SU1758446A1

SU1758446A1 - Устройство дл измерени спектральной чувствительности фотоприемников

Info

Publication number: SU1758446A1
Application number: SU904795447A
Authority: SU
Inventors: Алексей Геннадьевич Тулубенский
Original assignee: Научно-производственное объединение "Орион"
Priority date: 1990-02-27
Filing date: 1990-02-27
Publication date: 1992-08-30

Abstract

Использование: область энергетической спектрофотометрии, средство измерени спектральной чувствительности фотоприемников (ФП) в широкой области спектра . Сущность изобретени , в устройство введены три светоделител 7-9 и уголковый отражатель 10. Зеркальный модул тор 5 последовательно визирует либо уголковый отражатель 10, либо через третий светоделитель 9 чувствительную площадку ФП 6. На исследуемый ФП 6 попеременно поступает излучение от источника 1 излучени , прошедшее или в пр мом ходе лучей монохро- матора 3 через третий светоделитель 9, или в обратном через три светоделител 7-9. Спектральна чувствительность ФП 6 определ етс соотношением этих двух сигналов. 1 ил.

Description

Изобретение относится к энергетической спектрофотометрии и может быть применено в качестве средства измерения спектральной чувствительности фотоприемников (ФП) в широкой области спектра.

Известно устройство для определения спектральной чувствительности ФП по эталонным абсолютным источникам излучения, например по абсолютно черному телу (АЧТ), состоящее из источника излучения АЧТ, спектрального прибора и ФП.

Недостатком этого устройства является необходимость использования дополнительной аппаратуры для измерения его дисперсии и коэффициента спектрального пропускания, не являющегося стабильной во времени величиной, что требует периодических градуировочных работ.

Наиболее близко к предлагаемому устройство для измерения спектральной чувствительности ФП, содержащее источник излучения, монохроматор, фокусирующие системы, опорный ФП, эталонный источник излучения и оптический коммутатор. Устройство реализует метод замещения исследуемого ФП опорным, в качестве которого используется спектрорадиометр, калибруемый по эталонному источнику излучения.'

Недостатком данного устройства является сложность конструкции из-за применения двух источников излучения, трехфазного оптического коммутатора и опорного ФП.

Цель изобретения - упрощение конструкции за счет исключения из состава устройства источника излучения и опорного ФП, а также за счет применения более простого оптического коммутатора.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее источник излучения и расположенные последовательно на оптической оси по ходу излучения первую фокусирующую систему, монохроматор с входной и выходной щелями, вторую фокусирующую систему, оптический коммутатор, держатель исследуемого фотоприемника и блок обработки сигналов, исследуемого фотоприемникд, дополнительно содержит первый светоделитель, плоское зеркало,второй и уголковый отражатель, при этом фокусирующие системы выполнены идентичными, первый светоделитель расположен на оптической оси между источником излучения и первой фокусирующей системой и оптически связан через плоское зеркало и второй светоделитель с плоскостью установки чувствительной площадки исследуемого фотоприемника, уголковый отражатель оптически связан через вторую фокусирующую систему с выходной щелью монохроматора, а коммутатор выполнен в виде дискового модулятора с зеркальной поверхностью, установлен между уголковым отражателем и второй фокусирующей системой и оптически связан с выходной щелью монохроматора.

На чертеже показана функциональная схема устройства для измерения спектральной чувствительности ФП.

Устройство содержит последовательно расположенные источник 1 излучения, первую фокусирующую систему 2, монохроматор 3 с входной и выходной щелями, вторую фокусирующую систему 4, оптический коммутатор 5 и держатель исследуемого ФП 6. Входная щель монохроматора 3 оптически связана с исследуемым ФП 6 через первый, второй и третий светоделители 7-9. Выходная щель монохроматора 3 связана через оптический коммутатор 5 с уголковым отражателем 10 и через третий светоделитель 9 с исследуемым ФП 6. Исследуемый ФП 6 подключен к входу блока 11 обработки информации, К входу синхронизации указанного блока подключен датчик 12 фазы, установленный на оптическом коммутаторе 5, который выполнен в виде дискового зеркального модулятора. Источник 1 излучения выполнен в виде модели АЧТ, имеющего при заданной температуре излучателя известную спектральную яркость, подчиняющуюся закону Планка. Первая 2 и вторая 4 фокусирующие системы выполнены идентичными, т.е. их фокусные расстояния, относительные отверстия и коэффициенты пропускания одинаковы.

Устройство работает следующим образом.

Зеркальный модулятор 5 последовательно во времени визирует либо уголковый отражатель 10, либо через третий светоделитель 9 чувствительную площадку ФП 6.

В первую половину работы модулятора 5 излучение от источника 1 излучения проходит через первый светоделитель 7 и собирается первой фокусирующей системой 2 во входной щели монохроматора 3. В монохроматоре 3 излучение спектрально раскладывается. С выхода монохроматора 3 при помощи второй фокусирующей системы 4 излучение проходит через прозрачную часть модулятора 5 и фокусируется в плоскости выходной щели монохроматора 3.

Монохроматор 3 в этом случае работает в обратном ходе лучей.

Излучение, исходящее из входной щели монохроматора 3, после фокусировки первой фокусирующей системой 2 отражается от первого 7 и второго 8 светоделителей, проходит через третий светоделитель 9 и собирается на чувствительной площадке ФП 6.

