Устройство визуализации инфракрасного и миллиметрового излучения

Изобретение относится к области измерительной техники и касается устройства визуализации инфракрасного и миллиметрового излучений. Устройство включает в себя полый корпус с расположенной в нем опорной рамкой в виде двух диэлектрических колец имеющий на противоположных сторонах корпуса два окна для регистрации излучения. Корпус закреплен на держателе со стойкой, между диэлектрическими кольцами размещена диэлектрическая подложка из слюды. Диэлектрическая подложка покрыта пленочным поглотителем из сплава нихрома, а на другой стороне подложки расположена пленочная структура из термохромного материала, исполняемая в виде двух вариантов: слой из Al-VOx или слой из черного красителя - холестерическая жидкокристаллическая композиция (ХЖК). Устройство имеет крышку, выполненную с возможностью открывания для обеспечения замены подложек. 5 з.п. ф-лы, 8 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к технике радиоизмерений, в частности для визуализации непрерывного и импульсного инфракрасного (ИК) излучения в диапазоне 0,4-16,67 мкм и миллиметрового излучения на длинах волн 2 и 3 мм.

Устройства визуализации служат для проверки работоспособности источников излучения, а также для определения размера, конфигурации и средней мощности излучения в миллиметровом диапазоне длин волн. Продолжает быть актуальной разработка устройств визуализации, способных функционировать в условиях лаборатории, цеха, натурных испытаниях источников излучения.

Известна термохромная пленка, представляющая эмульсию производных холестерина в коллоидном растворе поливинилового спирта с черным красителем (сажа). (Адамчик, А. Жидкие кристаллы: пер. с польск. / А. Адамчик, З. Стругальский; под ред. И.Г. Чистякова М.: Сов. радио, 1979. 160 с.). Различным смесям холестерических жидких кристаллов соответствуют определенные температурные интервалы, в которых происходит полное изменение цвета - от красного до голубого.

Холестерические жидкие кристаллы (ХЖК) применяются для визуализации ИК излучения в приборах ночного видения, а также для визуализации микроволнового поля в волноводах и микроволн, находящихся в воздухе.

Недостатки ХЖК: обязательное использование черной подложки; низкая лучевая прочность пленок; чувствительность к ультрафиолетовому излучению; при длительной экспозиции или в процессе хранения имеет место смещение температурного диапазона изменения цветовой окраски на ±1-2°С.

Известен двухмерный ТГц-ИК конвертер, представляющий собой многослойную структуру, состоящую из диэлектрической подложки, покрытой частотно-избирательной поверхностью (ЧИП). С другой стороны подложки нанесен сплошной слой с металлической проводимостью, покрытый эмиссионным слоем. Излучение поглощается резонансным поглотителем, нагрев которого приводит к увеличению интенсивности излучения эмиссионного слоя (Пат. 2447574 РФ, МПК H03D 7/00 Преобразователь терагерцового излучения / С.А. Кузнецов, [и др.]; заявл. 16.11.2010, опубл. 10.04.2012. Бюл. №10).

Недостатки: сложная структура металлизированных микроструктур ограничивает размер ТГц-ИК конвертера; использование уникальных ИК камер; обеспечение требуемой чувствительности ТГц-ИК конвертера достигается за счет фокусирующей ТГц оптики, ТГц объектива.

Известен двухмерный ТГц-ИК конвертер, представляющий собой матрицу с внедренными в нее наночастицами из металла или сплава с частично заполненным пиком плотности электронных состояний на уровне Ферми (Пат. №2511070 РФ МПК G01J 1/02, G02F 1/00, В82В 1/00 Устройства визуализации источников терагерцового излучения / А.К. Кавеев [и др.], патентообладатель: ООО «ТИДЕКС»; заявл. 01.10.2012, опубл. 10.04.2014, Бюл. №10. - 17 с). Наночастицы, нагреваемые ТГц излучением, преобразуют энергию ТГц квантов в теплоту, а двумерная картина, формируемая нагретыми наночастицами конвертера, визуализируется ИК камерой.

