SU1760510A1 - Волоконно-оптический интроскоп - Google Patents

Abstract

Использование, интроскопи  невидимых объектов, наход щихс  в зонах высокой интенсивности радиоактивного ионизирующего излучени . Сущность изобретени : в интроскопе в качестве источников излучени  применены светодиоды ИК-диапазона. Дл  преобразовани  этого излучени  в видимый свет на выходной торец волоконного жгута нанесен слой антистоксового люминофора . 4 з,п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к оптическому приборостроению, а именно к оптическим приборам наблюдени  невидимых объектов , наход щихс  в труднодоступных, удаленных зонах, внутри закрытых полостей, труб при нахождении оператора-наблюдател  снаружи.

Известны приборы дл  просмотра внутренних поверхностей труб и закрытых труднодоступных полостей {jjnJ2J. В таких приборах используютс  различные варианты освещени  рассматриваемой поверхности и вывода изображени . Дл  освещени , как правило, используютс  малогабаритные электрические лампочки накаливани , расположенные в дистальном конце прибора.

Дл  вывода изображени  в зависимости от длины прибора (от длины рассматриваемого канала) и от его диаметра (диаметра1 трубы) в приборе используют от 2 до 15-20 линзовых оборачивающих систем. Использование линзовых оборачивающих систем

ограничивает возможности изгибани  прибора , т.е. просмотра изогнутых каналов или , введени  прибора в закрытую полость по изогнутым каналам, а также ограничивает апертуру оптической системы

Дл  устранени  этих недостатков освещение рассматриваемой поверхности может быть осуществлено от источника света, расположенного вне трубы или просматриваемой полости. Дл  введени  света широко используютс  в различных вариантах гибкие волоконно-оптические жгуты. Примен ютс  они и дл  вывода изображени  из трубы или закрытой полости вместо линзовой системы.

Нар ду с указанными недостатками этих приборов основным недостатком  вл етс  то, что все эти аналоги неприменимы дл  интроскопировани  внутренних поверхностей труб или других закрытых полостей, содержащих радиоактивные вещества и

XI

О

ел

о

другие источники ионизирующих излучений .

В насто щее врем  разработаны и серийно выпускаютс  отечественной промышленностью эндоскопические и интроскопические приборы с гибкими волоконно-оптическими жгутами, используемыми и дл  введени  света в закрытую полость и дл  вывода-извлечени  изображени Јз. Прибор состоит из наружного осветител  с источником электропитани , волоконного жгута дл  введени  света в просматриваемую закрытую полость, дистального объектива волоконного жгута дл  вывода изображени  и проксимальной окул рной системы дл  рассматривани  изображени , локализованного на проксимальном торце регул рного волоконного жгута. Прибор работает в видимой части спектра. Этот инт- роскоп  вл етс  прототипом данного изобретени .

Наиболее существенным недостатком всех известных интроскопов  вл етс  то, что при работе в зоне с повышенным уровнем радиоактивного проникающего излучени  светопропускание прибора резко уменьшаетс  В зависимости от вида радиоактивного излучени  (гамма, гамма-нейтронное , электронное и др.), от поглощенной дозы, от марок стекол, использованных дл  изготовлени  волоконно-оптических жгутов и объектива, наведенна  оптическа  плотность может достигать 2-3 и более единиц, т е светопропускание прибора уменьшаетс  до 1-0,1% и менее. При столь малых светопропускани х прибора и ограниченной мощности осветител  из-за малой  ркости изображени  практически полностью тер етс  возможность наблюдени .

Следующим недостатком прототипа  вл етс  громоздкость и больша  масса осветител , который к тому же питаетс  от электросети, т е. прив зан к настенной розетке . Это практически полностью лишает возможности использовани  интроскопа в автономном режиме как ручного переносного прибора, дл  эксплуатации которого было бы достаточно одного оператора. Фактически все зарубежные и отечественные интроскопы предназначены дл  стационарного использовани ,когда объект интроско- пировани  доставл етс  в

дефектоскопическую лабораторию к интро- скопу, который транспортабелен только в пределах этой лаборатории При необходимости обратной операции - доставка традиционных волоконных интроскопов к объекту контрол  - требуетс  не менее двух опера- торов-интроскопистов, плюс к этому тем

или иным способом необходимо решить вопрос электропитани  осветител 

Целью изобретени   вл етс  обеспечение дистанционного интроскопировани 

объектов, наход щихс  в зонах с высоким уровнем радиоактивного излучени , а также уменьшение габаритов и массы волоконно- оптического интроскопа, обеспечение его ав- тономной эксплуатации и повышение

0  ркости визуализированного изображени .

