Введение к работе
Актуальность теш
В настоящее время во многих областях науки и техники, таких і медицина, нераэрушающиа контроль качества, военное дело и т. ;.. л
РОКО ПрИМеНЯЮТСЯ ОПТИКО-ЭЛвКТрОНИНЫе Прибори, ОПредеДіІЮЩІЮ ПЛо'ГНОи'і;
потока, отраженного или собственного излучения тел в видимом или инфракрасной диапазонах спектра, это связано с тем. что плотнеешь потока излучения и его изменения во времени несут информацию о состоянии исследуемого объекта, т.е. о его характеристиках и параметрах.
Использование данных приборов позволяет определять мощность лазерных пучков в широком диапазоне частот, измерять температуру поверхностей исследуемых объектов, определять места наибольшего нагрева и градиентов теплового поля, следить за несколькими объектами в пространстве.
Вышеназванное определяет перспективность оптико-электронных приборов и необходимость разработки новых способов измерения и устройств, их реализующих.
К настоящем;1 времени разработано большое количество оптикоэлект-роиных приборов как универсальных, которые могут Сыть использованы ьо многих областях, так и специализированных для конкретних применений, отличающихся' друг от друга оптическими системами обработки и сканирования излучения от исследуемого объекта, приемниками излучения, системами обработки электрического сигнала и отображения информации.
В большинстве серийно выпускаемых приборов, работавших в инфракрасной области спектра, используются полупроводниковые приемники излучения, требуювде глубокого охлаждения, что приводит к неудобствам в работе, невозможности использования их в полевых условиях. Поэтому применение в качестве чувствительных элементов приемников излучения пироэлектрических материалов, которые не требуют охлаждения и несе-лектиску к длине волны излучения, перспективно. К таким материалам относятся кристаллы ТГС (триглишшеульфат), полимерные пленки PVFe (поливинилфторид). кристаллы ВаП08, LlNb03 к т. д.1
Одним из наиболее часто используеных кристаллов для регистрам излучения является кристалл LllfbOjc легирующими добавками и без ни? Данный кристалл ;шеет хорошие эксплуатационные качества и высок; температуру Кюри, т.е. большой температурный диапазон пироэлектр) ческой фазы; благодаря чему он может быть использован как приємні проходящего мавшого лазерного излучения в видимом и инфракрасном д апаэонах спектра.
С другой стороны, кристалл Ш1>03 относится к фоторефрактивны что приводит к некоторому ухудшению пространственной структуры л зернах пучков. Изучение процессов взаимодействия лазерного излучен с кристаллами ИШ>3 позволит выяснить причины такого ухудшения озмозшости его устранения.
Таким образом, разработка специализированных мётодог регистраи видимого и инфракрасного (Ш) излучений оптико-электронными прибор ми и исследование возможносгейкспользования в качестве приемник проходящего лазерного излучения кристаллов LlNb03. L1J03. ТГС, также процессов взаимодействия лазерных пучков с данными кристалле являются актуальными задачами.
цель работы
Исследование олтичасюис методов регистрации видимого и ИК налу иия. улучшающих характеристики оптико-электронных приборов с фот риемиикака на, основе пироэлектрических кристаллов.
В диссертационной работе впервые детально рассмотрены следук
вопросы: ,'.''''" '.„". . '
разработаны новые специализированные методы (и на их основе і ройства) регистрации излучения, приводящие к упрощению конструкт обслуживания приборов.: улучшении технических характеристик прйбе (быстродействие; .увеличение пространственного разрешения), увел; ни» возможностей в обработке .-информации об объекте; '..
