Реферат: Сборка зеркально-линзового объектива с приемником лучистой энергии (ПЛЭ). Комплесные испытания ЭОС

Камеры используются для испытаний ЭОА на воздействие морского (соляного) тумана. Рабочий объем камеры, где поддерживается заданная температура, оборудуется специальной форсункой для распыления соляного раствора, подобного морской воде. Автоматическое устройство поддерживает необходимую концентрацию тумана.

Камеры солнечной радиации.

В качестве источника излучения в таких камерах используются ртутно-кварцевые лампы инфракрасного излучения и лампы ультрафиолетового излучения. Комбинацией ламп обеспечивается излучение требуемой силы со спектральным составом, близким к солнечному. Уровень засветки в камере проверяют фото датчиком, либо химическими средствами

Особенности контроля ЭОП для УФ и ИК спектра

Спектр электромагнитного излучения охватывает огромную область частот — от нескольких герц до Гц. В середине спектра, от до Гц, находится интервал, называемый оптическим, который охватывает длины воли от ультрафиолетовых до инфра­красных. Внутри оптического диапазона имеется узкая область спектра, в которой человек естественным образом получает большую информацию, чем от всей остальной части. Это область видимою излучения, ограниченная длинами волн от 0,38 до 0,78 мкм. УФ область спектра занимает интервал от 0,1 до 0,38 мкм, и ИК — от 0,78 до 14 мкм. В указанных диапазонах человеческий глаз уже не воспринимает электромагнитное излучение.

В настоящее время ОП, использующие невидимые для глаза области спектра, получили широкое распространение. Это связано как с особенностью ИК и УФ излучения, так и с тем, что многие объ­екты и процессы обладают собственным излучением в этих областях.

Организация сборки и юстировки таких ОП ничем не отличается от тех процессов, выполняемых для приборов, работающих в видимой области. Здесь также необходимо выполнять фокусировку и центрирование, регулировку масштаба изображения или увеличения и прочие операции. Однако осуществление контроля при этом прово­дится в других условиях, что связано с необходимостью восприятия УФ и ИК излучения. Особенности контроля, таким образом, не­посредственно связаны с особенностями самих приборов, к числу которых относятся:

1) использование невидимого глазом излучения;

2) применение специальных средств «визуализации» невидимого
излучения (ЭОП, электронно-лучевых трубок и т. д.) пли приемни­ков УФ и ИК излучения;

использование специальных материалов для преломляющих
и отражающих элементов ОП;

применение УФ и ИК источников излучения;

изменение некоторых показателей качества например разреша­ющей способности и т. п.

В качестве материалов в УФ и ИК приборах используются раз­личные марки стекол и ряд кристаллов, многие из которых харак­теризуются низкой стойкостью к влаге и механическим воздействиям. Это-обстоятельство требует создания особых условий не только. При изготовлении из них оптических деталей, но и при сборке.

Безусловно, основной особенностью таких приборов является использование соответствующих спектральных диапазонов излуче­ния, что приводит к необходимости выбора пригодных для этой цели источников и приемников.

В качестве источников УФ и ИК излучения широкое распростра­нение получили обычные лампы накаливания, которые излучают электромагнитное излучение в широкой области спектра. Для ис­пользования УФ и И К областей спектра в этом случае применяются фильтры с различной шириной полосы пропускания, поглощающие излучение ненужных спектральных интервалов. В настоящее время широкое применение нашли источники (ОКГ, светодиоды), излу­чающие в узкой полосе спектра. Существующие ОКГ излучают и в УФ, и в ИК спектральных областях. Их излучение является моно­хроматическим, а угол расходимости (для газовых ОКГ) не пре­вышает нескольких угловых минут. Светодиоды имеют излучение от 0,5 до 0,9 мкм с полосой пропускания около 40-100 нм и углом расходимости около 35° (для плоского световода).

Чрезвычайно разнообразны и приемники УФ и ИК излучения. Здесь можно применять приемники с внешним и внутренним фотоэффектом. Из первых наибольшее распространение получили фотоэлектрические умножители, имеющие спектральную область чувствительности от 0,3 до 1,2 мкм, высокую чувствительность до 10 мкА/лм, малый темповой ток от 0,05 до 5 мкА и низкую инер­ционность до с, однако для использования их необходимы источники высокого напряжения до 1,7 кВ. Из приемников с вну­тренним фотоэффектом широкое распространение получили фоторезисторы на основе халькогенидов свинца; интерметаллические германиевые фоторезисторы, работающие эффективно до 60 мкм при охлаждении до -190 °С; германиевые и кремниевые фотодиоды (мкм); фоторезисторы ( мк:) и др.

