×
27.06.2014
216.012.d884

ОПТИЧЕСКИЙ ПАССИВНЫЙ ЗАТВОР

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к устройствам предохранения фоточувствительных элементов оптических и оптоэлектронных систем от разрушающего воздействия мощного излучения. Оптический пассивный затвор содержит зеркальную металлическую пленку на подложке, установленной в плоскости промежуточного действительного изображения оптической системы приемника излучения. Пленка содержит подслой из терморазлагающегося с выделением газов химического соединения. Технический результат - увеличение быстродействия затвора, уменьшение пороговой интенсивности излучения срабатывания затвора. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к оптической и оптоэлектронной технике, к устройствам предохранения фоточувствительных элементов оптических и оптоэлектронных систем от разрушающего воздействия мощного излучения.

Для защиты чувствительных приемников излучений от повреждения мощным излучением исследуется применение золей или тонких пленок, содержащих наночастицы углерода или металлов [Каманина Н.В. Фотофизика фуллереносодержащих сред: ограничители лазерного излучения, дифракционные элементы, диспергированные жидкокристаллические модуляторы света. // Нанотехника. №1, 2006]. Излучение проходит через золь или пленку, обладающую прозрачностью 50-70%, к защищаемому приемнику; при увеличении интенсивности излучения его поглощение в среде нелинейно увеличивается до практически полной непрозрачности среды, и приемник оказывается защищенным от повреждения мощным излучением. Недостатком такой защиты является инерционность наступления защитного эффекта, которая составляет 10-100 нс и более. Причина инерционности принципиально не устранима и обусловлена значительным объемом среды, в которой должна быть поглощена световая энергия падающего излучения для наступления нелинейного поглощения света.

Известно также другое устройство, которое выбрано прототипом заявленного. Подвергаемую абляции лазерным излучением зеркальную металлическую пленку на пленочной полимерной подложке используют в качестве пассивного затвора для предохранения чувствительных элементов фотоприемников [Cohnatal.,US Patent 4,719,342, January 12, 1988]. Металлическая пленка на прозрачной полимерной пленочной подложке помещается на пути светового пучка в фокальной плоскости объектива фотоприемного устройства; отражаемый от зеркальной пленки свет с помощью дополнительной оптики формирует изображение на поверхности чувствительного фотоприемника; при увеличении интенсивности падающего излучения в пленке прожигается отверстие, излучение после этого проходит в отверстие, не отражаясь от зеркальной пленки и не попадает к фотоприемнику; фотоприемник оказывается не поврежденным излучением. В данном техническом решении излучение производит необходимый для защиты приемников эффект, поглощаясь в слое среды толщиной порядка толщины скин-слоя в металле, то есть в слое приблизительно в 100 раз меньшем, чем в аналоге.

Недостатками прототипа являются значительная величина пороговой интенсивности излучения, при которой за счет абляции прожигается отверстие в зеркале - отражателе оптического затвора, и, следовательно, низкая чувствительность к поражающим фоточувствительные элементы факторам.

Задачей, решаемой данным предложением, является увеличение быстродействия затвора и уменьшение пороговой интенсивности излучения срабатывания затвора.

Задача решается тем, что в предлагаемом оптическом пассивном затворе, содержащем, удаляемую сфокусированным излучением зеркальную металлическую пленку на подложке, установленной в плоскости промежуточного действительного изображения оптической системы приемника излучения, в соответствии с изобретением подслоем зеркальной пленки является слой терморазлагающегося с выделением газов химического соединения.

Предлагается также, что материал подслоя обладает свойством при облучении терморазлагаться с высвобождением тепла.

Предлагается также, что подслой выполнен в виде совокупности островков.

На Фиг.1 приведен пример конструкции предлагаемого пассивного затвора как ограничителя излучения, на Фиг.2 показана первая фаза работы затвора - нагревание структуры падающим излучением, на Фиг.3 показана вторая фаза работы затвора - термораспад подслоя и удаление газообразными продуктами распада зеркального слоя, Фиг.4 иллюстрирует конструкцию и функционирование пассивного затвора при падении излучения на тыльную сторону подложки, Фиг.5 показывает выполнение подслоя в виде совокупности островков. Обозначения на рисунках:

- на фиг.1: 1 - металлическая впоследствии локально удаляемая действием излучения зеркальная пленка; 2 - подложка; 3 - терморазлагающийся подслой, 4 и 5 - падающее и отраженное излучения.

На последующих фигурах одинаково обозначены аналогичные друг другу элементы:

- на фиг.2: 6 - нагретая излучением зона зеркального слоя 1; 7 - нагретая за счет теплопроводности зона подслоя 3;

- на фиг.3: 8 - отверстие в зеркальной пленке 1, 9 - удаленный участок подслоя 3 при термораспаде;

- на фиг.4: 10 - прозрачная подложка структуры затвора, на которую излучение падает с тыльной, противоположной размещению структуры затвора, стороны;

- на фиг.5: 11 - зеркальный слой, нанесен на структуру островков подслоя и повторяет форму островков, 12 - подслой в виде совокупности островков, 13 - отверстия в зеркальном слое, образовавшиеся при диссоциации вещества подслоя и разрушения зеркального слоя в местах островков, 14 - оставшиеся между островками участки зеркального слоя 11.

