Переносной инфракрасный осветитель

Полезная модель относится к переносным осветительным устройствам, предназначенным для визуального обнаружения и идентификации микрообъектов, содержащих в своем составе люминофоры, на основе визуального наблюдения свечения антистоксовской люминесценции микрообъектов и определении цвета свечения под действием инфракрасного излучения. Устройство включает корпус с эргономичной профилированной рукояткой, снабженной выключателем и световым индикатором, оптический модуль и источник питания. Оптический модуль содержит вставку, содержащую лазерный источник инфракрасного света и фокусирующую оптическую систему с цилиндрической оптикой, и перекрывающую ее защитную шторку. На поверхности оптического модуля размещено средство рассеяния тепла, образованное ребристыми элементами. Источник питания (аккумуляторная батарея) размещен в изолированной камере, присоединяемой к рукоятке снизу. При освещении объекта устройство формирует на его исследуемой поверхности прямоугольное пятно размером 100×10 мм. Технический результат состоит в обеспечении высокой яркости свечении люминесцирующих меток, за счет фокусирования ИК излучения на относительно малой площади. 1 н.п. ф-лы 4 з.п. ф-лы 2 илл.

Полезная модель относится к переносным осветительным устройствам, предназначенным для визуального обнаружения и идентификации микрообъектов, содержащих в своем составе антистоксовые люминофоры, на основе визуального наблюдения свечения люминесценции микрообъектов и определении цвета свечения под действием инфракрасного излучения.

Метки с антистоксовской люминесценцией основаны на использовании специальных красок, содержащих антистоксовские люминофоры. Антистоксовые люминофоры представляют собой порошковые материалы, активированные соединениями на основе оксидов, фторидов, оксисульфидов и оксихлоридов иттрия и некоторых других элементов. Эти люминофоры могут эффективно использоваться для маркировки микрообъектов. Для антистоксовского люминофора характерно свечение в коротковолновой части спектра под действием возбуждающего излучения, относящегося к более длинноволновой части спектра. Наиболее часто применяют люминофоры, которые возбуждаются под действием инфракрасного излучения, но при этом испускают свет в видимом диапазоне. Для проверки такой защитной метки облучают поверхность документа мощным пучком ИК-излучения в диапазоне 940-1000 нм (RU 2397546, RU 2199829). В месте попадания этого излучения на метку с антистоксовской люминесценцией поверхность документа начинает светиться определенным цветом.

Известно устройство для визуализации защитных меток на документе («Устройство для визуализации защитных меток на документе», патент РФ 2444064, публ. 27.02.2012), содержащее два источника излучения, первый из которых - мощный лазер, предназначенный для возбуждения антистоксовской люминесценции, а второй источник (светодиод или маломощный полупроводниковый лазер видимого диапазона) формирует видимый образ на поверхности документа, при этом он может включаться в заданной периодической последовательности, характеризующей вид обнаруженной метки, а также менять цвет свечения. Видимое излучение, исходящее из облученной зоны документа, воспринимается глазом оператора, и регистрируется при помощи фотоприемника.

Известно устройство для визуализации поверхности, намеченной специальными люминофорами посредством регистрации антистоксового излучения («Способ и устройство обнаружения и визуализации антистоксовского излучения, возбуждаемого на поверхности исследуемого объекта», патент РФ 2199829 публ. 27.02.2003) содержащее 2N источников инфракрасного излучения, входную оптическую систему, оптический полосовой фильтр (поглощающий отраженное ИК-излучение и пропускающий антистоксовскую составляющую), электронно-оптический преобразователь, выходную оптическую систему, переключатель интенсивности инфракрасного излучения, блок визуализации (фотоаппарат или окуляр для непосредственного наблюдения), блок питания.

Известно устройство для проверки подлинности ценных бумаг и документов («Прибор экспертный для контроля подлинности акцизных и специальных марок, защищенных бумаг и документов», патент РФ 2396600, публ. 10.08.2010), который содержит разъемный корпус в форме компьютерной мыши, в крышке которого смонтирован оптический модуль с просмотровой лупой, а в подошве основания смонтирован оптический светопрозрачный диск с измерительной шкалой и блок автономного питания на базе комплекта батарей, аккумуляторов или сетевого питания, например, от зарядного устройства. Корпус снабжен дополнительным оптическим модулем ретрорефлекторной защиты для исследования антистоксовой защиты, модулем контроля с платами управления с электронным генератором, комплектом источников света и индикатором, а на одной из боковых сторон смонтирована клавиатура и переключатель рода работ модуля контроля. Дополнительный оптический модуль выполнен в виде тубуса с блендой окуляра ретрорефлекторной защиты и содержит источник белого коаксиального света, лазерный источник инфракрасного света, лупу увеличительную и защитное стекло. Известное устройство обладает широкими диагностическими возможностями, вследствие чего оно является достаточно сложным.