Недостатки: использование ИК камер с эквивалентной шумовой разностью температур в 100 мкК; использование трудоемкой технологии изготовления метаматериалов с заданными размерами наночастиц и их объемной концентрацией.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является (Пат. РФ 2638381 МПК G 01 J 5/20 Устройство визуализации инфракрасного и терагерцового излучений / А.С. Олейник, М.А. Медведев, дата заяв. 20.07.2016, дата опубл. 13.12.2017, Бюл. №35). Устройство содержит плоский корпус с расположенной в нем рамке в виде двух диэлектрических колец и имеющий два окна для регистрации излучения, при этом плоский корпус закреплен на держателе со стойкой, между диэлектрическими кольцами размещен ТГц-ИК конвертер, представляющий собой диэлектрическую подложку с нанесенной двухслойной пленочной структурой Al-VOx, которую опоясывает с круговым зазором пленочный нагреватель, на противоположной стороне подложки под пленочной структурой Al-VOx, расположена сетка из алюминия, толщиной не более 100 нм, с квадратными отверстиями, при этом длина стороны сетки прямо пропорциональна длине волны терагерцового излучения, распространяющегося в диэлектрической подложке, на свободной части поверхности которой расположен термодатчик.

Недостатки устройства: прецизионная технология изготовления двумерной сетки из алюминия.

Техническая проблема настоящего изобретения заключается в необходимости создания устройства, обеспечивающего визуализацию распределения мощности излучения по сечению пучка в диапазоне длин волн от ИК до миллиметровых, способного функционировать в условиях производственной практики.

Сущность изобретения характеризуется тем, что в устройстве визуализации инфракрасного и миллиметрового излучений, содержащем полый корпус с двумя окнами, одно из которых вмонтировано на торце корпуса, а другое окно в крышке, внутри корпуса расположена опорная рамка в виде двух диэлектрических колец, между кольцами размещена диэлектрическая подложка из слюды марки СТ-1, покрытая пленочным поглотителем из сплава нихром (Х20Н80), толщиной 17-23 нм, на другой стороне подложки расположена пленочная структура из термохромного материала, исполняемая в двух вариантах: слой из Al-VOx или слой из черного красителя и ХЖК, крышка выполнена с возможностью открывания, для обеспечения замены в опорной рамке подложек с пленочным поглотителем и указанными вариантами термохромного слоя.

Кроме того, заявляется устройство, у которого наряду с вышеописанными признаками толщина диэлектрической подложки h должна соответствовать соотношению λ/h=50-75, где λ=2; 3 мм - рабочие длины волн миллиметрового излучения. Кроме того, заявляется также устройство, в котором на противоположных сторонах термохромного слоя нанесены пленочные алюминиевые электроды. Кроме того, заявляется также устройство, в котором поверхность окна, расположенного перед термохромным материалом, покрыта двумерной метрической сеткой с квадратными отверстиями. Кроме того, заявляется также устройство, в котором двумерная термохромная структура Al-VOx выполнена в виде квадратных ячеек, размером 0,2×0,2 мм, разделенных между собой зазорами шириной 30 мкм.

Техническим результатом является возможность визуализации больших пучков ИК и миллиметрового излучений низкой и средней интенсивности в условиях производственной практики за счет применения сменных экранов в составе универсального корпуса, экраны выполнены на основе пленочных металлодиэлектрических структур металл-диэлектрик-термохромный слой, отличающихся материалом термохромного слоя.

Технический результат базируется на реализации в качестве визуализатора ИК и миллиметрового излучений металлодиэлектрической структуры (металл-диэлектрик-термохромный слой). Пленочный поглотитель из металла или сплава, имеющий частично заполненный пик плотности состояний электронов на уровне Ферми, поглощает излучение на длинах волн 2 и 3 мм при определенных толщинах поглотителя за счет плазмонного резонанса свободных электронов и нагревается. ИК излучение непосредственно поглощается термохромным слоем, вызывая его нагрев. Выбор термохромного слоя на основе пленочных структур: Al-VOx или ХЖК - черный краситель, имеют определенный температурный диапазон изменения цветовой окраски, что определяет чувствительность визуализатора. Использование слюдяных подложек, удовлетворяющих отношению длины волны λ миллиметрового диапазона к толщине подложки h (λ/h≥1 порядка) обеспечивает оптимальное быстродействие визуализатора.

Нанесение пленочных алюминиевых электродов на поверхности термохромного слоя Al-VOx обеспечивает возможность его термостатирования.

Нанесение метрической двумерной сетки на окно перед термохромным слоем обеспечивает экспрессное определение размера пучка излучения.

Выполнение термохромного слоя в виде ячеек (пикселей), размером 0,2×0,2 мм, разделенных между собой постоянным зазором шириной 30 мкм, на поверхности диэлектрической подложки ограничивает растекание изображения цветового пятна при воздействии постоянного излучения и увеличивает быстродействие визуализатора.

