SU847781A1

SU847781A1 - Receiver for registering electromagnetic radiation

Info

Publication number: SU847781A1
Application number: SU792803594A
Authority: SU
Inventors: Е.А. Виноградов; В.И. Голованов
Original assignee: Ордена Ленина Физический Институт Им. П.Н.Лебедева
Priority date: 1979-07-31
Filing date: 1979-07-31
Publication date: 1982-04-15

Description

Изобретение относитс к регистрации электромагнитных излучений в диапазоне ИК-СВЧ во,чн и может 1быть использовано дл абсолютных количественных измерений пространственных распределений полей излучени , получаемых как от монохроматических , так и немонохроматических источников.The invention relates to the detection of electromagnetic radiation in the range of IR-microwave in the frequency, frequency range and can be used for absolute quantitative measurements of the spatial distributions of radiation fields obtained from both monochromatic and non-monochromatic sources.

Известен приемник ИЛ-10 на жидких кристаллах, содержащий приемный экран, который состоит из опорной лавсановой подложки, поглотител ИК излучени и сло жидкого кристалла (термочувствительного материала) 1.A known receiver IL-10 on liquid crystals, containing a receiving screen, which consists of a supporting polyester substrate, an IR radiation absorber and a layer of liquid crystal (temperature-sensitive material) 1.

К основным недостаткам приемника следует отнести необходимость жесткого термостатировани экрана, старение экрана со временем, ограниченное число градаций мощности, небольшой динамическийThe main disadvantages of the receiver include the need for hard screen temperature control, screen aging with time, a limited number of power gradations, a small dynamic

диапазон.range.

II

Наиболее близким техническим решением к изобретению вл етс приемник дл регистрации электромагнитного излучени , содержащий приемный экран, выполненный в виде термоизолирующей подложки с поглощающим излучение провод щим покрытием , на которое нанесен слой термочувствительного материала, возбуждаемого ультрафиолетовой подсветкой.The closest technical solution to the invention is a receiver for detecting electromagnetic radiation, comprising a receiving screen made in the form of a thermally insulating substrate with a radiation absorbing conductive coating on which a layer of heat-sensitive material is applied, excited by ultraviolet illumination.

Однако недостатком его вл етс то, что дл проведени абсолютных количественных измерений плотности мощности пространственного распределени полей излучени необходима предварительна калибровка приемника по мощности с помощью источника ИК СВЧ-диапазона н калориметра . При выборе оптимальных условий наблюдени изображени путем регулировани уровн ультрафиолетовой подсветки , а также при изменении температуры среды, характеристики экрана (чувствительность , ркость свечени , область линейности ) существенно мен ютс . ПоэтомуHowever, its disadvantage is that in order to make absolute quantitative measurements of the power density of the spatial distribution of radiation fields, it is necessary to pre-calibrate the receiver for power using an IR microwave source n and a calorimeter. When choosing the optimal conditions for observing the image by adjusting the level of ultraviolet illumination, as well as when the ambient temperature changes, the screen characteristics (sensitivity, brightness, linearity range) change significantly. therefore

15 приходитс проводить протесе калибровки перед каждым измерением или поддерживать посто нный (уровень ультрафиолетовой подсветки и температуру окружающей среды. Кроме того, калибровка затруднена15, calibration must be carried out before each measurement or kept constant (level of UV illumination and ambient temperature. In addition, calibration is difficult

20 тем обсто тельством, что источники излучени ИК СВЧ диапазона обычно имеют20 by the fact that the sources of infrared microwave radiation usually have

плотностиdensity

неоднородное распределение мощности в сечении луча.non-uniform power distribution in the beam section.

25.25

Целью изобретени вл етс проведение количественных измерений плотности мощности, выдел емой электромагнитным излучением на приемно11( экране, путем сравнени теплового воздействи исследуе30 мого излучени на термочувствительныйThe aim of the invention is to conduct quantitative measurements of the power density emitted by electromagnetic radiation at the receiving 11 (screen, by comparing the thermal effect of the investigated radiation on the heat-sensitive

материал с калиорованным тепловым воздействием .Caloric-thermal material.

Поставленна цель достигаетс тем, что приемник дл регистра1ции электромагнитного излучени , содержащий приемный экран, выполненный в виде термоизолирующей подложки с поглощающим излучение провод щим покрытием, на которое нанесен слой термочувствительного материалалюминофора , возбуждаемого ультрафиолетовой подсветкой, дополнительно снабжен тест-калибратором мощности, включающим тест-объект, который выполнен в виде участка металлической плевки с заданными геометрическими размерами и сопротивлением , расположен на термоизолирующей подложке экрана, электрически изолирован от остальной части провод щего покрыти и экранирован от регистрируемого излучени .The goal is achieved by the fact that a receiver for recording electromagnetic radiation, containing a receiving screen made in the form of a thermally insulating substrate with a radiation-absorbing conductive coating, on which a layer of heat-sensitive material aluminum phosphor excited by UV illumination is applied, is additionally equipped with a power test calibrator including a test object which is made in the form of a section of metal spitting with given geometrical dimensions and resistance, located on thermal insolation The screen substrate is electrically isolated from the rest of the conductive coating and shielded from the detected radiation.

