Способ определения абсолютной спектральной чувствительности приемника излучения

(11) 71 7560

Союз Советсиин

Социалистических

Республик (61) Дополиительиое к авт. саид-ву (22) Заявлено 05,09,77 (21) 2522138/18 25 с присоединением заявки .%— (23 ) Приоритет— (51) м. Кл.

G 01 У 1/14

3Ъоударотненный комитет

СССР (з) ЛК 535,242. .2 (088.8) но лолам нзобретеннй н отнрытнй

Опубликовано 25.02.80. Б оллетень .% 7

Дата опубликования описания 25.02,80

И. С. Гук, Г. Н. Полякова и А. И. Ранюк (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (65) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АБСОЛЮТНО11 СПЕКТРАЛЬНОЙ

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПРИЕМНИКА ИЗЛУЧЕНИЯ.1 (Л) 1

Изобретение относится к способам определения абсолютной спектральной чувствительности приемников излучения в инфракрасной (ИК) видимой, ультрафиолетовой (УФ) и рентгеновской областях спектра.

Наиболее известным и часто применяемым опособом определения абсолютной, спектральной чувствительности приемников излучения явг. тется способ определения абсолютной спектральной чувствительности приемников излучения, по эталонным абсолютным источникам излучения, например по абсолютно черному телу и т. п. состоящий в том, что с помощью источника иэлуче= ния, спектрального прибора и приемника опре деляют относительное распределение энергйи из15 лучения источника после пропускания его через спектральный прибор (1).

Способ состоит в том, что поток излучения

1 от абсолютного источника излучения, спектральная плотность излучения которого е(Х Р), зависящая от длины волны Х и некоторого параметра Р, например, температуры, точно известна, пропускают через спектральный прибор, выделиющий часть излучения с длиной волны Х, и иачравляют на приемник излучения, преобразующий. го в сигнал д(Х) (например, ток в фотоэлеменгах, давление в газовых датчиках и т.д.). Если. известетт коэффициент пропускания спектрального прибора т(Х) и аго дисперсии 5_#_/5I, абсолютная спектральная чувствительность приемника Б(Х) определяется из следующего вырагкения:

s() к р P p) (}—

1 де К вЂ” HG зависящий оТ длины волны коэфt фициент., характеризующий геометрию установки и определяющий часть потока излучения ис- ° точника, попадающего на приемник.

При осуществлении этого способа необходимо измерить коэффициент пропускания спектрального прибора т(Ц и дисперсию 5Х/5I, что очень трудно. Особенно возрастают эти трудности в вакуумной ультрафиолетовой области спектра в связи с тем, что спектральные приборы для этой области вакуумные. Кроме того, коэффициент пропускания спектральных приборов не является стабильной величиной и

60 4 лучения и т. д.):

3 7175 его определение необходимо периодически пов- торять .

При осуществлении этого способа потоки из. лучени» после спектрального прибора малы вследствие потерь и малости коэффицйента пропускания.

Известен также способ онределения абсолютной спектральной чувствительности приемника излучения, состоящий в том, что с помощью

- " мощного источйика излучения, спектрального r 0 прибора и приемника, неселективного в области чувствительности градуируемого приемника, например, термопары, определяют относительное распределение энергии излучения источника после пропускания его через спектральный прибор и по полученным данным определяют абсолютную спектральную чувствительность следующим образом. Измеряя зависимость сигнала градуируемого приемника от длины волны излучения, при освещении его тем же потоком излу- з0 чения, и йормируя ее йа относйтельное распределение энергии излучения, получают относительную спектральную чувствительность градуируемого приемника 8О(Л), измеряют интегральную чувствительность градуируемого приемника 7, 25 ио определению равную Э = 1с Я(Л) ф (4P) d при непосредственном облучении его потоком излучения абсолютного источника при фиксированном значении параметра P (например, температуры), определяющего распределение спектральной плотности излучения абсолютного источнйка р (Л1Р). Щ

Абсолютная спектральная чувствительность . приемника 8(Л) определяется по формуле:

$(Л) = SO(7L) М, где М вЂ” "абсолютизирующий" множитель, определяемый из соотношения:

Л .

Интеграл у 8 (Л)ф (Л,P)dX обычно вычисляется

А по измеренным $ (Л) и вычисленным значени. о 45 ям ф (Л,Р).

К недостаткам этого способа следует отнести: необходимость наличия дополнительного приемника ижучения; неселективного в диапазоне спектральной чувствительности калибруемого

Я приемника; малая чувствительность существующих неселективных приемников излучения (rri-пример, термопар); необходимость использования спектрального прибора, что существенно уменьшает поток, попадающий на неселектив55 ный приемник.

Цель предлагаемого изобретения — упрощение процесса измерения абсолютной чувствительности приемников излучения.

Для этого измеряют зависимость интегральной чувствительности (Q) приемника прн облучении его абсолютным источником от параметра Р, определяющего распределение спектральной плот. ности .излучения абсолютного источника ф(Л, Р), а абсолютную спектральную чувствительность приемника $(Л) находят нз уравнения:

3 (P) = 3с 5 ф (Л, Р) $ (Л) дЛ, Э. где Л вЂ” длина волны;

К вЂ” коэффициент, определяющий часть потока излучения источника, попадающе. го на фотоприемннк.