Известное устройство - переносной ИК-осветитель, включающий профилированный корпус, снабженный выключателем, лазерный источник инфракрасного света, защитное стекло, световой индикатор, а также автономный источник питания, выбрано в качестве наиболее близкого аналога заявляемой полезной модели.

Задача полезной модели состоит в упрощении устройства, повышении безопасности устройства, улучшении эксплуатационных характеристик.

Задача решена тем, переносной ИК-осветитель, включающий профилированный корпус, снабженный выключателем, оптический модуль с лазерным источником инфракрасного света, защитное стекло, световой индикатор, а также автономный источник питания, в соответствии с полезной моделью, снабжен звуковым индикатором, корпус выполнен в виде рукоятки с обеспечением сопряжения с оптическим модулем, в котором размещены лазерный источник инфракрасного света, установленный на опоре, фокусирующая оптическая система и защитная шторка, на его поверхности размещено средство рассеяния тепла, а автономный источник питания размещен в изолированной камере, выполненной в виде легкосъемного модуля с обеспечением присоединения к корпусу в его нижней части и электрической связи с выключателем, лазером, контроллером и световым индикатором.

Кроме того, фокусирующая оптическая система выполнена на основе одной или нескольких цилиндрических линз.

Кроме того, средство рассеяния тепла образовано ребристыми элементами, размещенными на внешней поверхности корпуса оптического модуля.

Кроме того, световой индикатор размещен на рукоятке.

Кроме того, в качестве источника питания выбрана аккумуляторная батарея.

Технический результат полезной модели заключается в обеспечении высокой яркости свечении люминесцирующих меток, за счет фокусирования ИК излучения на относительно малой площади.

Сущность полезной модели иллюстрируют фиг.1, на которой представлен внешний вид устройства, фиг.2, на которой представлен оптический модуль, включающий оптоэлектронный блок устройства.

Устройство (фиг.1) содержит профилированный корпус 1 с рукояткой 2 и размещенной на рукоятке кнопочным выключателем 3, оптический модуль 4 с оптоэлектронным блоком, присоединяемый к корпусу блок со съемным источником питания 5.

Оптоэлектронный модуль оптического модуля 4 соединен с управляющим контроллером (на фиг.1 не показан), обеспечивающим управление режимами работы осветителя, источник питания - сменный, например, легкосъемный унифицированный аккумуляторный модуль, для которого зарядное устройство является внешним, и выделено в отдельный блок (на фиг.1 не показан).

Оптоэлектронный блок, размещенный в оптическом модуле устройства, содержит (фиг.2) источник ИК - излучения - лазер 6, вмонтированный в основание 10 корпуса оптического модуля 4, которое посредством крепежных элементов присоединено к радиатору 9. Вставка 8, содержит фокусирующую оптическую систему 7, при этом вставка 8 установлена в радиатор 9. Размещение лазера 6 на массивной металлической стенке основания 10 корпуса оптического модуля 4 обеспечивает отвод и эффективное рассеяние тепловой энергии. Защитное стекло 11 предохраняет лазер и оптическую систему от внешних загрязнений.

Оптический модуль 4 устройства присоединен к рукоятке 2 корпуса устройства посредством крепежных элементов. Оптический модуль 4 может быть отделен от рукоятки 2, например, при замене лазера и т.п.

Фокусирующая оптическая система 7 выполнена с использованием одной или нескольких кварцевых цилиндрических линз (фиг.2), при этом сфокусированный на объекте поток излучения будет освещать область в форме вытянутого прямоугольника. Исходя из конкретных условий исследования, рассчитываются оптические характеристики ИК-осветителя, для обеспечения которых выбирают нужное число фокусирующих линз. В качестве источника ИК-излучения может быть выбран ИК полупроводниковый лазер LDM-0980-002w-15 с длиной волны излучения 980±5 нм с выходной оптической мощностью - 2,0 Вт.