На чертеже изображен приемник дл регистрации электромагнитного излучени . Он состоит из термоизолирующей лавсановой подложки 1 с поглотителем изл|учени - поглощающим металлическим покрытием 2. На подложку нанесен температурно-чувствительный люминофор 3, который возбуждаетс лампой ультрафиолетовой подсветки (на чертеже не показана). Подложка нат нута на основу типа п лец 4 и помещ,ена в кассете 5. На подложке расположен тест-объект 6 в виде пр моугольного участка металлической пленки, отделенный зазором от поглощающего покрыти 2 и обладающий теми же электрическими характеристиками, что и поглощающее покрытие. Тест-объект 6 защищен от падающего на экран излучени защитным покрытием 7, представл ющим толстую металлическую пленку, напыленную в вакууме на защитную лавсановую пленку 8, котора нат гиваетс на кассету 5 с помощью оправы типа п лец 4. Источник электрического питани с устройством дл измерени мощности 9 подсоединен проводами к контактным площадкам 10 тестобъекта , причем контакт проводов с контактной площ адкой осуществл етс электропровод щим клеем.The drawing shows a receiver for detecting electromagnetic radiation. It consists of a thermally insulating lavsan substrate 1 with an absorber, which is absorbed by an absorbent metal coating 2. A temperature-sensitive phosphor 3 is applied to the substrate, which is excited by an ultraviolet illumination lamp (not shown). The substrate is placed on a base of the “4” type and placed in the cassette 5. On the substrate there is a test object 6 in the form of a rectangular part of the metal film, separated by a gap from the absorbent coating 2 and having the same electrical characteristics as the absorbing coating. The test object 6 is protected from radiation incident on the screen with a protective coating 7, which is a thick metal film deposited in vacuum on a protective polyester film 8, which is drawn on the cartridge 5 with the aid of a pulse-like frame 4. An electric power supply with a measuring device power 9 is wired to the contact pads 10 of the test object, and the contact of the wires with the contact area is made by an electrically conductive adhesive.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Количественные измерени провод тс п;утем сравнени теплового воздействи исследуемого электромагнитного излучени на температурно-Ч1увствительный люминофор с калиброванным тепловым воздействием , создаваемым источником электрического питани на тест-объекте, который защищен от исследуемого излучени экраном . Источник электрического питани выдел ет на тест-объекте величину плотности мощности, которую легко измерить. Тепловое воздействие поглощенной доли исследуемого излучени с помощью люминофора преобразуетс в регистрируемое поле Quantitative measurements are carried out by comparing the thermal effect of the investigated electromagnetic radiation on the temperature-sensitive phosphor with the calibrated thermal effect created by the electrical power source on the test object, which is protected from the investigated radiation by the screen. The electrical power source allocates on the test object an amount of power density that is easy to measure. The thermal effect of the absorbed fraction of the radiation under study is converted by a phosphor into a detected field.

оптического свечени люминофора, а калиброванное тепловое воздействие - в соответствующие ему уровни ркости. При этом ркость свечени люминофора убывает с увеличением плотности поглощенной мощности. Равным плотност м мощности поглощенной доли падающего излучени и выделенной на тест-абъекте будет соответствовать одинакова ркость свечени люминофора .the optical luminescence of the phosphor, and the calibrated thermal effect - in the corresponding brightness levels. At the same time, the luminosity of the phosphor decreases with increasing density of the absorbed power. The luminosity of the luminophore will correspond to equal power densities of the absorbed fraction of the incident radiation and selected on the test object.

Дл увеличени динамического диапазона калиброванного теплового воздействи источник электрического питани имеет измен емые величины напр жени и тока. Дл получени непрерывной шкалы плотности мощности в некотором интервале значений в пределах размера площадки тест-объекта последн изготавливаетс с переменным профилем сечени металлического сло по его ширине или толщине, что вызывает изменение сопротивлени тестобъекта в пределах площадки. Тест-объект может быть расположен с любой стороны термоизолирующей подложки, в частности, с той же стороны, что и поглощающее покрытие , изолирован от него с помощью зазора и иметь те же электрические характеристики , что и покрытие. В последнем случает тест-объект и поглощающее покрытие выполн ютс в едином технологическом цикле напылени металлической пленки D вакууме, и величина падающей мощности излучени определ етс наиболее просто.To increase the dynamic range of the calibrated thermal effect, the electrical power source has variable voltages and currents. To obtain a continuous scale of power density in a certain range of values within the area of the test object, the latter is manufactured with a variable profile of the metal layer along its width or thickness, which causes a change in the resistance of the test object within the area. The test object can be located on either side of the thermally insulating substrate, in particular, on the same side as the absorbing coating, is insulated from it with a gap and have the same electrical characteristics as the coating. In the latter case, the test object and the absorbing coating are performed in a single technological cycle of sputtering a metal film D under vacuum, and the magnitude of the incident radiation power is determined most simply.