Техническая сущность предлагаемого данного способа состоит в следующей последовательности операций:.

j) Облучая непосредственно приемник излучения абсолютным источником прн различных значенйях параметра Р, определяющего распределение спектральной плотности излучения ч (Л,Р), измеряют зависимость сигнала приемника от Р (например, от температуры абсолютного тела илн энергии электронов при использовании синхротронного излучения в качестве абсолютного источника) .

2) Определяют абсолютную спектральную чувствительность 8(Л) путем математической обработки результатов измерения, а именно, решая интегральное уравнение: . р (Р) = М ф(Л1Р)$(Л)дЛ,,Х где ф(Л,Р) рассчитывается по известным формулам (формула Планка для абсолютного черного тела, формула спектра синхротронного изk — коэффициент, определяющий часть потока излучения источника, попадающего на фогбпрнем пик.

Предлагаемый способ, как совокупность операций, прост в осуществлении, а расчеты не более трудоемки, чем в известном способе. Разработана программа обработки результатов на

ЭВМ. Способ не требует специальных спектральных приборов н тем самым исключает трудоемкую перйодическую проверку изменения коэффициента пропускания.

Исключенйе спектрального прибора и неселективного приемника снимает ограничения на область длин волн, где может быть измерена спектральная чувствительность приемника. Это позволяет например, при применении в качест. ° ве абсолютного источника излучения синхротронного излучения релятивнсткнх электронов проводить калибровку приемников в диапазоне длин волн от инфракрасной области до рентгеновской.

Пример. Для демонстрации осуществления предлагаемого способа измеряется абсолютная спектральная чувствительность фотокатода фо717560

S тоумножителя ФЭУ 17А. В качестве абсолютного источника использовалась вольфрамовая ленточная лампа СИ вЂ” 8 — 200, откалиброванная по абсолютно черному телу. По известным соотношениям было рассчитано спектральное распределение излучения этой лампы (/)(X>T) в зависимости от температуры ее нити Т.

4(Л)Т) = 4,0975 106 Т (р(Л) Е) 0,92я, хЯ(Л) Т) (вт/т стер), где ч) (Л) 2) — безразмерная функция Планка, 1О

Z = 3,4508 10 ЛТ(1/мК 1;

f (Л,Ò) — излучающая способность вольфрама;

Т вЂ” температура нити, К, С помощью диафрагм на поверхности нити выделяется площадка А = 5,06 10 4 м . Нить и рабочая поверхность приемника располагает ся параллельно друг другу на расстоянии а=0,487 м.На поверхности фотокатода с помощью . диафрагм освещается площадка О = 32,9 ° 10 м .0

В этих геометрических условиях поток, падающий на фотокатод, равен

В(Л,Т) = ф(Л Т) К, где К = А 25

Фототок 3 (T) измеряется чувствительным наноамперметром ф-118 и при изменении температуры нити от 1500 до 2620 К путем изменения тока накала нити изменяется от 0,02 н А до 71,0 н А.

Для вычисления абсолютной чувствительности фотокатода используется разработанная для.

ЭВМ программа решения интегрального уравнения

З(т) = К ф(Л,Т)З(Л)ал

A „

Предлагаемый способ позволяет получить значение абсолютной чувствительности приемников излучения в ИК, видимой, УФ и рентгеновскои областях спектра беэ применения спектральной 4О аппаратуры. При этом не только расширяется диапазон длин волн, но и исключается такая обязательная и трудоемкая процедура как измерение, пропускания и дисперсии прибора и

:контроль стабильности коэффициента пропус- 45 кания.

Кроме того, возможно непосредственное размещение приемника вблизи источника, что позволяет использовать для измерений максимально возможный поток излучения. За счет исключения спектрального прибора, сигнал также возрастает, что позволит калибровать малочувствительные приемники или использовать слабые стандартные источники для измерений.

Предлагаемое изобретение может бьгть использовано в научных исследованиях, а также в промышленности для определения абсолютной спектральной чувствительности приемников

1 излучения, например, ФЭУ, фотодиодов и т. п.

Формула изобретения

Способ определения абсолютной спектральной чувствительности приемника излучения, состоящий в том, что абсолютная спектральная чувствитель. ность приемни1са излучения определяется при помощи источника излучения с известным распределением энергии по спектру, отличающийся тем, что, с целью упрощения цроцесса измерения, измеряют зависимость интегральной чувствительности приемника . при облучении его абсолютным источником от параметра Р, определяющего распределение спектральной плотности излучения абсолютного источника ф (Л р), а абсолютную спектральную чувствительность приемника $(Л) находят из уравнения:

Э(Р) - 3с5 Ф (Л,Р} В(Л)дЛ, где Л - длина волны;

К - коэффициент, определяющий часть потока излучения источника, подающего на фотоприемник.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Энштейн М. И. Измерения оптического излучения в электронике, "Энергия", М., 1975, с. 184.

2. Энштейн М. И. Измерения оптического излучения в электронике, М., "Энергия", 1975, с. 201.

Составитель Л. Титова

Редактор Павлов Техред М.Петко . Корректор M. лароши

Заказ 9824/56 Тираж 713 Подписное

IJHHHOH ГосУдарственного комитета СССР но делам изобретений и открытйй "

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4