддерживает величину импульсного напряжения на катоде магнетрона 15, задает длительность импульса излучения и изменяет скважность импульсов. Волноводный вывод излучения совмещен с ответвителем (ВЧ-тракт) 16. Измерение средней мощности на выходе магнетрона осуществлялось с помощью измерителя уровня мощности 20, состоящего из волноводного калориметрического измерителя 17 и ваттметра 18. Источниками миллиметрового излучения служили магнетроны с рабочей длиной волны 3 мм и 2 мм в магнитоэкранированном исполнении (производства ПАО «Тантал» г. Саратов)FIG. 7 shows a setup for measuring the average power of millimeter radiation. The installation contains a power supply 14, which maintains the magnitude of the pulse voltage at the cathode of the magnetron 15, sets the duration of the radiation pulse and changes the pulse duty cycle. The waveguide radiation output is combined with a coupler (HF path) 16. The average power output at the magnetron output was measured using a power level meter 20, consisting of a waveguide calorimetric meter 17 and a wattmeter 18. The millimeter radiation sources were magnetrons with a working wavelength of 3 mm and 2 mm in magnetically shielded version (produced by PJSC "Tantalum", Saratov)

Измерения средней мощности магнетронного источника проводились по методике ([Электронный ресурс] Принципы измерения мощности. Начальное руководство по измерению мощности на высоких и сверхвысоких частотах / «Вилком»: wwvv.vilkom.ru).Measurements of the average power of a magnetron source were carried out according to the method ([Electronic resource] Principles of power measurement. Initial guide to measuring power at high and ultra-high frequencies / "Wilcom": wwvv.vilkom.ru).

На Фиг. 8 а приведена фотография экрана визуализатора под действием излучения магнетрона с рабочей длиной волны 3 мм. Время экспозиции 1 с.FIG. 8a shows a photograph of the screen of the visualizer under the action of the radiation of a magnetron with a working wavelength of 3 mm. Exposure time 1 s.

На Фиг. 8 б приведена динамика изменения цветового пятна на экране визуализатора под действием излучения магнетрона с рабочей длиной волны 2 мм. Время экспозиции 0,5-5 с.FIG. 8 b shows the dynamics of changes in the color spot on the screen of the visualizer under the action of the radiation of a magnetron with a working wavelength of 2 mm. Exposure time 0.5-5 s.

На Фиг. 8 в приведена фотография экрана визуализатора с термохромным слоем на основе ХЖК-сажа под действием излучения магнетрона с рабочей длиной волны 3 мм. Время экспозиции 1 с.FIG. 8 c shows a photograph of the screen of the visualizer with a thermochromic layer based on a HLC-carbon black under the action of radiation from a magnetron with a working wavelength of 3 mm. Exposure time 1 s.

На Фиг. 8 г приведена фотография экрана визуализатора с термохромным слоем на основе ХЖК-сажа под действием излучения магнетрона с рабочей длиной волны 2 мм. Время экспозиции 1 с.FIG. 8 g is a photograph of the screen of the visualizer with a thermochromic layer based on a HLC-carbon black under the action of radiation from a magnetron with a working wavelength of 2 mm. Exposure time 1 s.

Пример.Example.

