Устройство для измерения спектральной чувствительности фотоприемников

 

Использование: область энергетической спектрофотометрии, средство измерения спектральной чувствительности фотоприемников (ФП) в широкой области спектра . Сущность изобретения, в устройство введены три светоделителя 7-9 и уголковый отражатель 10. Зеркальный модулятор 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 излучения, прошедшее или в прямом ходе лучей монохроматора 3 через третий светоделитель 9, или в обратном через три светоделителя 7-9. Спектральная чувствительность ФП 6 определяется соотношением этих двух сигналов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИА.ПИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. Ы«,, 1758446 А1

<5»s G 01 3 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

4 йсИК-rug у„-3у;;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4795447/25 (22) 27.02.90 (46) 30.08,92. Бюл. ¹ 32 (71) Научно-производственное объединение

"Орион" (72) А. Г,Тулубенский (56) Эпштейн M.È, Измерения оптического излучения в электронике. — M.: Энергия, 1975, с.184, Авторское свидетельство СССР № 1656339, кл. G 01 J.1/10, 1989, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СПЕКТРАЛЬНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

ФОТОПРИЕМНИКОВ (57) Использование: область энергетической спектрофотометрии, средство измерения спектральной чувствительности фотоприемников (ФП) в широкой области спектра. Сущность изобретения: в устройство введены три светоделителя 7 — 9 и уголковый отражатель 10. Зеркальный модулятор 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 излучения, прошедшее или в прямом ходе лучей монохро. матора 3 через третий светоделитель 9, или в обратном через три светоделителя 7-9.

Спектральная чувствительность ФП 6 определяется соотношением этих двух сигналов.

1 ил.

1758446

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 фотоприемника 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, угол ковый 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 оптиче5 ски связан с выходной щелью монохроматора.

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

10 Устройство содержит последовательно расположенные источник 1 излучения, первую фокусирующую систему 2, монохроматор 3 с входной и выходной щелями, вторую фокусирующую систему 4, оптический ком15 мутатор 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

20 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 указан25 ного 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

30 при заданной температуре излучателя известную спектральную яркость, подчиняющуюся закону Планка. Первая 2 и вторая 4 фокусирующие системы выполнены идентичными, т.е. их фокусные расстояния, отно35 сительные отверстия и коэффициенты пропускания одинаковы.

Устройство работает следующим образом.

Зеркальный модулятор 5 последова40 тельно 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 про45 ходит 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

50 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

55 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

1758446 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,ц 1, и отражения р, А, можно записать сигнал 01 g), снимаемый с ФП 6 в первой фазе работы 10 модулятора 5, в виде и1(iL,) = Sy. (Л) k Aq)p ((g) t,g(x) Hp<(k) x х тмх(А) уЯ (Л) рсц (Л) та (Л) ЛЛ„(1) где Яфп g) — абсолютная спектральная чувствительность исследуемого ФП 6;

k — коэффициент, учитывающий геометрические свойства устройства; 20

L g) — спектральная плотность излучения источника 1 излучения;

А п — площадь фоточувствительной площадки; г, (k) — спектральный коэффициент пропускания атмосферы; то, g) — спектральный коэффициент и ропускания фокусирующих систем 2 и 4;

g) — спектральный коэффициент пропускания монохроматора 3; 30 рэ g) — спектрал ьн ы и коэффициент отражения одной грани уголкового отражателя 10;

Л1 — выделяемый спектральный интервал монохроматора 3. 35

В следующую половину работы модулятора 5 излучение от источника 1 излучения проходит через первый светоделитель 7, проецируется первой фокусирующей систе- 40 мой 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. 45

При этом оно после прохождения через фокусирующую систему 4 последовательно от- . ражается от зеркальной грани модулятора 5 и третьего светодвлителя 9. При условии, что зеркала угол кового отражателя 10 и зер- 50 кала модулятора 5 имеют одинаковый коэффициент спектрального отражения, сигнал с ФП б можно записать как

О1 g) - Sy. (Л) k AgpL g) г,я(Л) тК, (2) х х гмж ()p3 P)peg () та () Ь, (2)

Используя соотношения (1) и (2), можно записать >фп g) где в, — входной апертурный угол устройства.

Определение коэффициента k производит по известным методикам энергетических расчетов, Сигналы U> g) и Uz g) 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 Uz (il), деление его на значение сигнала

Ui (А), деление на величину спектральной яркости источника излучения L (il) и нормирование полученных значений для определения относительной спектральной чувствительности ФП 6. Результат с блока

11 обработки информации может выдаваться на цифропечатающее устройство (не показано).

Пример, В качестве монохроматора 3 использован монохроматор, собранный по схеме Эберта типа Е1 фирмы Perkin-Eimer 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 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.

1758446

Составитель A. Тулубенский

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор А. Долинич

Редактор А.Огар

Заказ 2991 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Устройство для измерения спектральной чувствительности фотоприемников, 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 фотоприемника,. о.т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции, оно дополнительно содержит первый светоделитель, плоское зеркало, второй светоделитель и уголковый отражатель, при атом фокусирующие системы выполнены идентичными, первый светоделитель расположен на оптической оси между источником излучения и первой фокусирующей системой и оптиче5 ски 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

15 и оптически связан с выходной щелью монохроматора,