Предлагаемое изобретение поясняется с помощью Фиг. 1-8: на Фиг. 1 (а, б) приведена конструкция устройства: а - общий вид; б - продольный разрез; на Фиг. 2 (а, б) представлены конструкции пленочных металлодиэлектрических структур на слюдяной подложке с различными материалами термохромного слоя; на Фиг. 3 (а, б, в) показаны графики коэффициентов пропускания, отражения, поглощения структур: а - VOx-Al-слюда при облучении со стороны VOx в диапазоне частот 170-260 ГГц; б - ХЖК-сажа, при облучении со стороны слоя ХЖК в диапазоне частот 170-260 ГГц; в - поглощение структуры ХЖК-сажа в диапазоне длин волн 10000-600 см-1; на Фиг. 4 приведены графики коэффициентов пропускания отражения и поглощения пленочной структуры сплав нихром-слюда, толщина слоя сплав нихром 17-23 нм в диапазоне частот 170-260 ГГц; на Фиг. 5 приведена гистерезисная зависимость яркостного контраста от температуры среды Al-VOx, с толщинами пленочных слоев соответственно 100 нм и 60 нм, и требуемая удельная мощность термостатирования; на Фиг. 6 приведена зависимость цвета ХЖК от температуры; на Фиг. 7 приведена схема установки для измерения средней мощности миллиметрового излучения; на Фиг. 8 (а, б, в, г) приведены фотографии экранов визуализаторов под действием излучения на длинах волн 3 мм и 2 мм.

Позициями 1-20 обозначены: 1 - полый корпус, 2 - крышка, 3 - прозрачные окна, 4 -опорная рамка, 5 - диэлектрическая подложка, 6 - пленочный поглотитель, 7 - термохромный слой на основе Al-VOx, 8 - держатель, 9 - стойка, 10 - метрическая двухмерная сетка, 11 - термохромный слой на основе ХЖК-сажа, 12 - регистрируемое ИК излучение, 13 - регистрируемое миллиметровое излучение, 14 - блок питания, 15 -магнетрон, 16 - волноводный СВЧ тракт, 17 - визуализатор, 18 - пленочный калориметр, 19 - ВЧ-ваттметр, 20 - измеритель мощности.

Заявляемое устройство содержит преимущественно цилиндрический полый корпус 1, с крышкой 2, корпус и крышка имеют окна 3, прозрачные для видимого и регистрируемого излучений. Одна сторона корпуса 1 служит для приема миллиметрового излучения, а другая - для визуализации изменения цветовой окраски термохромного слоя и приема ИК излучения. В корпусе 1 между окнами 3 размещена опорная рамка 4, состоящая из двух диэлектрических колец, с расположенной между ними диэлектрической (слюдяной) подложкой 5. С одной стороны подложка 5 покрыта пленочным металлическим поглотителем из сплава нихром (Х20Н80), толщиной 17-23 нм, на другой стороне подложки 5 расположен термохромный слой 7 на основе пленочной структуры Al-VOx или термохромный слой, состоящий из черного красителя и ХЖК. Корпус 1 закреплен на держателе 8 со стойкой 9. В корпусе 1 перед окном 3 размещена метрическая двухмерная сетка 10.

На Фиг. 1 а показан общий вид конструкции устройства визуализации инфракрасного и миллиметрового излучений.

На Фиг. 1 б показан продольный разрез конструкции устройства визуализации инфракрасного и миллиметрового излучений.

Устройство содержит слюдяные подложки 5 марки СТ-1, на которых нанесены пленочные структуры: нихром-слюда-Al-VOx или нихром-слюда-сажа-ХЖК. Термохромные слои на основе Al-VOx 7 и ХЖК-сажа 11 выполняют функцию экрана, на котором формируется цветное изображение проекции источника излучения. Наличие перед термохромным слоем двухмерной метрической сетки 10 на окне 3 корпуса устройства позволяет экспрессно оценить геометрические размеры цветового изображения (пятна).

Устройство работает следующим образом: миллиметровое излучение 13, проходя через прозрачное окно 3, падает на пленочный поглотитель 6 из сплава нихром, толщиной 17-23 нм. На длинах волн 3 мм и 2 мм поглощение составляет соответственно 15% и 25%. Поглощенное излучение нагревает подложку и термохромный слой, после достижения определенной температуры, появляется изображение в месте нагрева. ИК излучение 12, проходя через окно 3, непосредственно регистрируется термохромным слоем.