Монохроматор 3 имеет в прямом и обратном ходе лучей одинаковый спектральный коэффициент пропускания. При условии, 5 что все светоделители выполнены от одного материала и имеют одинаковые спектральные коэффициенты пропускания т_СдА, и отражения /Эсд А, можно записать сигнал Ui (А), снимаемый с ФП 6 в первой фазе работы 10 модулятора 5, в виде

Ui (λ,) = Ξφπ (Л) к Афп L (А)^сд(^Л)^ос(А) х х τ£χ(Α)/*ί (А)р£_д (λ) ή (А) ΔΑ, (1) ₁₅ где Бфп (А) - абсолютная спектральная чувствительность исследуемого ФП 6;

к - коэффициент, учитывающий геометрические свойства устройства; 20

L (А) - спектральная плотность излучения источника 1 излучения;

Афп - площадь фоточувствительной площадки:

Та (А) ~ спектральный коэффициент про- 25 пускания атмосферы;

Тос (А) - спектральный коэффициент пропускания фокусирующих систем 2 и 4;

Тмх (А) - спектральный коэффициент пропускания монохроматора 3; 30 р₃ (А) - спектральный коэффициент отражения одной грани уголкового отражателя 10;

ΔΑ- выделяемый спектральный интервал монохроматора 3. 35 δφπ (А) = ______________.

Ui (A) Woe L (А) Афп где Woe - входной апертурный угол устройства.

Определение коэффициента к производит по известным методикам энергетических расчетов.

Сигналы Ui (А) и 11г (А) последовательно во время поступают на вход блока 11 обработки информации, который может быть выполнен по известной схеме из стандартных блоков (например, В6-9, В9*2, Я2В-14 и др.), В качестве опорных сигналов на вход синхронизации поступают сигналы с датчика 12 фазы. Блок 11 обработки информации производит возведение в квадрат значения сигнала Us (А), деление его на значение сигнала Ui (А), деление на величину спектральной яркости источника излучения L (А) и нормирование полученных значений для определения относительной спектральной чувствительности ФП 6. Результат с блока 11 обработки информации может выдаваться на цифропечатающее устройство (не показано).

П р и м е р, В качестве монохроматора 3 использован монохроматор, собранный по схеме Эберта типа Е1 фирмы Perkin-Elmer со сменными решетками, обеспечивающими спектральный диапазон работы 0,8-25 мкм. У этого монохроматора входная и выходная щели находятся в одной плоскости, что позволяет использовать его в предлагаемой схеме. В данном техническом

В следующую половину работы модулятора 5 излучение от источника 1 излучения проходит через первый светоделитель 7, проецируется первой фокусирующей системой 2 во входную щель монохроматора 3, где разлагается в спектр. Затем излучение, исходящее из выходной щели монохроматора 3, собирается второй фокусирующей системой 4 на чувствительной площадке ФП 6. При этом оно после прохождения через фокусирующую систему 4 последовательно отражается от зеркальной грани модулятора 5 и третьего светоделителя 9. При условии, что зеркала уголкового отражателя 10 и зеркала модулятора 5 имеют одинаковый коэффициент спектрального отражения, сигнал с ФП 6 можно записать как

U1 (А) - Бфп (А) к Αψπί (1) Tcg(A) Тос (А) х

X Гмж (А)/Т3 (A) Peg (А) Та (А) ΔΑ , (2)

Используя соотношения (1)и (2), можно записать решении можно использовать и те монохроматоры, у которых входная и выходная оптические оси лежат на одной прямой (например, МДР-23). В этом случае необходимо вводить в схему два дополнительных зеркала для поворота оптических осей монохроматора. В качестве источника 1 излучения использована высокотемпературная модель АЧТ с регулируемой температурой полости от 323 до 1273 К. Эталонный источник излучения снабжен набором сменных диафрагм размером 0,3-8 мм. Зеркальный модулятор приводится во вращение электродвигателем СД-54 и имеет частоту модуляции потока излучения 24 Гц. В качестве светоделителя используются кремниевые плоскопараллельные пластины, имеющие пропускание в области 1,1-25 мкм.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным благодаря исключению из схемы опорного ФП, дополнительного излучателя и трехфазного коммутатора имеет простую конструкцию.

Claims

Формула изобретения

Устройство для измерения спектральной чувствительности фотоприемников, содержащее источник излучения и расположенные последовательно на оптической оси 5 по ходу излучения первую фокусирующую систему, монохроматор с входной и выходной щелями, вторую фокусирующую систему, оптический коммутатор, держатель исследуемого фотоприемника и блок обработки сигналов исследуемого фотоприемника, от личающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, оно дополнительно содержит первый светоделитель, плоское зеркало, второй светоделитель и 15 уголковый отражатель, при этом фокусиру8 ющие системы выполнены идентичными, первый светоделитель расположен на оптической оси между источником излучения и первой фокусирующей системой и оптически связан через плоское зеркало и второй светоделитель с плоскостью установки чувствительной площадки исследуемого фотоприемника, уголковый отражатель оптически связан через вторую фокусирую10 щую систему с выходной щелью монохроматора, а коммутатор выполнен в виде дискового модулятора с зеркальной поверхностью, установлен между уголковым отражателем и второй фокусирующей системой и оптически связан с выходной щелью монохроматора.