Экспериментальный образец был изготовлен из металлодиэлектрической структуры (металл-диэлектрик-термохромный слой) на слюдяной подложке марки СТ-1, размером 60×60×0,04 мм. Одна сторона подложки покрыта пленочной структурой Al-VOx, с толщинами слоев 100 нм и 60 нм соответственно, или пленкой ХЖК-сажа. На противоположной стороне подложки расположен пленочный поглотитель на основе сплава нихром, толщиной 17-23 нм. Подложка размещена внутри сменной опорной рамки, состоящей из двух диэлектрических колец. Рамка находится внутри плоского цилиндрического корпуса с прозрачными для видимого и регистрируемого излучений окнами, выполненными из слюдяных подложек марки СТ-1. Корпус совмещен с ручкой. Миллиметровое излучение падает на поверхность поглотителя, наблюдение ведется со стороны термохромного слоя. ИК излучение падает на поверхность VOx-Al, на котором наблюдается цветное изображение проекции излучения. Окно перед термохромной структурой покрыто пленочной двумерной метрической сеткой. Применение двумерного пленочного поглотителя на основе сплава нихром, который наносится на слюдяных подложках марки СТ-1, размером от 60×60 мм до 100×100 мм, обеспечивает регистрацию больших пучков излучения. Использование в металлодиэлектрической структуре металл-диэлектрик-термохромный слой в качестве термочувствительного слоя ХЖК позволило максимально увеличить энергетическую чувствительность устройства при регистрации непрерывного излучения в миллиметровом диапазоне длин волн. Цветное изображение проекции источника излучения (цветовое пятно) на фоне двумерной сетки позволяет экспрессно визуально оценить его геометрические размеры.The experimental sample was made of a metal-dielectric structure (metal-dielectric-thermochromic layer) on a CT-1 mica substrate, 60 × 60 × 0.04 mm in size. One side of the substrate is coated with an Al-VO x film structure, with layer thicknesses of 100 nm and 60 nm, respectively, or a CLC-soot film. On the opposite side of the substrate is a film absorber based on nichrome alloy, 17-23 nm thick. The substrate is placed inside a replaceable support frame consisting of two dielectric rings. The frame is located inside a flat cylindrical body with windows transparent for visible and detectable radiation, made of mica substrates of the ST-1 brand. The body is combined with a handle. Millimeter radiation falls on the surface of the absorber, the observation is conducted from the side of the thermochromic layer. IR radiation falls on the surface of VO x -Al, on which a color image of the projected radiation is observed. The window in front of the thermochromic structure is covered with a two-dimensional film metric grid. The use of a two-dimensional film absorber based on nichrome alloy, which is applied on mica substrates of the ST-1 brand, ranging in size from 60 × 60 mm to 100 × 100 mm, ensures the registration of large radiation beams. The use of a metal-dielectric-thermochromic layer in the metal-dielectric structure as a thermosensitive CLC layer made it possible to maximize the energy sensitivity of the device when registering continuous radiation in the millimeter wavelength range. The color image of the projection of the radiation source (color spot) against the background of a two-dimensional grid makes it possible to visually expressly evaluate its geometrical dimensions.

Использование сменных диэлектрических подложек, покрытых пленочной металлодиэлектрической структурой с разными вариантами термохромного слоя обуславливает универсальность применения предложенного устройства.The use of replaceable dielectric substrates coated with a metal-dielectric film structure with different variants of the thermochromic layer causes the versatility of the application of the proposed device.

В табл. 2, 3 приведены экспериментальные данные плотности мощности излучения пленочной структуры металл-диэлектрик-термохромный слой, обеспечивающая нагрев термохромного слоя.In tab. Figures 2 and 3 show the experimental data on the power density of the radiation of the film structure of the metal-dielectric-thermochromic layer, which provides heating of the thermochromic layer.

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

В табл. 2, 3 представлены результаты измерений средней мощности лазерного излучения на рабочем эталоне измерений средней мощности лазерного излучения и энергии импульсного лазерного излучения в диапазоне длин волн 0.3-12 мкм (ГОСТ 8.275-2013). Литература:In tab. 2, 3 presents the results of measurements of the average power of laser radiation on the working standard of measurements of the average power of laser radiation and the energy of pulsed laser radiation in the wavelength range of 0.3-12 μm (GOST 8.275-2013). Literature:

1. Адамчик, А. Жидкие кристаллы: пер. с польск. / А. Адамчик, З. Стругальский; под ред. И.Г. Чистякова М.: Сов. радио, 1979. 160 с.1. Adamchik, A. Liquid crystals: trans. from polish / A. Adamchik, Z. Strugalsky; by ed. I.G. Chistyakova M .: Sov. Radio, 1979. 160 p.

2. Пат. 2447574 РФ, МПК H03D 7/00 Преобразователь терагерцового излучения / С.А. Кузнецов, [и др.]; заявл. 16.11.2010, опубл. 10.04.2012. Бюл. №102. Pat. RF 2447574, IPC H03D 7/00 Converter for terahertz radiation / S.А. Kuznetsov, [et al.]; declare 11/16/2010, publ. 04/10/2012. Bul №10

3. Пат. №2511070 РФ МПК G01J 1/02, G02F 1/00, В82В 1/00 Устройства визуализации источников терагерцового излучения / А.К. Кавеев [и др.], патентообладатель: ООО «ТИДЕКС»; заявл. 01.10.2012, опубл. 10.04.2014, Бюл. №10. - 17 с.3. Pat. №2511070 RF IPC G01J 1/02, G02F 1/00, В82В 1/00 Devices for visualization of sources of terahertz radiation / А.К. Caveev [et al.], Patentee: TIDEX LLC; declare 10/01/2012, publ. 04/10/2014, Byul. 10. - 17 s.