Термохромные слои на основе ХЖК и слой из смеси оксидных фаз VOx изменяет свой цвет при нагреве соответственно на 0,5-1°С и 32°С относительно исходной температуры. Таким образом, используя два варианта термохромных структур, достигают различных величин энергетической чувствительности устройства.

Используя режим термостатирования структуры Al-VOx, путем пропускания через нее тока, можно резко снизить температуру нагрева, вызывающей изменение ее цвета. Термостатирование обеспечивает режим внутренней памяти (сохранения изображения на неограниченное время).

Лучевая прочность пленочных структур на основе ХЖК-сажа и VOx-Al сохраняется при их нагреве соответственно на 50 и 200°С.

На Фиг. 2 а представлен первый вариант металлодиэлектрической структуры нихром-слюда-Al-VOx, (пленочный поглотитель-слюда-термохромный слой). Слюдяная подложка 5 марки СТ-1 покрыта пленочным поглотителем из сплава нихром (Х20Н80) 6, толщиной 17-23 нм, на противоположной стороне размещен термохромный слой 7 на основе пленочной структуры Al-VOx с толщинами слоев 100 нм и 60 нм соответственно.

На Фиг. 2 б представлен второй вариант металлодиэлектрической структуры нихром-слюда-сажа-ХЖК (пленочный поглотитель-слюда-термохромный слой), выполненной на слюдяной подложке 5. Слюдяная подложка 5 марки СТ-1 покрыта пленочным поглотителем из сплава нихром (Х20Н80) 6, толщиной 17-23 нм, на другой стороне подложки расположен термохромный слой 11 на основе черного красителя (сажа) и смеси ХЖК в виниловом спирте.

ИК излучение 12 непосредственно поглощается термохромным слоем, а миллиметровое излучение 13 поглощается пленочным металлическим поглотителем. Поглощение указанных излучений приводит к нагреву термохромного слоя и изменению его цветовой окраски при достижении температуры фазового перехода. Регистрация падающего излучения на поверхности экрана визуализатора, покрытого термохромным слоем, происходит визуально по изменению его окраски в месте попадания регистрируемого излучения. Изготовление пленок VOx проводилось на основании работы (Пат. РФ №2623573 МПК С23С 14/24, С23С 14/08, С23С 14/58, Н01С 17/10 Способ изготовления пленочного материала на основе смеси фаз VOx / А.С. Олейник; опубл. 27.06.2017. Бюл. №18).

В ХЖК, имеет место термический гистерезис длины волны селективно отраженного света. Наличие гистерезиса приводит к тому, что одна и та же длина волны селективно отраженного света появляется при нагревании при одной температуре, а при охлаждении - при другой. Величина этого отклонения зависит от природы вещества и амплитуды температурного изменения. Отклонение температуры, соответствующее одной длине волны, связано с процентным составом смеси (Адамчик, А. Жидкие кристаллы: пер. с польск. / А. Адамчик, З. Стругальский; под ред. И.Г. Чистякова М.: Сов. радио, 1979. 160 с.).

С учетом выявленной потребности разработаны и выпускаются термотропные композиции, дающие цветовые переходы в температурных пределах: 23-28, 28-33 31-34, 31-36, 35-38, 36-39, 36-41°С. Характеристики ХЖК композиций приведены в таблице 1.

Наиболее удобным способом получения жидкокристаллических пленок для термооптических целей, например для приготовления термочувствительных экранов, является аэрозольное распыление раствора в соответствующем растворителе. Распыление дает возможность получить тонкий и гладкий слой и, что всего важнее, хранение жидкокристаллической смеси в растворе исключает опасность медленного, самопроизвольного разделения компонентов смеси. Кроме того, для изготовления жидкокристаллических пленок, может использоваться метод центрифугирования, обеспечивающий получение более однородных и тонких пленок. Сначала на гладкую полированную поверхность слюдяной подложки наносится черный краситель, после застывания красителя наносится эмульсия производных холестерина в коллоидном растворе поливинилового спирта (Олейник А.С. Методы контроля инфракрасного излучения: монография / А.С. Олейник. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2014. - 164 с.).

На Фиг. 3 а показаны графики коэффициентов пропускания, отражения, поглощения структуры VOx-Al-слюда, при облучении со стороны VOx.

На Фиг. 3 б показаны графики коэффициентов пропускания, отражения, поглощения структуры поливиниловая пленка - ХЖК, при облучении со стороны слоя ХЖК в диапазоне 170-260 ГГц.