Фотодиоды часто объединяются в матрицы и линейки, имеющие свои схемы управления, например приборы с зарядовой связью (ПЗС). В настоящее время, поданным Д. Ф. Барба, разработаны монолитные ПЗС приемника на основе InSb (с использованием SiON в качестве изолятора). Имеются матрицы приемников с числом элементов 16х24, чувствительные элементы которых с площадью расположены с шагом 66 мкм. Плотность темпового тока при 77° К составляет 100 нА/ , спектральный диапазон — 3-5 мкм. В пер­спективе предполагается получение матриц с числом элементов 16 х64. Часто в ИК приборах используются электронно-оптические преобразователи ИК излучения в видимое.

Наличие соответствующих приемников излучения в составе при­бора позволяет осуществлять окончательную юстировку собранного OП с контролем параметров прибора при помощи собственных приемников.

Основные трудности проявляются в процессе предварительной сборки оптических и оптоэлектронных узлов прибора, когда тракт преобразования информации разорван. В этом случае обычно при­меняются два различных подхода к контролю качества юстировки: 1) с использованием видимого излучения; 2) юстировка в условиях, аналогичных условиям функционирования узлов, т.е. в УФ и ИК области спектра.

При осуществлении первого подхода узлы приборов юстируются с применением источников света, дающих видимое излучение. В ка­честве приемника излучения используется человеческий глаз. Опе­рационный контроль в процессе юстировки выполняется па тех же КЮП с использованием обычных методических приемов. При этом результаты выполнения котировочных операций (в частности, окон­чательное положение элементов прибора относительно котировочных баз) не соответствуют реальному их положению при нормальном функционировании ОП. Это определяется различием в длинах волн, применяемых при функционировании и юстировке , что влияет на показатель преломления. Например, при изготовлении силовой оптики из фтористого бария, имеющего (для =0,589 мкм), его показатель преломления для =2,0 мкм примет значение =1,4646, а для =6,0 мкм - 1,4440. Такое изменение n приведет при переходе от юстировки к функционирова­нию к изменению фокусного расстояния линзы на величину =2,7 мм (для=2 мкм) и =11,4 мм (для =6,0 мкм).
Эти значения получены для линзы с 30 мм и =50 мм.
Существенно зависит от разрешающая способность оптических
систем: например, для зрительных труб (при =1,2 мкм) критерий
Рэлея выглядит как β=300/D и как β=138/D (при =0,55 мкм),
т. е. β в ИК области ухудшается почти в 2,5 раза. Естественно, что
подобные изменения можно прогнозировать, но осуществление кот-
роля при таком подходе крайне неудобно.

Материалы, применяемые для ИК иди УФ областей, непрозрачны для видимой области, например кремний, имеющий n = 3,56 для =1 мкм. Понятно, что юстировка и контроль оптики, изготовленной из таких материалов, в видимой области спектра вообще невозможны.

Отсюда следует, что единственно приемлемым в настоящее время является контроль подобных ОП именно в той области спектра, для которой они предназначены. Этому во многом способствует, как указывалось выше, появление большого количества приемников излучения, предназначенных для УФ и ИК областей спектра.

Рассмотрим метод юстировки блока призм Дове для ближней ИК области. Необходимость в изготовлении крупных призм Дове из частей — призм Дове меньших размеров — диктуется экономическими и технологическими соображениями. Однако при склейке вследствие погрешности углов при основании и смещений частей на клею в поле зрения прибора получается несколько изобра­жений, так как из-за указанных погрешностей составная призма эквивалентна четырем зеркалам с отражающим" поверхностями, не параллельными оси пучка лучей. Контроль склейки призмы вы­полняется на установке, состоящей из зеркального коллиматора и зрительной трубы с ИК видиконом.

Часто в процессе юстировки используют оптоакустичиские уста­новки U§H, позволяющие преобразовать ИК излучение в звук, сила которого пропорциональна энергии излучения. Такие устрой­ства могут оказаться полезными при юстировке и центрировке опти­ческих систем в процессе предварительного ориентирования эле­ментов относительно энергетической оси пучка излучения, приня­того в качестве базы.

Известны визуализаторы ИК излучения ОКГ, которые могут применяться при центрировке оптических систем относительно заданных баз.

Широкое применение для «визуализации» ИК и УФ излучения получили жидкие кристаллы, которые изменяют окраску в за­висимости от интенсивности-излучения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Справочник конструктора оптико-механических приборов под редакцией Панова В.М., Машиностроение, 2000. - 742с.

2. Справочник технолога-оптика под редакцией М.А. Окатова, Политехника Санкт-Петербург, 2004. - 679 с.