4. Пат. РФ 2638381 МПК G01J 5/20 Устройство визуализации инфракрасного и терагерцового излучений / А.С. Олейник, М.А. Медведев, опубл. 13.12.2017, Бюл. №354. Pat. RF 2638381 IPC G01J 5/20 Imaging device for infrared and terahertz radiation / A.S. Oleinik, M.A. Medvedev, publ. December 13, 2017, Byul. No. 35

5. Пат. РФ №2623573 МПК С23С 14/24, С23С 14/08, С23С 14/58, Н01С 17/10 Способ изготовления пленочного материала на основе смеси фаз VOx / А.С. Олейник // Опубл. 27.06.2017. Бюл. №185. Pat. Of the Russian Federation No. 2633573 IPC С23С 14/24, С23С 14/08, С23С 14/58, Н01С 17/10 Method of manufacturing a film material based on a mixture of phases VO x / А.S. Oleinik // Publ. 06/27/2017. Bul №18

6. [Электронный ресурс] Принципы измерения мощности. Начальное руководство по измерению мощности на высоких и сверхвысоких частотах / «Вилком»: www.vilkom.ru6. [Electronic resource] Principles of power measurement. An initial guide to measuring power at high and ultra-high frequencies / "Vilkom": www.vilkom.ru

Claims (6)

1. Устройство визуализации инфракрасного и миллиметрового излучений, содержащее полый корпус с расположенной в нем опорной рамкой в виде двух диэлектрических колец, и имеющий на противоположных сторонах корпуса два окна для регистрации излучения, при этом корпус закреплен на держателе со стойкой, между диэлектрическими кольцами размещена диэлектрическая подложка, покрытая структурой из термохромного материала с гистерезисной зависимостью изменения цветовой окраски от температуры, отличающейся тем, что диэлектрическая подложка из слюды покрыта пленочным поглотителем из сплава нихром (Х20Н80), толщиной 17-23 нм, на другой стороне подложки расположена пленочная структура из термохромного материала, исполняемая в виде двух вариантов: слой из Al-VOx или слой из черного красителя - холестерическая жидкокристаллическая композиция (ХЖК), крышка выполнена с возможностью открывания, для обеспечения замены подложек с пленочным поглотителем и указанными вариантами термохромного слоя.1. Imaging device of infrared and millimeter radiation, containing a hollow body with a supporting frame located in it in the form of two dielectric rings, and having two windows on opposite sides of the body for recording radiation, while the body is fixed on a holder with a stand, a dielectric is placed between the dielectric rings a substrate coated with a thermochromic material structure with a hysteresis dependence of color change on temperature, characterized in that the dielectric substrate of Yuda is coated with a nichrome alloy (X20H80) alloy absorber film, 17-23 nm thick, on the other side of the substrate there is a film structure made of a thermochromic material, performed in two options: a layer of Al-VO x or a layer of black dye — cholesteric liquid-crystal composition ( CLC), the cover is made with the possibility of opening, to ensure the replacement of substrates with a film absorber and the indicated variants of the thermochromic layer. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что толщина диэлектрической подложки h должна соответствовать соотношению
Figure 00000005
/h=50-75, где
Figure 00000005
=2; 3 мм - рабочие длины волн миллиметрового излучения.
2. The device according to p. 1, characterized in that the thickness of the dielectric substrate h must correspond to the ratio
Figure 00000005
/ h = 50-75, where
Figure 00000005
= 2; 3 mm - working wavelengths of millimeter radiation.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что термохромный материал выполнен на основе пленочных структур: черный краситель - холестерическая жидкокристаллическая-композиция либо Al-VOx.3. The device according to claim 1, characterized in that the thermochromic material is made on the basis of film structures: black dye - cholesteric liquid-crystal composition or Al-VO x . 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на противоположных сторонах термохромного слоя нанесены пленочные алюминиевые электроды.4. The device according to claim 1, characterized in that aluminum film electrodes are applied on opposite sides of the thermochromic layer. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что поверхность окна расположенного перед термохромным материалом покрыта двумерной метрической сеткой с квадратными отверстиями.5. The device according to claim 1, characterized in that the surface of the window located in front of the thermochromic material is covered with a two-dimensional metric grid with square holes. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что двумерная термохромная структура Al-VOx выполнена в виде квадратных ячеек, размером 0.2×0.2 мм, разделенных между собой зазорами шириной 30 мкм.6. The device according to claim 1, characterized in that the two-dimensional thermochromic structure of Al-VO x is made in the form of square cells 0.2 × 0.2 mm in size, separated by gaps of 30 μm in width.
RU2018117856A 2018-05-14 2018-05-14 Infrared and millimeter radiation imaging device RU2687992C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018117856A RU2687992C1 (en) 2018-05-14 2018-05-14 Infrared and millimeter radiation imaging device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018117856A RU2687992C1 (en) 2018-05-14 2018-05-14 Infrared and millimeter radiation imaging device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2687992C1 true RU2687992C1 (en) 2019-05-17