На Фиг. 3 в показан график поглощения структуры ХЖК- сажа- поливиниловая пленка, при облучении со стороны слоя ХЖК в диапазоне длин волн 10000-600 см-1. Исследование поглощения пленки на основе ХЖК в диапазоне 10000-600 см-1 проводилось с помощью спектрометра FT-801 сопряженного с ноутбуком, в программе Zair 3.

На Фиг. 4 приведены графики зависимости коэффициентов пропускания, отражения и поглощения слоя нихром в диапазоне 170-260 ГГц.

Измерения коэффициентов пропускания, отражения и поглощения метаматериалов в диапазоне частот 170-260 ГГц проводились с помощью векторного анализатора электрических цепей ZVA-40 производства Rohde & Schwarz.

В качестве метапоглотителя использовалась пленка из сплава нихром Х20Н80 (20% Сr, 80% Ni). Пленка из сплава нихром, содержащая металлы с частично заполненным пиком плотности электронных состояний на уровне Ферми, преобразуют энергию миллиметрового излучения в теплоту. Процесс нанесения тонких слоев нихрома осуществляется методом термического испарения и конденсации в вакууме. Перегрев структуры относительно температуры термостатирования обеспечивает визуальную градацию цветового изображения, характеризующую наличие контролируемого излучения. Стирание изображения обеспечивается прекращением действия источника излучения.

На Фиг. 5 приведена зависимость яркостного контраста среды Al-VOx, с толщинами слоев 100 нм и 60 нм соответственно, от температуры. Ширина петли гистерезиса ΔT характеризуется разностью температур, соответствующим величинам отражательной способности структуры на уровне середины петли гистерезиса при проходе по прямой и обратной ее ветвям.

Эффективное изменение отражательной способности при температуре Тс в режиме памяти: ΔR(Tc)=Rm(Tc) - Rs(Tc), где Rm(Tc) и Rs(Tc) - величины отражательной способности структуры, лежащие соответственно на прямой и обратной ветвях температурного гистерезиса при температуре Тс. В режиме термостатирования на уровнях 45°С, 54°С для обеспечения записи в режиме памяти требуется нагреть структуру Al-VOx соответственно на 13°С и 4°С, при этом изменение коэффициента контраста K структуры будет составлять 0,2 (первая градация яркости изображения). При термостатировании на уровне 45°С требуется обеспечить перегрев структуры на 17°С, чтобы обеспечить две градации яркости изображения. Первая и вторая градации яркости изображения связаны с перегревом относительно комнатной температуры соответственно на 32°С и 40°С. Цветовой переход пленочной структуры до и после нагрева голубой-синий, при чем насыщенность синего цвета увеличивается по мере нагрева. Цветовой переход отчетливо визуально наблюдается как при комнатном, так и при внешнем освещении.

На Фиг. 6 приведена зависимость цветовой окраски ХЖК от температуры нагрева (Шибаев, В.П. Жидкие кристаллы: холестерики / В.П. Шибаев // Химия и жизнь - XXI век, 2008. -№7. -С. 26-30.)

Устройство содержит сменные опорные рамки 4, внутри которых размещены слюдяные подложки 5 марки СТ-1, покрытые термохромной структурой: черный краситель -ХЖК в оболочке из винилового спирта 11, либо слой из смеси оксидных фаз VOx - алюминиевое зеркало 7, на другой стороне подложки расположен пленочный поглотитель из сплава нихром (Х20Н80) 6. Опорные рамки 4 помещаются в герметичный корпус 1 со съемной крышкой 2, в которых размещены прозрачные для видимого и регистрируемого излучений окна 3. Окно 3 расположенное перед термохромной структурой покрыто пленочной двумерной метрической сеткой 10.

Устройство работает следующим образом: термохромный слой на основе ХЖК-сажа непосредственно поглощает электромагнитное излучение в диапазоне длин волн от ИК до миллиметровых, вызывая изменение его цветовой окраски. Термохромная структура Al-VOx поглощает излучение в диапазоне длин волн 0,4-16,67 мкм, а на миллиметрах поглощение незначительно (не более 5%). Миллиметровое излучение поглощается пленкой из сплава нихром (не менее 25-40%), передает тепло термохромной структуре, изменение цвета которой воспринимается визуально. Постоянная времени экрана зависит от его теплоемкости и размера облучаемой поверхности экрана. В случае применения ХЖК, постоянная времени определяется скоростью протекания фазового перехода и составляет ≈100 мс, а в пленке VOx время протекания фазового перехода составляет 10-11 с (Пат. РФ №2623573 МПК С23С 14/24, С23С 14/08, С23С 14/58, H01C 17/10 Способ изготовления пленочного материала на основе смеси фаз VOx / А.С. Олейник // Опубл. 27.06.2017. Бюл. №18).