На фиг. 1 приведена принципиальна  схема интроскопа с гетеродинным усилением  ркости; на фиг. 2-е гетеродинным и электронно-оптическим усилением  ркости (1 5 объектив прибора, 2 - осветительный волоконно-оптический жгут, 3 - наблюдательный волоконно-оптический жгут, 4 - осветительные ИК-светодиоды (ИК-микролазеры), 5 - слой антистоксового люминофора (АСЛ), 6 0 параболическое зеркало, 7 - ИК-светодиоды (ИК-микролазеры) дл  гетеродинного возбуждени , 8- корпус-тубус прибора, 9 - источник питани  ИК-светодиодов (например, типа РЦ- 85), 10-окул р прибора, 11 -выключатель, 12

5 - микрообъектцв, 13 - электронно-оптический усилитель  ркости (ЭОП).

Интроскоп имеет волоконный канал- жгут 2, передающий излучение ИК-светодиодов 4 дл  ПК-освещени  закрытий полости

0 и объектов интроскопировани  в ней. Осветительные ИК-светодиоды 4 компактно с высокой плотностью расположены перед входным (проксимальным) торцом волоконного жгута 2 .

5 Осветительный жгут имеет кольцевое поперечное сечение и расположен концент- рично относительно наблюдательного волоконного жгута 3, что обеспечивает уменьшение поперечных габаритов воло0 конно-оптического интроскопа, монтаж обоих волоконных жгутов в одном корпусе и осесимметричное ИК-освещение обьектов интроскопировани . ИК-изображение инт- роскопируемого объекта дистальным объек5 тивом 1 формируетс  на входном дистальном торце жгута 3 и передаетс  на его выходной торец, на котором расположен слой 5 антистоксового люминофора

Окул рна  система содержит микрообъ0 ектив 12 и параболическое зеркало 6. На входе зеркала б по эпикольцевой части микрообъектива 12 компактно с высокой плотностью расположены ИК-светодиоды 7, ИК-излучение которых параболическим зер5 калом 6 направл етс  на слой АСЛ 5, преимущественно , в среднюю рабочую зону сло , где локализовано переданное жгутом 3 изображение. В результате гетеродинного возбуждени  АСЛ ИК-изображение визуализируетс  и наблюдаетс  через окул р 10.

Таким образом, излучение диодов 4  вл етс  сигнальным, а диодов 7 - накачкой.

Электропитание ИК-светодиодов 4 и 7 осуществл етс  от микроаккумул торов 9 (например, типа РЦ-85), расположенных на корпусе-тубусе 8 и имеющих общий включатель 11. Длина корпуса-тубуса 8 стандартна : 160 или 190 мм.

Вместо ИК-светодиодов 4 и 7 в предлагаемом волоконно-оптическом интроскопе применимы микролазеры на основе гетеро- структур InGaAsP/ InP, отличающихс  от светодиодов большей мощностью ИК-излу- чени  при тех же габаритах. Применительно к предложенному интроскопу важно и то, что современные микролазеры на основе различных гетероструктур имеют широкий набор по длинам волн - от 0,8 до 1,7 мкм.

Визуализированное изображение инт- роскопированного объекта локализовано на торце волоконного жгута 3. Микрообьектив 12 проецирует изображение на фотокатод электронно-оптического усилител  13. Изображение на экране ЭОПа рассматриваетс  в окул р 10.

Claims (4)

1. Волоконно-оптический интроскоп. содержащий осветитель с источником излучени  и сбетоволоконные жгуты освещени  и наблюдени , оптическую систему наблюдени  выходного торца жгута наблюдени  и объектив, отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  визуального дистанционного интроскопировани  объектов, наход щихс  в зонах радиоактивного излучени , осветитель содержит источник инфракрасного излучени  диапазона 0,8-1,1 мкм. а на выходной торец жгута наблюдени  нанесен

слой антистоксового люминофора, имеющего спектральную полосу возбуждени , соответствующую спектру излучени  осветител , и спектр свечени  в видимой 5 области.

2.Интроскоп поп. 1,отличающий- с   тем, что, с целью уменьшени  его габаритов и массы и обеспечени  его автономной эксплуатации, осветитель содержит

0 набор инфракрасных светодиодов, располо- женных перед входным торцом стекловоло- конного жгута освещени , а источники питани  светодиодов расположены на корпусе оптической системы наблюдени  вы5 ходного торца жгута наблюдени .

3.Интроскоп по пп. 1 и2,отличаю- щ и и с   тем, что, с целью повышени   ркости визуализированного изображени  путем дополнительного гетеродинного воз0 буждени  антистоксового люминофора, перед торцом жгутэ наблюдени  установлены вне оптической оси жгута по кольцу свето- диоды, излучающие в диапазоне 0.8-1,7 мкм, и параболическое кольцевое зеркало,

5 а источники питани  светодиодов расположены на корпусе оптической оси системы наблюдени  выходного торца жгута наблюдени .

4.Интроскоп по пп. 1-3, отличаю- 0 щийс тем, что с целью дополнительного

повышени   ркости визуализированного изображени , в оптическую систему наблюдени  выходного торца жгута наблюдени  дополнительно установлены перед торцом 5 жгута последовательно на оптической оси микрообъектив и электронно- оптический преобразователь с автономным источником питани .

Л

Фиг.1

fput.2.