Источники и приемники излучения - Ишанин Г.Г.
ISBN 5-7325-0164-9
Скачать (прямая ссылка):
В тех случаях, когда требуется просветлять материалы с большим коэффициентом преломления (германий, кремний и т. д.), эффективность однослойного покрытия больше.
С изменением длины волны в рабочем спектральном интервале начинает нарушаться условие (2.21), что также увеличивает коэффициент отражения. При большом числе отражающих поверхностей появляется существенная спектральная селективность оптической системы. Явление это тем сильнее, чем больший коэффициент преломления имеет материал оптических деталей. Так, если для стекла сп = 1,51 при изменении Я от 0,5 до 1 мкм коэффициент отражения изменяется от 0,0133 до 0,025, то для германия с п = 4,0 при однослойном покрытии с ttj = 2,2 при изменении Я от 2 до 4 мкм коэффициент отражения изменяется от 0,01 до\),22.
Использование просветляющих покрытий с двумя и более слоями повышает эффективность покрытия и несколько расширяет рабочий спектральный интервал, но значительно усложняет методику расчета и технологию производства.
Чтобы уменьшить паразитную засветку выхода оптической схемы прибора, кроме упомянутого выше необходимо предпринять дополнительные меры. Прежде всего при проектировании системы нужно контролировать отсутствие перепроектирования отраженных поверхностями линз и призм потоков в плоскость приемника излучения. Необходимо увеличивать диаметры оптических деталей, чтобы свет не рассеивался на их нерабочих поверхностях и внутренних частях оправ и корпусов.
Желательно в плоскостях промежуточных изображений поля зрения оптической системы устанавливать дополнительные диафрагмы для ограничения световой трубки прибора.
Используя вышесказанное, можно найти пропускание реальной оптической системы и проанализировать возможности его увеличения. В общем виде пропускание оптической системы можно оценить с помощью выражения
(т \ п I
S IfiA}) п (1 — ррг^ П p3ft, (2.22)
/=1 / i=i k=\
где lj — длина пути излучения /-й оптической детали, стекло кото-
рой характеризуется показателем поглощения eAj; ppi — коэффи-
71
циент отражения от i-й границы раздела материалов с различными показателями преломления; рвЛ — коэффициент отражения от k-й зеркальной компоненты оптической схемы.
В этом выражении не учитывается рассеивание излучения на неоднородностях оптического стекла, так как оно обычно много меньше его показателя поглощения.
При использовании формулы (2.22) необходимо учитывать спектральную характеристику просветленных поверхностей и зеркальных компонент. Особенно это относится к системам, работающим в синей или в ИК-области, вблизи границ пропускания оптических деталей.
Часть II
ПРИЕМНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ
Глава 3
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИЕМНИКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ,
ИХ ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ
§3.1. Классификация приемников излучения
Элемент или устройство, предназначенное для приема и преобразования энергии оптического излучения в какие-либо другие виды энергии, называется приемником оптического излучения. В дальнейшем вместо термина «приемник оптического излучения» будем употреблять термин «приемник излучения» (ПИ). ПИ, преобразующие невидимое рентгеновское, ультрафиолетовое или инфракрасное изображение в видимое, называют преобразователями. В данном учебном пособии рассматриваются физические ПИ, которые являются важнейшими элементами оптико-электронных приборов и осуществляют связь между его оптической и электрической частями, предопределяя технические требования к конструированию прибора в целом.
Физические ПИ можно разбить на четыре группы: тепловые;\J фотоэлектрические (на внутреннем и внешнем фотоэффекте); фотохимические и прочие, не вошедшие в первые три группы. ПИ третьей группы в пособии не рассматриваются по" причине того, что они используются в основном в оптических приборах. Тепловые ПИ основаны на преобразовании оптического излучения сначала в тепловую энергию, а потом в электрическую и отличаются друг от друга физическими принципами работы. ПИ, основанные на изменении сопротивления чувствительного элемента под действием тепла, возникающего при падении потока оптического излучения, получили название болометров, а ПИ, использующие термоэлектрический эффект, называются термоэлементами. Болометры и термоэлементы по типам отличаются друг от друга материалом чувствительного элемента, условиями охлаждения, конструкцией приемного элемента, газовым наполнением, изотермич-ностью и т. д. В настоящее время наряду с металлическими и полупроводниковыми болометрами существуют диэлектрические, основанные на температурной зависимости импеданса сегнетоэлектри-ков, использующие зависимость диэлектрической постоянной вещества от температуры.
Кроме того, в последние годы появились анизотропные термоэлементы с большой приемной площадкой, выполненной из пластинки термоэлектрически анизотропного монокристалла, и экстру-
73
/
зированные термоэлементы малого сечения конструкции Шварца, у которых ветви термоэлемента изготавливаются из твердых растворов.
Калориметрами называют тепловые ПИ с достаточно массивным, конструктивно развитым приемным элементом, в котором поглощенная часть падающей энергии оптического излучения преобразуется в тепло, а затем часть тепловой энергии, пропорциональная входной оптической величине, в чувствительном элементе калориметра преобразуется в сигнал измерительной информации (чаще электрический). Чувствительные элементы калориметров с электрической входной величиной делятся на термоэлектрические, термометры сопротивления и емкостные с диэлектриком на основе пироэлектрического вещества. Калориметры можно классифицировать по динамике изменения температуры, по виду чувствительного элемента, по виду поглощения, по длительности воздействия измеряемого оптического излучения, по способу охлаждения и по конструкции.
