способ и устройство обнаружения и визуализации антистоксового излучения, возбуждаемого на поверхности исследуемого объекта

Формула изобретения

1. Способ обнаружения и визуализации антистоксового излучения, возбуждаемого на поверхности исследуемого объекта, заключающийся в том, что облучают исследуемую поверхность, отличающийся тем, что для облучения располагают четное число источников возбуждающего инфракрасного излучения по кругу попарно симметрично относительно центра кругового поля наблюдения, направляют оси распространения максимальной интенсивности источников излучения на точку пересечения диаметра поля наблюдения с его границей на противоположной от источника стороне, облучают исследуемую поверхность возбуждающим инфракрасным излучением с изменяемой интенсивностью и плотностью потока в зависимости от требуемой плотности потока излучения, осуществляют фильтрацию отраженного излучения полосовым оптическим фильтром, поглощающим отраженное инфракрасное излучение и обеспечивающим повышение доли антистоксовой составляющей полезного сигнала в общем световом потоке, распространяющемся в направлении блока визуализации, усиливают яркость указанного светового потока, пропускают через выходную оптическую систему и либо наблюдают непосредственно в блоке визуализации помеченную специальными люминофорами исследуемую часть поверхности, либо преобразуют световой поток в видеосигнал и наблюдают изображение помеченной люминофорами части с исследуемой поверхности на выходе блока визуализации.

2. Устройство обнаружения и визуализации антистоксового излучения, содержащее N излучателей, отличающееся тем, что излучатели являются излучателями возбуждающего инфракрасного излучения, введены переключатель интенсивности инфракрасного излучения, выход которого подключен к входу блока питания, выход которого соединен с входами источников излучения, введены последовательно соединенные входная оптическая система, оптический полосовой фильтр, электронно-оптический преобразователь, выходная оптическая система, блок визуализации, при этом используется четное количество излучателей, которые располагают попарно симметрично относительно поля наблюдения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к специальной криминалистической технике, а именно к обнаружению какого-либо вещества, меток специальных красителей с применением возбуждающего инфракрасного излучения и регистрацией и визуализацией отраженного антистоксового излучения.

Из уровня техники известно техническое решение - патент США 0498644 A1 G 01 J 3/28,06.02.1992 г. "Высокочувствительный многочастотный спектроанализатор", содержащий оптическую систему, отражающую дифракционную решетку и изображающую линзу. Параллельные лучи поступают на дифракционную решетку и раскладываются ею в спектр, изображение которого фокусируется изображающей линзой. Недостатком известного технического решения является то, что оно позволяет наблюдать спектр исследуемого излучения и не позволяет визуализировать изображение поверхности, покрытой специальным люминофором.

Задача проведения оптических измерений решается в патенте Российской Федерации RU 2055328 С1, 27.02.96 "Спектрометр когерентного антистоксова рассеяния для одновременного измерения мгновенных температур и концентраций вещества", содержащий два источника излучения, систему пространственного разделения пучков излучения и фотоприемники. Это техническое решение позволяет судить об указанных параметрах исследуемого вещества, но не позволяет получить изображение поверхности, помеченной этим веществом.

Целью заявленного изобретения является визуализация поверхности, помеченной специальными люминофорами посредством регистрации антистоксового излучения.

Указанная задача решается тем, что в способе обнаружения и визуализации антистоксового излучения, возбуждаемого на поверхности исследуемого объекта, заключающемся в том, что облучают исследуемую поверхность, введены следующие операции: для облучения располагают четное число источников возбуждающего инфракрасного излучения по кругу, попарно симметрично относительно центра кругового поля наблюдения, направляют оси распространения максимальной интенсивности источников излучения на точку пересечения диаметра поля наблюдения с его границей на противоположной от источника стороне, облучают исследуемую поверхность возбуждающим инфракрасным излучением с изменяемой интенсивностью и плотностью потока в зависимости от требуемой плотности потока излучения, осуществляют фильтрацию отраженного излучения полосовым оптическим фильтром, поглощающим отраженное инфракрасное излучение и обеспечивающим повышение доли антистоксовой составляющей полезного сигнала в общем световом потоке, распространяющемся в направлении блока визуализации, усиливают яркость указанного светового потока, пропускают через выходную оптическую систему, и либо наблюдают непосредственно в блоке визуализации помеченную специальными люминофорами исследуемую часть поверхности, либо преобразуют световой поток в видеосигнал и наблюдают изображение помеченной люминофорами части с исследуемой поверхности на выходе блока визуализации.

