Сенсор зменшеного розміру для виявлення та реєстрації ультрафіолетового випромінювання точкових джерел

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Сенсор зменшеного розміру для виявлення та реєстрації ультрафіолетового випромінювання точкових джерел, який має фотодіод (1) з додатковим світлофільтром (2), лінзу (3), який відрізняється тим, що згаданий діод є, наприклад, діодом Шотткі на основі, наприклад, селеніду цинку, розміщеним в центрі радіуса кривизни передньої поверхні згаданої лінзи, що має форму півсфери та побудована з матеріалу, що має велику дисперсію та коефіцієнт заломлення 1,5-5.

2. Сенсор за п. 1, який відрізняється тим, що над фотодіодом (1) на зовнішній поверхні лінзи розміщений додатковий однотипний фотодіод Шотткі (6) з світлофільтром (7).

3. Сенсор за п. 1, який відрізняється тим, що світлофільтр (2) є інтерференційним і виконаний у вигляді покриття на світлочутливій стороні фотодіода Шотткі.

Текст

1. Сенсор зменшеного розміру для виявлення та реєстрації ультрафіолетового випромінювання 3 розсіяного світла неба) вимагає застосування додаткового пристрою, що фокусує зображення об'єкта на фотоприймачі. Загальновідомі дзеркальні або лінзові об'єктиви, що фокусують зображення точкових об'єктів на фотоприймач, розташований в фокальній площині оптичної системи, описані, наприклад, на стор. 293 - 310 в книзі «Учебник физики, т. 3, под ред. Г. С. Ландсберга, М., Наука, 1986 г.» [2]. Істотним недоліком такого пристрою є те, що оптична система, що формує зображення джерела займає великий об'єм, що в сотні разів перевищує об'єм власне фотоперетворювача. Відомий також варіант фотоелектричного перетворювача, описаний на стор. 943 - 946 статті «Тенденції розвитку сонячної фотоенергетики» авторів Ж. І. Алферова та інших в збірнику «Физика и техника полупроводников, 2004», том 38, вип. 8, стор. 937-948 [3]. Згідно мал. 9, наведеному в [3] на стор. 945, фотоприймач зменшеного розміру конструктивно об'єднаний з лінзою Френеля, що значно зменшило розміри пристрою порівняно зі звичайною лінзовою системою. Подальше зменшення висоти пристрою досягнуто за рахунок зменшення фокусної віддалі оптичної системи та виконання фотоприймача у вигляді групи елементарних осередків, оскільки при зменшенні фокусної відстані відповідно зменшується розмір зображення джерела. Цей варіант представлений на мал. 10 в [3] на стор. 945. Елементарний осередок зі складу описаного пристрою вибрано заявниками в якості прототипу. В обох випадках аксіальний паралельний пучок світла фокусується на деякій відстані f від центру лінзи згідно формули 88.9 для лінзи, наведеної в [2], стор. 240: f = 1/(n-1)(1/R1+1/R2), де: f - фокусна відстань; n - коефіцієнт заломлення матеріалу лінзи; R1, R2 - відповідно радіуси кривизни передньої та задньої поверхонь лінзи. З урахуванням цієї формули маємо розмір зображення умовно безкінечно віддаленого джерела світла, наприклад, Сонця, кутовий розмір якого дорівнює 0,53°, для фокусної відстані 75 мм згідно мал. 9 [3], маємо діаметр зображення 0,7 мм. Насправді аберації збільшують розмір фокальної плями, тому фотоприймач має діаметр 2 мм. Суттєвим недоліком системи є те, що сенсор з такою оптикою потрібно точно навести на джерело світла і з великою точністю підтримувати наведення при змінах положення джерела світла. Наприклад, помилка напрямку в 1° для прототипу призведе до втрати половини падаючої на фотоперетворювач енергії. Також вказана система не розрахована на можливість миттєвого визначення наявності точкового джерела випромінювання на фоні розсіяного світла у випадку несподіваної появи такого джерела у довільному напрямі та малочутлива до ультрафіолетового випромінювання. Також значним недоліком є великий об'єм прототипу завдяки все ще значній фокусній відстані оптики. 90932 4 Задача - створення пристрою, вільного від вказаних недоліків. Технічне рішення поставленої задачі досягається тим, що: 1. Маючи на меті створення пристрою зменшеного розміру, з підвищеною чутливістю до випромінювання точкових джерел і зменшеною чутливістю до помилок встановлення напрямку, заявник згідно фіг. 1 пропонує розмістити фоточутливий діод, наприклад, діод Шотткі (1) на основі, наприклад, селеніду цинку (ZnSe) з додатковим світлофільтром (2), розташований в геометричному центрі передньої поверхні лінзи (3), матеріал якої має високу дисперсію та коефіцієнт заломлення 1,5-5. Згаданий діод підключений до вимірювального кола за допомогою виводів (4), (5). 