Цветное изображение проекции источника излучения (цветовое пятно) на фоне двумерной сетки позволяет экспрессно визуально оценить его геометрические размеры.

На Фиг. 7 приведена схема установки для измерения средней мощности миллиметрового излучения. Установка содержит блок питания 14, который поддерживает величину импульсного напряжения на катоде магнетрона 15, задает длительность импульса излучения и изменяет скважность импульсов. Волноводный вывод излучения совмещен с ответвителем (ВЧ-тракт) 16. Измерение средней мощности на выходе магнетрона осуществлялось с помощью измерителя уровня мощности 20, состоящего из волноводного калориметрического измерителя 17 и ваттметра 18. Источниками миллиметрового излучения служили магнетроны с рабочей длиной волны 3 мм и 2 мм в магнитоэкранированном исполнении (производства ПАО «Тантал» г. Саратов)

Измерения средней мощности магнетронного источника проводились по методике ([Электронный ресурс] Принципы измерения мощности. Начальное руководство по измерению мощности на высоких и сверхвысоких частотах / «Вилком»: wwvv.vilkom.ru).

На Фиг. 8 а приведена фотография экрана визуализатора под действием излучения магнетрона с рабочей длиной волны 3 мм. Время экспозиции 1 с.

На Фиг. 8 б приведена динамика изменения цветового пятна на экране визуализатора под действием излучения магнетрона с рабочей длиной волны 2 мм. Время экспозиции 0,5-5 с.

На Фиг. 8 в приведена фотография экрана визуализатора с термохромным слоем на основе ХЖК-сажа под действием излучения магнетрона с рабочей длиной волны 3 мм. Время экспозиции 1 с.

На Фиг. 8 г приведена фотография экрана визуализатора с термохромным слоем на основе ХЖК-сажа под действием излучения магнетрона с рабочей длиной волны 2 мм. Время экспозиции 1 с.

Пример.

Экспериментальный образец был изготовлен из металлодиэлектрической структуры (металл-диэлектрик-термохромный слой) на слюдяной подложке марки СТ-1, размером 60×60×0,04 мм. Одна сторона подложки покрыта пленочной структурой Al-VOx, с толщинами слоев 100 нм и 60 нм соответственно, или пленкой ХЖК-сажа. На противоположной стороне подложки расположен пленочный поглотитель на основе сплава нихром, толщиной 17-23 нм. Подложка размещена внутри сменной опорной рамки, состоящей из двух диэлектрических колец. Рамка находится внутри плоского цилиндрического корпуса с прозрачными для видимого и регистрируемого излучений окнами, выполненными из слюдяных подложек марки СТ-1. Корпус совмещен с ручкой. Миллиметровое излучение падает на поверхность поглотителя, наблюдение ведется со стороны термохромного слоя. ИК излучение падает на поверхность VOx-Al, на котором наблюдается цветное изображение проекции излучения. Окно перед термохромной структурой покрыто пленочной двумерной метрической сеткой. Применение двумерного пленочного поглотителя на основе сплава нихром, который наносится на слюдяных подложках марки СТ-1, размером от 60×60 мм до 100×100 мм, обеспечивает регистрацию больших пучков излучения. Использование в металлодиэлектрической структуре металл-диэлектрик-термохромный слой в качестве термочувствительного слоя ХЖК позволило максимально увеличить энергетическую чувствительность устройства при регистрации непрерывного излучения в миллиметровом диапазоне длин волн. Цветное изображение проекции источника излучения (цветовое пятно) на фоне двумерной сетки позволяет экспрессно визуально оценить его геометрические размеры.

Использование сменных диэлектрических подложек, покрытых пленочной металлодиэлектрической структурой с разными вариантами термохромного слоя обуславливает универсальность применения предложенного устройства.

В табл. 2, 3 приведены экспериментальные данные плотности мощности излучения пленочной структуры металл-диэлектрик-термохромный слой, обеспечивающая нагрев термохромного слоя.

