устройство для измерения интенсивности светового излучения

Формула изобретения

Устройство для измерения интенсивности светового излучения, содержащее корпус с размещенным в нем фоточувствительным элементом в виде фотоактивного нитевидного кристалла, систему фокусировки и считывающий узел, отличающееся тем, что фотоактивный нитевидный кристалл закреплен консольно, при этом отношение длины нитевидного кристалла к его толщине равно 800 650.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится и технике измерения интенсивности светового излучения и может быть использовано в различных областях народного хозяйства для регистрации и оценки светового излучения.

Широко известны устройства для регистрации светового излучения, действие которых основано на явлении фотоэлектронной эмиссии (фотоэлектронные умножители, каналовые умножители, вентильные фотоэлементы и др.) (1). Однако такие приборы обладают сравнительно большой инерционностью, порог чувствительности ограничен шумами, нестабильностью, часто отсутствием пропорциональности между фототоком и освещенностью, сложностью в установлении.

Наиболее близким техническим решением является фотоприемное устройство с фоточувствительным нитевидным кристаллом (физический энциклопедический словарь). При освещении фоточувствительного нитевидного кристалла возникает фототок, сила которого пропорциональна освешенности поверхности фоточувствительного элемента (2).

Но это устройство для измерения интенсивности света привязано к дорогостоящей аппаратуре для считывания и обработки результатов измерений. Высокий показатель преломления материала нитевидного кристалла связан с большими потерями излучения и снижает КПД фотоэлемента.

Задача изобретения упрощение и удешевление измерений, повышение чувствительности измерений.

Сущность изобретения состоит в том, что в основу предлагаемого устройства положен способ измерения абсолютной интенсивности света.

Предлагаемое устройство состоит из корпуса с размещенным в нем фоточувствительным элементом, системы фокусировки и считывающего узла.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для определения интенсивности светового излучения, имеющем систему фокусировки, представляющую собой цилиндрическую линзу или систему линз, считывающий узел, выполненный в воде реперной линзы со шкалой, фоточувствительный элемент выполнен в виде фотоактнвного нитевидного кристалла, закрепленного консольно.

Фоточувствительный элемент представляет собой фоточувствительный нитевидный кристалл, закрепленный консольно в фокальной плоскости фокусирующей линзы и параллельно плоскости реперной линзы. При этом отношение длины нитевидного кристалла к его толщине должно выдерживаться в пределах 800 650. Если отношение будет больше 800, то уменьшается чувствительность к свету. При отношении меньше 650 фоточувствительный элемент не удовлетворяет критерию "нитевидного кристалла", а также увеличиваются габариты устройства. Интенсивность излучения определяют по величине отклонения свободного конца кристалла.

На чертеже изображено устройство для определения интенсивности падающего излучения, которое состоит из светонепроницаемого корпуса 1, помещенной в него фокусирующей линзы 2, в качестве чувствительного элемента используют фотоактивный нитевидный кристал 3, закрепленный консольно, который установлен в фокальной плоскости фокусирующей цилиндрической линзы. С торцевой стороны корпуса 1 находится входное окно 4. На поверхности корпуса 1 размещен считывающий узел, состоящий из реперной линзы 5 со шкалой 6 и нанесенной точкой 7, которая совмещена перед началом измерений с кристаллом 3. Реперная линза 5 имеет ось вращения. При этом поверхность линзы параллельна плоскости изгиба кристалла и жестко скреплена со шкалой 6.

Устройство функционирует следующим образом. В точке, где нужно измерить интенсивность света, устанавливают входное окно 4. Далее свет проходит через цилиндрическую линзу 2, где он фокусируется. В фокусе находится нитевидный кристалл 3, который под действием света изгибается на определенный угол, зависящий от интенсивности излучения. Наблюдатель делает отсчет по шкале 6, совмещая проекцию нитевидного кристалла с делением шкалы. При этом отклонение нитевидного кристалла 3 от первоначального положения за фиксированное время определяет интенсивность потока монохроматического света.

Для определения интенсивности света определенной длины волны используют различные фотоактивные нитевидные кристаллы. Поэтому, чтобы измерить интенсивность света определенной длины волны, необходимо лишь установить нитевидный кристалл, фоточувствительный к этой области спектра, в устройство.

Пример. Определяли абсолютную интенсивность света с помощью нитевидного кристалла KNO₃ стандартных размеров. Помещаем кристалл в наше устройство, направляем во входное окно световой поток, по шкале измеряем отклонение свободного конца нитевидного кристалла за 5 мин, определяемое с точностью до 2 сек. По построенному калибровочному графику для 5-минутного облучения определяется интенсивность света, поглощенного нитевидным кристаллом. По закону Бугера J_n= J_o(1-e ^-кв)можно рассчитать интенсивность света в пучке: , где J_n поглощенная интенсивность, к коэффициент поглощения для требуемой длины волны и определяется из спектра поглощения нитевидных кристаллов, например KNO₃ .

Необходимо, чтобы кристаллы были одной геометрии, что и те, по которым проводят градуировку шкалы. При этом отношение длины кристалла к его толщине должно выдерживаться в пределах 800 650. Соблюдение приведенных условий позволяет снизить ошибку измерений до 5 10%

Использование предложенного устройства для измерения интенсивности светового излучения обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества: значительное упрощение и удешевление за счет отказа от дополнительной обработки результатов с использованием ФЭУ, источников питания и другой громоздкой аппаратуры, малую инерционность устройства за счет отсутствия дополнительной обработки измерений, что делает возможным производить экспресс-измерения светового излучения, малогабаритность и простоту в обращении.