исследованы закономерности 'взаимодействия лазерного излучен! кристаллам м установлено.-;что кристаллы- 1ЛШ>3 .как легированыа, к нет. и : liiJOj. по своим характеристикам являются.чувствитель приемниками проходящего'мощного лазерного излучения;
!>
выявлены характерные особенности- спекл-структуры рассеянного лазерного излучения кристаллами LlKb03. легированными хелезом. марганцем, титаном. Отмечен скачкообразный характер изменения спекл-струк-туры во времени;
вскрыты особенности повеления спекл-структуры рассеянного лазерного излучения кристаллами ИШ03 без легирующих добавок в зависимости от угла падения излучения на переднюю грань кристалла. Установлено, что данная спекл-структура имеет локальный динамический характер;
исследована новая разновидность пространственной структуры Фото-индуцнрсвакного рассеяния света в легированных кристаллах UNb03. йсслеловано влияние направления поляризации лазерного излучения на указанную структуру;
обнаружен нсЕиЯ вид селективного фотоиндуцнрованного рассеяния света б кристаллах 1ШЬ03 без леглруюких добавок. Установлено, что данное рассеяние имеет пороговый характер относительно плотности' энергии лазерного излучения;
установлено влияние механических колъ'Саини объектов нес кования на резупьтаты измерении температурных полей при использовании методов селективного усиления;
зарегистрирован аномальный пироэлектрический отклик на дефектах оптических кристаллов и при прохождении узкого лазерного пучка вблизи одного из электродов.
Научная н практическая ценность
Результаты данная работы были использованы для создания новых оп-тико-элекгронных приборов.с помощью которых были исследованы тепловые поля дизельных установок, электрооборудования, тормозных холодок вагонов, биологических обьектов (листья больных и здоровых растении).
Полученные результаты исследований пироэлектрических приемчиков проходящего лазерного излучения могут быть использованы для создания измерителен м< щности лазерного излучения.
В результа ' исследовании взаимодействия лазерного излучения с Scropc-vpaKTHB!. .'!.:i кристаллами с легирующими добавками и без них полу----на новая научкзя информация о влиянии внутренней структуры крис-'мл"ор на -пгоцесс!-: рзесеяния света.
Апробация работ
Диссертационная работа и ее отдельные разделы докладывались на:
Ш Всесоюзной научно-технической конференции "Фотометрия и ее мет-ролргическое обеспечение" (г. Москва. 1979);
конференіг з го прикладной физике (г. Хабаровск. 1979):
Всесоюзной конференции "Использование современных-физических методов в неразрушающих исследованиях и контроле" (г. Хабаровск, 1931): .
постоянно действующих семинарах по прикладной физике о ,'Приглашением ученых из крупных научных центров страны (г. Хабаровск, 1977 -
1993);
- Всесоюзной конференции "Использование современных физических ме
тодов в неразрушающих исследованиях и контроле" {г. Хабаровск
1987);
г Всесоюзном научном семинаре "Метрология лазерных измерительных систем" (г. Волгоград. 1987).
Публикации
По результатам исследований опубликовано 14 работ и получено 4 авторских свидетельства, Материалы диссертащюнной работы отражены э трех научно-исследовательских отчетах.
Объем работе ;
; Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 97 наименований. Работа содержит 117 страниц машинописного текста и 47 рисунков.
1. Применение специализированных методов регистрации видимого и Ж излучения- (использование излучения дополнительной решетки в качестве излучения опорного источника, измерение потока излучения опорного источника дополнительным приемником, использование в начале санирования эталонного источника излучения с уменьшением шага ска-'. '.'.'.- 6
нирования) позволяет устранить влияние паразитного излучения от вращающихся деталей, повисить быстродействие и увеличить пространственное разрешение оптико-злектронных приборов.
-
Измерение потоков излучения от исследуемого объекта через определенные интервалы времени с последующей обработкой информации позволяет следить за изменениями теплового пеля объекта во времени
-
Мегсд регистрации переменной составляющей '.'валового изображения объектов, достоинством которого является большая помехозащищенность от посторолних источников излучения, обладает значительной чувствительность» к механическим колебаниям объекта на регистрируемой частоте.
-
Аномальний пироэлектрический отклик возникает при попадании фокальной области сфокусированного лазерного пучка на дефект пирок-ристалла или при прохождении узкого лазерного пучка вблизи одного из электродов.
-
Спекл-структура излучения, рассеянного'фоторефрактивными кристаллами, изменяется во времени, по крайней мере, двумя типами скачков.
-
При оптическом возбуждении кристаллов LlNb03 с легирующими добавками и без них (у-срез) лазерным излучением с волновым вектором, перпендикулярним граням кристалла, возникает фоторефрактивное рассеяние.света, индикатрисы которого в сечении представляет дуги (для LlNb03 о легирующими добавками) и окружность (для ШЬ03 без добавок) с центром . соответствующим положению падающего луча, характерной особенностью которых является поворот плоскости поляризации по отношению к по.яризацин падающего луЧа.