В табл. 2, 3 представлены результаты измерений средней мощности лазерного излучения на рабочем эталоне измерений средней мощности лазерного излучения и энергии импульсного лазерного излучения в диапазоне длин волн 0.3-12 мкм (ГОСТ 8.275-2013). Литература:

1. Адамчик, А. Жидкие кристаллы: пер. с польск. / А. Адамчик, З. Стругальский; под ред. И.Г. Чистякова М.: Сов. радио, 1979. 160 с.

2. Пат. 2447574 РФ, МПК H03D 7/00 Преобразователь терагерцового излучения / С.А. Кузнецов, [и др.]; заявл. 16.11.2010, опубл. 10.04.2012. Бюл. №10

3. Пат. №2511070 РФ МПК G01J 1/02, G02F 1/00, В82В 1/00 Устройства визуализации источников терагерцового излучения / А.К. Кавеев [и др.], патентообладатель: ООО «ТИДЕКС»; заявл. 01.10.2012, опубл. 10.04.2014, Бюл. №10. - 17 с.

4. Пат. РФ 2638381 МПК G01J 5/20 Устройство визуализации инфракрасного и терагерцового излучений / А.С. Олейник, М.А. Медведев, опубл. 13.12.2017, Бюл. №35

5. Пат. РФ №2623573 МПК С23С 14/24, С23С 14/08, С23С 14/58, Н01С 17/10 Способ изготовления пленочного материала на основе смеси фаз VOx / А.С. Олейник // Опубл. 27.06.2017. Бюл. №18

6. [Электронный ресурс] Принципы измерения мощности. Начальное руководство по измерению мощности на высоких и сверхвысоких частотах / «Вилком»: www.vilkom.ru

1. Устройство визуализации инфракрасного и миллиметрового излучений, содержащее полый корпус с расположенной в нем опорной рамкой в виде двух диэлектрических колец, и имеющий на противоположных сторонах корпуса два окна для регистрации излучения, при этом корпус закреплен на держателе со стойкой, между диэлектрическими кольцами размещена диэлектрическая подложка, покрытая структурой из термохромного материала с гистерезисной зависимостью изменения цветовой окраски от температуры, отличающейся тем, что диэлектрическая подложка из слюды покрыта пленочным поглотителем из сплава нихром (Х20Н80), толщиной 17-23 нм, на другой стороне подложки расположена пленочная структура из термохромного материала, исполняемая в виде двух вариантов: слой из Al-VOx или слой из черного красителя - холестерическая жидкокристаллическая композиция (ХЖК), крышка выполнена с возможностью открывания, для обеспечения замены подложек с пленочным поглотителем и указанными вариантами термохромного слоя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что толщина диэлектрической подложки h должна соответствовать соотношению /h=50-75, где =2; 3 мм - рабочие длины волн миллиметрового излучения.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что термохромный материал выполнен на основе пленочных структур: черный краситель - холестерическая жидкокристаллическая-композиция либо Al-VOx.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на противоположных сторонах термохромного слоя нанесены пленочные алюминиевые электроды.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что поверхность окна расположенного перед термохромным материалом покрыта двумерной метрической сеткой с квадратными отверстиями.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что двумерная термохромная структура Al-VOx выполнена в виде квадратных ячеек, размером 0.2×0.2 мм, разделенных между собой зазорами шириной 30 мкм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области тонкопленочной СВЧ микроэлектроники и антенной техники, в том числе массивам антенн и метаматериалам. Широкополосный детектор терагерцевого излучения состоит из распределенного абсорбера в виде матрицы антенн в конфигурации метаматериала, микроболометров, подключенных к каждому элементу метаматериала.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается стенда для исследования параметров взаимодействия лазерного излучения (ЛИ) с конструкционными материалами (КМ).

Изобретение относится к области тепловидения, к тепловизионным системам, преобразующим инфракрасное излучение наблюдаемого объекта в видеоизображение, выполненным на основе неохлаждаемых микроболометрических матриц.

Изобретение относится к области термометрии и может использовано для измерения температуры внутри вакууматора. Предложено устройство непрерывного измерения температуры, используемое в процессе Ruhrstahl-Heraeus (RH) для выполнения вакуумной дегазации между процессами изготовления стали в черной металлургии, и установка RH, включающая в себя устройство непрерывного измерения температуры.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается устройства для измерения излучательной способности материалов. Устройство содержит вакуумную камеру, исследуемый образец, механизм вращения образца, омический нагреватель, спектрометр, компьютер и модель черного тела.

Изобретение относится к области создания детекторов излучения и касается фотоприемника ик-излучения с диафрагмой. Фотоприемник содержит держатель, фоточувствительный элемент, приклеенный на растре, и диафрагму.