Устройство обнаружения и визуализации антистоксового излучения для реализации заявленного способа содержит N излучателей, при этом излучатели являются излучателями возбуждающего инфракрасного излучения, и введены также переключатель интенсивности инфракрасного излучения, выход которого подключен ко входу блока питания, выход которого соединен со входами источников излучения, введены последовательно соединенные входная оптическая система, оптический полосовой фильтр, электронно-оптический преобразователь, выходная оптическая система, блок визуализации, при этом используется четное количество излучателей, которые располагают попарно симметрично относительно центра кругового поля наблюдения.

Указанная задача решается также путем введения в известное устройство, содержащее N источников излучения, последовательно соединенных входной оптической системы, оптического полосового фильтра, выходной оптической системы, электронного оптического преобразователя, блока визуализации.

Другим вариантом изобретения является такое исполнение заявленного устройства, когда после выходной оптической системы световой поток попадает на светочувствительную поверхность ПЗС матрицы и далее изображение поверхности, помеченной специальными люминофорами, может наблюдаться на экране блока визуализации.

На фиг.1 изображена функциональная схема заявленного устройства, которая содержит источники излучения 1, входную оптическую систему 2, оптический полосовой фильтр 3, электронно-оптический преобразователь 4, выходную оптическую систему 5, переключатель интенсивности инфракрасного излучения 6, блок визуализации 7, блок питания 8.

На фиг. 2 изображена функциональная схема варианта устройства, которая содержит источники излучения 1, входную оптическую систему 2, оптический полосовой фильтр 3, выходную оптическую систему 4, ПЗС матрицу 5, переключатель интенсивности инфракрасного излучения 6, блок визуализации 7, блок питания 8.

Устройство работает следующим образом: оптическая система прибора направляется на исследуемый объект, который облучается возбуждающим инфракрасным излучением N источников излучения. Ось наблюдения оптической системы устанавливают перпендикулярно исследуемой поверхности. В устройстве установлено четное число источников возбуждающего инфракрасного излучения, центры излучения которых расположены по окружности на равном расстоянии друг от друга и попарно симметрично относительно центра кругового поля наблюдения. Максимум диаграммы направленности излучения каждого из источников направлен на точку пересечения диаметра поля наблюдения с его границей на противоположной от источника стороне. При этом обеспечивается максимально равномерный уровень освещенности исследуемой поверхности в пределах кругового поля наблюдения. Отраженное от исследуемой поверхности излучение через входную оптическую систему попадает на оптический полосовой фильтр, поглощающий отраженное ИК-излучение, обеспечивающий повышение доли полезного сигнала в направлении регистратора излучения (глаз, окуляр, телекамера на ПЗС матрице).Спектральная характеристика фильтра изображена на фиг.3, на которой видно, что инфракрасная составляющая отраженного излучения подавляется, а антистоксовая составляющая пропускается без изменения.

После фильтра яркость светового потока усиливается в электронно-оптическом преобразователе и далее через выходную оптическую систему сформированный таким образом световой поток поступает на блок визуализации, который может представлять собой фотоаппарат или окуляр для непосредственного наблюдения.

Вариантом заявленного устройства является такое построение устройства, когда после оптического полосового фильтра излучение попадает на светочувствительную поверхность ПЗС матрицы, где преобразуется в видеосигнал, который поступает на блок визуализации.