В оптическом модуле 4 центральное отверстие вставки 8, обеспечивающее пропускание излучения лазера 6, перекрыто защитной шторкой 12, которая поднимается или защелкивается при срабатывании подпружиненного рычага 13 после нажатия на выступ на краю защитной шторки 12. Защитная шторка 12, выполненная из непрозрачного для ИК излучения материала, служит для предотвращения несанкционированного выхода ИК - излучения за пределы устройства и имеет два фиксированных положения - открытое и закрытое. Средство рассеяние тепла 14 образовано пятью кольцевыми ребристыми элементами в основание 10 корпуса оптического модуля 4, а также 21 продольными ребристыми элементами (ребрами) радиатора 9, что обеспечивает равномерный отвод тепла, выделяющегося при работе лазера 6. Количество ребер, их толщина и расстояние между ними могут быть рассчитаны исходя из теплового режима конкретного устройства.

Для работы оператор использует устройство следующим образом. При нажатии и удержании кнопки выключателя 3 питание от источника, размещенного в камере 5 (аккумуляторная батарея), поступает на управляющий контроллер, размещенный в рукоятке 2 корпуса 1, при этом включается лазер 6 - источник ИК излучения, поток которого фокусируется системой линз 7. О начале работы устройства сигнализирует световой индикатор, размещенный на рукоятке 2 со стороны оператора (на фиг.1 не показан), и звуковой сигнал (зуммер), при отпускании кнопки выключателя 3 происходит выключение устройства. Оператор работает в защитных очках, профилированный (антропометрический, эргономичный) корпус рукоятки 2 с единственной кнопкой выключателя 3 позволяет удобно удерживать устройство в руке в течение продолжительного времени, повышая производительность труда.

Оператор ориентирует устройство, направляя выходной пучок света на различные участки контролируемой поверхности. Фокусировка ИК - излучения в пределах относительно небольшой области позволяет существенно повысить плотность мощности излучения и яркость люминесценции микрообъектов при различном удалении источника излучения от исследуемого объекта.

ИК - осветитель, выполненный по заявляемой конструкции, использовали для визуального обнаружения маркировочных микрообъектов размером порядка 1 мм, содержащих различные антистоксовые люминофоры (ФСД-546-1, ФСД-546-2, ФСД-546-3, ФСД-660-2, ФСД-660-3, ФСД-660-4), обнаруживаемых по люминенсценции при ИК-освещении в диапазоне длин волн 940-1000 нм. Определяли возможность визуального обнаружения люминесценции микроточек при возбуждении ИК-излучением с расстояния примерно 500 мм между наблюдателем и экраном при изменении расстояния между ИК-осветителем и экраном с микрообъектами. Исследование проводили в помещении с освещенностью 50-100 лк. Микрообъекты представляли собой микроточки, нанесенные на темный, нелюминесцирующий под действием ИК - излучения экран произвольных размеров. ИК - осветитель установили на исходном расстоянии 0,1 м от экрана с нанесенными микрообъектами, его оптическая ось была перпендикулярна плоскости экрана. Было установлено, что тестовые микрообъекты были хорошо различимы по люминесценции при расстоянии от осветителя до экрана от 0,05 до 0,15 м.

Конструкция устройства позволила создать облегченный переносной ИК-осветитель массой около 1,0 кг, включая аккумуляторный модуль, и габаритами не более 220×70×70 мм, что обеспечивает удобство и эргономичность в работе оператора, вариабельность методик исследования, высокую ремонтопригодность, за счет чего может быть достигнута высокая экономическая эффективность при инспекционных исследованиях в различных условиях.

1. Переносной инфракрасный осветитель, включающий профилированный корпус, снабженный выключателем, оптический модуль с лазерным источником инфракрасного света, защитное стекло, световой индикатор, а также автономный источник питания, отличающийся тем, что он снабжен звуковым индикатором, корпус выполнен в виде рукоятки с обеспечением сопряжения с оптическим модулем, в котором размещены лазерный источник инфракрасного света, установленный на опоре, фокусирующая оптическая система и защитная шторка, на его поверхности размещено средство рассеяния тепла, а автономный источник питания размещен в изолированной камере, выполненной в виде легкосъемного модуля с обеспечением присоединения к корпусу в его нижней части и электрической связи с выключателем, лазером, контроллером и световым индикатором.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фокусирующая оптическая система выполнена на основе одной или нескольких цилиндрических линз.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство рассеяния тепла образовано ребристыми элементами, размещенными на внешней поверхности корпуса оптического модуля.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что световой индикатор размещен на рукоятке.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве источника питания выбрана аккумуляторная батарея.