Family

ID=66578751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018117856A RU2687992C1 (en) 2018-05-14 2018-05-14 Infrared and millimeter radiation imaging device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2687992C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113176001A (en) * 2021-04-16 2021-07-27 杭州环木信息科技有限责任公司 Passive temperature monitoring method based on millimeter wave sensing

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5900799A (en) * 1997-10-03 1999-05-04 Mcdonnell Douglas Corporation High responsivity thermochromic infrared detector
WO2011139329A2 (en) * 2010-04-28 2011-11-10 L-3 Communications Corporation Optically transitioning thermal detector structures
RU153286U1 (en) * 2014-12-23 2015-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) MULTI-ELEMENT HEAT RECEIVER BASED ON VOX FILM
RU2638381C1 (en) * 2016-07-20 2017-12-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Device for visualization of infrared and terahetz radiations

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5900799A (en) * 1997-10-03 1999-05-04 Mcdonnell Douglas Corporation High responsivity thermochromic infrared detector
WO2011139329A2 (en) * 2010-04-28 2011-11-10 L-3 Communications Corporation Optically transitioning thermal detector structures
RU153286U1 (en) * 2014-12-23 2015-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) MULTI-ELEMENT HEAT RECEIVER BASED ON VOX FILM
RU2638381C1 (en) * 2016-07-20 2017-12-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Device for visualization of infrared and terahetz radiations

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113176001A (en) * 2021-04-16 2021-07-27 杭州环木信息科技有限责任公司 Passive temperature monitoring method based on millimeter wave sensing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mero et al. On the damage behavior of dielectric films when illuminated with multiple femtosecond laser pulses
Hassan Study of nonlinear optical properties and optical limiting of acid green 5 in solution and solid film
Badran Thermal properties of a new dye compound measured by thermal lens effect and Z-scan technique
Al-Timimy et al. Solvents effect on the optical nonlinear properties of the sudan iv
RU2687992C1 (en) Infrared and millimeter radiation imaging device
Qin et al. Characterization of ultrafast plasmon dynamics in individual gold bowtie by time-resolved photoemission electron microscopy
Hassan et al. Investigating the optical nonlinear properties and limiting optical of eosin methylene blue solution using a cw laser beam
Wang et al. Two-crossed-polarizers based optical property modulation method for ionizing radiation detection for positron emission tomography
Šiler et al. Direct measurement of the temperature profile close to an optically trapped absorbing particle
RU2638381C1 (en) Device for visualization of infrared and terahetz radiations
Shubitidze et al. Enhanced Nonlinearity of Epsilon‐Near‐Zero Indium Tin Oxide Nanolayers with Tamm Plasmon‐Polariton States
Boudebs et al. Nonlinear refraction measurements in presence of nonlinear absorption using phase object in a 4f system
Sierant et al. Tailoring optical discs for surface plasmon polaritons generation
Warth et al. Ultrafast dynamics of femtosecond laser-induced shape transformation of silver nanoparticles embedded in glass
Miyauchi et al. Surface plasmon-enhanced optical trapping of quantum-dot-conjugated surface molecules on neurons cultured on a plasmonic chip
Paleari et al. About carbon reflectivity in the Mbar regime
Ben-Kish et al. Extreme ultraviolet–vacuum ultraviolet spectrum detection using image plates
Chen et al. Fast modulation of surface plasmons based on the photothermal effect of nonvolatile solid thin films
Ordonez-Miranda et al. Thermal quadrupole method applied to flat and spherical semi-transparent multilayers heated up with a modulated laser beam
Ganeev et al. Nonlinear optical properties of associates of dyes with zinc sulfide nanoparticles
Audebert et al. X-ray spectroscopy of a thin foil plasma produced by a short-pulse high-intensity laser
Lecherbourg et al. X-ray absorption of a warm dense aluminum plasma created by an ultra-short laser pulse
Li et al. Random lasing from dye-doped negative liquid crystals using ZnO nanoparticles as tunable scatters
Bufetova et al. Absorption spectra and nonlinear transmission (at) of a diffusion-doped single crystal
Grishchenko et al. Study of the influence of ionic conductivity on optical absorption coefficient of lithium triborate crystals exposed to high-intensity continuous laser radiation