2. Пристрій по п. 1 з тим, що з ціллю визначення наявності точкового джерела випромінювання на фоні розсіяного світла без попередньої установки напрямку, згідно фіг. 2 на верху лінзи (3) встановлений додатковий однотипний діод Шотткі (6) зі світлофільтром (7), виводами (8) та (9), що підключений разом з діодом (1) до входів диференційного підсилювача струму, який реалізує операції підсилення та віднімання значення струму діоду (6) від значення струму діоду (1), або до двох незалежних цифрових підсилювачів струму, що виконують аналогічну операцію. 3. Пристрій по п. 1 з тим, що згідно фіг. 3 з ціллю створення довільної форми спектральної характеристики в межах діапазону чутливості власне фотодіода, світлофільтр (2) виконано, як багатошарове інтерференційне покриття на фоточутливій поверхні згаданого діода. Перелік графічних матеріалів 1. Фіг. 1 представляє схематичну будову пристрою за п.1 з умовним зображенням діоду Шотткі зі світлофільтром, виводами, та лінзи. 2. Фіг. 2 представляє схематичну будову пристрою за п.2 з умовним зображенням діоду Шотткі зі світлофільтром, виводами, лінзи, та додаткового діоду Шотткі зі світлофільтром та виводами. 3. Фіг. 3 представляє схематичну будову пристрою за п.З з умовним зображенням діоду Шотткі зі світлофільтром, виводами, та лінзи. Робота заявленого пристрою 1. Ультрафіолетове випромінювання від Сонця або дуги зварки фокусується на поверхні фотодіоду Шотткі (1) з додатковим світлофільтром (2). Завдяки тому, що лінза не фокусує розсіяне випромінювання, діод має збільшену чутливість до випромінювання точкового джерела світла порівняно з дифузним випромінюванням від неба та відображень від оточуючих предметів . В свою чергу, завдяки тому, що така лінза не має побічної оптичної осі, форма та розмір зображення не міняються при зміні кута падіння випромінювання на пристрій і діод знаходиться в геометричному центрі передньої поверхні лінзи (3), при відхиленні падаючого потоку випромінювання від напрямку, нормального до площини фотодіоду на ±20°, падаюча на фотодіод енергія зменшується лише на 6%. Отриманий з діоду сигнал потрапляє до вимірювального кола за допомогою виводів (4), (5). 5 90932 2. Ультрафіолетове випромінювання від Сонця або дуги зварки фокусується на поверхні фото діоду Шотткі (1) з додатковим світлофільтром (2), а на поверхню фотодіода Шотткі (6) зі світлофільтром (7) потрапляє розсіяне випромінювання. Струми з обох діодів потрапляють на вхід диференційного підсилювача струму, що реалізує операції підсилення та віднімання значення струму діоду (6) від значення струму діоду (1), або до двох незалежних цифрових підсилювачів струму, що виконують незалежне підсилення з подальшим Комп’ютерна верстка І. Скворцова 6 можливим виділенням тільки сигналу від точкового джерела, або сигналу від дифузного засвічування. 3. Ультрафіолетове випромінювання від Сонця або дуги зварки фокусується на поверхні фотодіоду Шотткі (1) з додатковим інтерференційним світлофільтром (2). Завдяки використанню такого світлофільтру, забезпечений вибір довільної ділянки спектру в межах діапазону чутливості фотодіода. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Sensor with decreased dimensions for reveal and registration of ultraviolet radiation of point sources

Автори англійською

Perevertailo Volodymyr Leontiiovych, Rzhyshykov Volodymyr Diomydovych

Назва патенту російською

Сенсор уменьшенного размера для выявления и регистрации ультрафиолетового излучения точечных источников

Автори російською

Перевертайло Владимир Леонтьевич, Рижиков Владимир Диомидович

МПК / Мітки

МПК: G01J 1/10, G01J 1/00

Мітки: зменшеного, сенсор, випромінювання, джерел, ультрафіолетового, виявлення, точкових, реєстрації, розміру

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/3-90932-sensor-zmenshenogo-rozmiru-dlya-viyavlennya-ta-reehstraci-ultrafioletovogo-viprominyuvannya-tochkovikh-dzherel.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Сенсор зменшеного розміру для виявлення та реєстрації ультрафіолетового випромінювання точкових джерел</a>

Подібні патенти