Изобретение относится к области оптико-электронных приборов и касается пироэлектрического преобразователя электромагнитных волн. Пироэлектрический преобразователь включает в себя теплоизолированную пластину пиродиэлектрика с проводящими тонкопленочными обкладками на противоположных поверхностях пластины, подключенными к измерителю электрического сигнала.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения температуры в расплавах, в особенности в расплавах металла или криолита с точкой плавления выше 600оС с температурным сенсором.

Изобретение относится к области оптоэлектроники, к конструкциям тепловых многоэлементных приемников, предназначенных для регистрации пространственно-энергетических характеристик импульсного и непрерывного лазерного излучения.

Изобретение относится к способу и устройству для точного бесконтактного определения температуры Т металлического расплава (2) в печи (1), которая содержит по меньшей мере один блок (3) горелки-копья, который направляется над металлическим расплавом (2) через стенку (1b) печи в печное пространство (1а).

Изобретение относится к области детектирования и классифицирования событий сцены. Технический результат – обеспечение надежного распознавания событий сцены.

Изобретение относится к области детектирования и классифицирования событий сцены. Технический результат – обеспечение надежного распознавания событий сцены.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах оптической связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности каналов связи.

Изобретение относится к области светотехники и касается способа измерения кривой силы света малогабаритных излучателей со сложной структурой пучка. Способ включает в себя пространственную селекцию излучения с ограничением угла поля зрения фотоприемника до малых углов растровой блендой, установленной перед его чувствительной площадкой.

Изобретение относится к области светотехники и касается способа измерения кривой силы света малогабаритных излучателей со сложной структурой пучка. Способ включает в себя пространственную селекцию излучения с ограничением угла поля зрения фотоприемника до малых углов растровой блендой, установленной перед его чувствительной площадкой.

Изобретение относится к области вентиляции и кондиционирования, более конкретно к устройствам кондиционеров. Предложен внутренний блок кондиционера, включающий в себя корпус датчика, вмещающий датчик, выполненный с возможностью обнаружения света, редуктор, выполненный с возможностью удержания корпуса датчика с возможностью вращения и перемещения вдоль первой оси одновременно с корпусом датчика, первый электродвигатель, выполненный с возможностью приложения усилия, заставляющего корпус датчика вращаться, второй электродвигатель, выполненный с возможностью приложения усилия, заставляющего редуктор перемещаться вдоль первой оси, и вал, вставленный через редуктор, подлежащий вращению при получении усилия от первого электродвигателя, при этом в редукторе вставлен вал и шестерня размещена таким образом, что вращательное усилие, передаваемое от вала, передается корпусу датчика, причем шестерня перемещается вдоль первой оси.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается установки для исследования материалов и растворов методом объемных индикатрис светорассеяния. Установка включает в себя источник излучения, измерительный элемент, измерительный блок, блок питания и держатель для установки образцов.

Изобретение относится к мобильному устройству для детектирования света, испускаемого из источника света. Техническим результатом является обеспечение возможности функционировать мобильному устройству как устройство дистанционного управления «указания и управления».

Изобретение относится к электрохромным устройствам и контроллерам окон. Контроллер для окрашиваемого окна содержит процессор с инструкциями для активации определения уровня окрашивания окрашиваемого окна, вход для приема выходных сигналов от датчиков и выход для управления уровнем окрашивания в окрашиваемом окне.

Изобретение относится к инфракрасным сканирующим матричным фотоприемным устройствам (МФПУ) - устройствам большого формата, преобразующим входное оптическое изображение, формируемое объективом и сканером, в заданный спектральный диапазон, а затем в выходной электрический видеосигнал.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается устройства визуализации инфракрасного и миллиметрового излучений. Устройство включает в себя полый корпус с расположенной в нем опорной рамкой в виде двух диэлектрических колец имеющий на противоположных сторонах корпуса два окна для регистрации излучения. Корпус закреплен на держателе со стойкой, между диэлектрическими кольцами размещена диэлектрическая подложка из слюды. Диэлектрическая подложка покрыта пленочным поглотителем из сплава нихрома, а на другой стороне подложки расположена пленочная структура из термохромного материала, исполняемая в виде двух вариантов: слой из Al-VOx или слой из черного красителя - холестерическая жидкокристаллическая композиция. Устройство имеет крышку, выполненную с возможностью открывания для обеспечения замены подложек. 5 з.п. ф-лы, 8 ил., 3 табл.

Наверх