SU785659A1 - Многоэлементный пироэлектрический приемник излучени - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к конструкци м пирометров с электрическими детекторами излучени  и может быть использовано дл  измерени  характеристик лазерного излучени  в диапазо не длин волн 0,4-50 мкм. Дл  исследовани , распределени  энергии по сечению потока излучени  лазера необходимы устройства, способные зарегистрировать картину распределени  энергии. Дл  этой цели используют многоэлементные приемники инфракрасного излучени  l . Приемник излучени  содержит плоские .чувст вительные элементы (термопары) в виде диска, собранные в кассетах и образующие плоскую решетку 10x10 элементов с шагом 12 мм. О распределени энергии в поперечном сечении пучка излучени  суд т по степени нагрева термопар, осуществл ющих преобразова ние энергии соответствующей части сечени  пучка излучени  в электричес кий сигнал. К недостаткам этого устройства следует отнести большую потерю информации при измерении неравномерного распределени  энергии в сечени пучка из-за плохого использовани  приемной площадки (32%) и, следовательно , большую погрешность регист .рации картины распределени . Кроме того, врем  между двум  последовательными измерени ми составл ет дл  указанного устройства 10 мин, что не позвол ет измер ть импульсно модулированный поток и флуктуации диаграммы оси направленности лазерного пучка . Ближайшим техническим решением к изобретению  вл етс  мозаичный пироэлектрический приемник излучени  2 , Приемник содержит плоские пирсэлементы , собранные в колонки и р ды приемной площадки и приклеенные к общей подложке. Пироэлементы содержат слой пироактивного материала; покрытый по всей площади с двух сторон электродами, причем поверхность электродов, обращенна  к источнику излучени  зачернена. Перед приемной площгддкой установлено защитное окно из германи . При попадании излучени  на Пироэлементы между электродами возникает разность электрических потенциалов (пироэффект), пропорциональна  энергии излучени . Электрический сигнал затем поступает в электронную схему.

Однако така  конструкци  многоэлементного пироэлектрического приемника не лишена упом нутого недостатка - большой потери информации при иэмереЕ1ии неравномерного распределени  энергии в сечении пучка излучени .

Это вызвано ударным возбуждением (пьезоэффект) пирокерамики, которое передаетс  соседним пироприемникам, имеющим одинаковые резонансные час- , тоты, через элементы конструкции (подложку). При попадании различных уровней энергии (максимальной и минимальной ) одновременно на 2 соседни пироэлементы, приемник не может их зарегистрировать (картина распределени  энергии по сечению пучка получаетс  размытой); потерей части информации о поступающем излучении из-за диффузного отражени  от плоски элементов; наличием паразитных емкостных св зей, образованных электродами соседних пироэлементов при облучении кратковременными импульсами; селективным поглощением излучени  входным окном; наличием черн щего покрыти , снижающее быстродействие и локальную плотность, потока излучени .

Целью изобретени   вл етс  устранение указанных недостатков, т.е. увеличение энергетической разрешающей способности пироприемника.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в приемнике излучени  .приемна  площадка содержит набор диэлектрических металлизированных упругих лент, закрепленных обоими концами металлизированной поверхности в П-образном держателе, между которыми установлены полостные клинообразные пироэлементы, причем диэлектрическа  поверхность лент примыкает к рабочим гран м пироэлементов.

Предлагаемый приемник позволит расширить энергетический диапазон принимаемых сигналов, устранить емкостную св зь между элементами (площади рабочих электродов намного меньше рабочей поверхности 60 раз) повысить разрешающую способность устройства к регистрации различных уровней энергии пучка, что особенно необходимо при измерении пространственно-временных и энергетических характеристик лазеров с широким сечением пучков, в которых отношение падающих энергий на два соседних приемника может достигать 10 раз.

На фиг. 1 изображен многоэлементный пироэлектрический приемник, общий вид; на фиг. 2 - колонка пироэлементов , закрепленных в П-образно держателе, аксонометри .

Многоэлементный пироэлектрический приемник излучени  содержит пироэлементы 1, собранные в колонки и р ды приемной площадки. Каждый пироэлемент выполнен из равномерно пол ризованной пироактивной керамики титаната бари  в виде полого клина. На передней кромке пироэлементов размещены электроды 2, электрически св занные между собой. Вторые электроды 3, индивидуальные дл  каждого пироэлемента, расположены с тыльной стороны приемной площадки и подключены к соответствующим усилител м.

Кажда  колонка пироэлементов установлена между параллельными- упругими лентами 4 (например, из металлизированной стеклолакоткани),предварительно раст нутыми вдоль волокон и сжимаемыми в П-образном держателе 5 при помощи планки 6. С противоположной стороны держател  укреплены усилители 7, по одному дл  каждого пироэлемента .

Колонка пироэлементов установлена с симметричным зазором относительно П-образного держател .

Работает многоэлементный пироэлектрический приемник излучени  следующим образом.

Поток излучени  попадает на приемную площадку пироэлемента 1 и далее на рабочие грани. Излучение вызывает нагрев и местное разориентирование части электрических диполей в пироактивном материале, что вызывает по вление электрических зар дов в результате нарушени  равновесного состо ни  диполей. Ударное возбуждение пироэлемента гаситс  диэлектрическими упругими лентами. Электрическа  емкостна  св зь между элементами устран етс  металлизацией ленты, служащей экраном. Полученный электрический сигнал от электродов 2, 3 поступает в усилитель, а затем в схему регистрации .

Разрешающа  способность устройства - регистраци  в пучке двух уровней энергий составл ет величину 10 раз. Быстродействие 10 сек. Максимальна  плотность получени  3 Дж/см.

Использование устройства позволило провести исследовани  пространственных- энергетических и временных характеристик излучени  лазеров в инфракрасной области спектра. Ис- пользование инерционных термопарных многоэлементных приемников (измерение энергии) и охлаждаемого фотодетектора (определение посто нной времени ) приводит к тому, что пространственные и временные характеристики измер ютс  двум  приборами, что в свою очередь приводит к увеличению времени измерени  и возрастанию суммарной погрешности. Таким образом, использование изобретени  позволит сократить количество приборов и врем  измерени .

Claims (2)

1. Фотоэлектрические измерени  и их метрологическое обеспечение. Тезисы докладов и ВНИИ оптико-физических измерений, 1974, с.138.

2.Буркин А. И., Су4цев А. А. Мозаичный Пироэлектрический приемник излучени . Сб. Тепловые приемники излучени . Государственный ордена Ленина оптический институт

им. С. И. Вавилова, Л., 1974, с.100104 (прототип).

Фиг. 2