Сравнение уровней ркости может проводитьс различными способами. Уровни ркости можно сопоставить визуально (использу фотометр) или с помощ.ью двух фотоприемников, один из которых измер ет ркость калиброванного тест-объекта, а другой - ркость свечени экрана в том месте, где необходимо провести измерение плотности мощности падающего излучени ,A comparison of brightness levels can be done in various ways. Luminance levels can be compared visually (using a photometer) or with the help of two photodetectors, one of which measures the brightness of a calibrated test object, and the other - the brightness of the screen at the place where it is necessary to measure the power density of the incident radiation

При фотографировании приемного экрана на фотопленку сравниваютс оптические плотности почернени фотопленки. При на блюдении экрана с помощью телевизионной системы, фотоматриды и т. п. сравниваютс электрические сигналы.When photographing a receiving screen on a film, the optical densities of the blackening of the film are compared. When the screen is monitored by a television system, photomatrices, etc., electrical signals are compared.

Рассмотрим процедуру измерени . Плотность мощности, выдел ема в тест-объекте , определ етс формулой.Consider the measurement procedure. The power density allocated in the test object is determined by the formula.

р (Вт/см).p (W / cm).

(1)(one)

ток через площадку тест-объекта; сопротивление площадки тестобъекта; площадь тест-объекта.current through the test object area; resistance of the test object; area of the test object.

Claims

In the case of equal luminosity of the test object and the screen area on which measurements are required, the power density of the detected radiation is defined as: P -G where G is the absorption coefficient of the metal coating of the thermally insulating substrate. The absorption coefficient G depends on the thickness of the coating, the angle of incidence and polarization of the radiation being studied and can be calculated from the known thickness of the absorbing coating, and is also determined experimentally by measuring the transmittance T. The execution of a test object in a form other than rectangular, for example , in the form of a sector, allows one to obtain a continuous calibration scale of power densities with a level equal to the density, arranged along arcs: centric circles, drawn from the center of the sector. By modifying the shape of the dough site, the necessary dependence of the distribution of power density calibration levels on the coordinate and on their range can be achieved. The proposed electromagnetic radiation receiver can be used to study the propagation of electromagnetic waves in electrodynamic systems, detect the structure of the electromagnetic field in various radio-optical systems, absolute measurements of the spatial power density distributions in laser beams channeling multi-wave microwave systems, in flaw detection, introscopy, holography, and so on. p. The introduction of a power test calibrator into a receiver for detecting electromagnetic radiation makes it possible Conduct absolute quantitative measurements of the power density of the spatial distributions of the IR-UHF fields at any distribution point. The proposed receiver does not require additional calibration with a radiation source with a known power level, since it is self-calibrating. All necessary for this value — current, voltage, absorption coefficient, luminance brightness, area of the test object are measured or calculated. The operation of the receiver is possible in a wide dynamic range of the measured power density (more than two orders of magnitude) and with a wide variation in the level (ultraviolet illumination and ambient temperature. Invention 1. Receiver for recording electromagnetic radiation containing a receiving screen made in the form of a thermal insulating substrate with a radiation absorbing conductive coating on which a layer of heat-sensitive material is applied, such as phosphor, excited by UV illumination, characterized in that, in order to carry out quantitative measurements of the power density emitted by electromagnetic radiation on the receiving screen, by comparing the heat effect of the radiation being studied on the heat-sensitive material with a calibrated heat effect, it is additionally equipped with a power test device, including a test box, which is made as a section metal film with given geometric dimensions and resistance, is located on the thermally insulating Podlolsk screen, electrically It is banned from the rest of the conductive coating and shielded from the registered student. 2. The receiver according to claim 1, in that, in order to expand the dynamic range of the power test-calibrator, the test object has a variable cross-sectional profile in width and / or film thickness. Sources of information taken into account during the examination: 1. Sonin A. S., Stepanov B. M. Devices on liquid crystals, “Nature, 1974, No. 11, p. 14.

2. Bazhulpn A.P., Vinogradov E.A., Irisova N.A., et al. Use of temperature-sensitive crystal phosphors for recording electromagnetic radiation. - Lime USSR Academy of Sciences, sir. physical 1971, t. 35, No. 7, p. 1450 (prototype).

- C-1 - / -J