Рассмотрим работу устройства.

Подложку 2 со структурами затвора 1 и 3 располагают в плоскости промежуточного действительного изображения сцены наблюдения наблюдательного оптического устройства, не показанного на фигурах. Ослепляющее сфокусированное излучение 4 падает на зеркальный слой 1 структуры (Фиг.1), отражается в виде пучка 5. Под действием излучения (Фиг.2) прогреваются участок 6 зеркального слоя 1 и за счет теплопроводности область 7 подслоя (первая фаза работы затвора).

При достижении температуры терморазложения химического соединения, являющегося основой состава терморазлагающегося подслоя 3, выделяются газообразные продукты реакции разложения. Давления продуктов реакции достаточно для разрушения зеркального слоя, на фиг.3 - 9 - область диссоциации подслоя, 8 - образующееся отверстие в зеркальном слое. Образование отверстия 8 приводит к нарушению зеркального отражения в этом месте, к чувствительному приемнику излучения сфокусированное в область отверстия ослепляющее излучение не проходит. Разрушение зеркального слоя при подходящем выборе химического соединения может происходить при меньшей энергии падающего излучения, чем необходимо для локального удаления зеркального слоя лазерной сублимацией, то есть порог срабатывания пассивного затвора уменьшится.

Излучение на зеркальный слой может быть направлено со стороны подложки, как показано на Фиг.4. При этом ослепляющее излучение проходит также через подслой, который должен быть прозрачным. Механизм срабатывания затвора при этом остается прежним, как и при падении излучения на подложку со стороны зеркального слоя

Примерами терморазлагающихся химических соединений могут быть карбонилы металлов. Декакарбонилдирения диссоциирует в соответствии с реакцией: Re2(CO)10=2Re+10CO, диссоциация одной молекулы приводит к появлению десяти молекул угарного газа. Высокая скорость диссоциации имеет место при температуре вещества 700К. Если диссоциации подвергся слой толщиной 0,1 мкм, в котором содержится N=2,8·1020 мoлeкyл/м2 декакарбонила, то концентрация молекул угарного газа после диссоциации в объеме этого слоя равна n=10N/d=2,8·1028 молоку л/м3. Давление угарного газа в слое p=nkT(k - постоянная Больцмана, Т - термодинамическая температура газа); при температуре Т=700 К давление p=7,5·108 Па (7500 атм); этого давления достаточно для разрушения и удаления участка зеркального слоя, расположенного на разлагающемся участке подслоя.

В соответствии с п.2 Формулы предлагается выполнить подслой из химического соединения, разлагающегося с выделением тепла. Подобные соединения после инициирования разложения внешним нагреванием дополнительно нагреваются выделяющимся в ходе реакции теплом, реакция разложения далее идет с самоускорением, в ряде случаев, в виде взрыва. При использовании подобного соединения начало реакции инициируется на начальной стадии нагревания зеркального слоя ослепляющим импульсом излучения, в дальнейшем химическая реакция не требует внешнего подогрева излучением, развивается самопроизвольно. Выделяющиеся газы разрушают зеркальный слой своим избыточным давлением, время протекания разрушения характерно для взрывных процессов; это время может быть меньше длительности ослепляющего импульса, что приведет к улучшению эффективности защиты затвором фоточувствительных структур и дальнейшему уменьшению порога срабатывания затвора.

В соответствии с п.3 Формулы пленка подслоя представляет собой массив островков, что исключает распространение волны детонации вдоль поверхности подложки по подслою при инициации диссоциации подслоя излучением. Предпочтительно периодичность расположения и размеры островков должны составлять малую долю размера изображения ослепляющего источника излучения на поверхности со структурой затвора, заполнение всего подслоя островками необходимо максимально возможным и близким к 90%-100%, так как оставшиеся в промежутках между островками участки зеркального слоя ослабляют эффективность защиты.

Примерами подобных химических соединений могут быть азиды щелочных металлов, свинца. Реакция диссоциации азида натрия следующая: NaN3→Na+1,5N2+Q где Q - тепловыделение при диссоциации.

Технология нанесения слоев азидов может быть жидкостной, осаждением из растворов или путем реализации жидкостной химической реакции. Скорость детонации некоторых азидов может составлять 5000 м/с, что при распространении волны детонации поперек подслоя толщиной 0,1 мкм дает время диссоциации порядка 2·10-11 с, температура вспышки порядка 300°С.

Как видно из приведенных примеров, температуры быстрого образования газовой фазы при использовании термически диссоциирующих химических соединений существенно меньше температур лазерной сублимации зеркальных металлических покрытий, что уменьшает порог срабатывания затвора и время его срабатывания на порядок (можно сравнить с сублимацией пленок металлов с высоким коэффициентом отражения - температуры кипения алюминия и серебра 2621 К и 2436 К).

Для реализации изобретения можно использовать для зеркальной пленки металлы типа алюминия, серебра, магния, в качестве терморазлагающихся соединений - упомянутые в тексте карбонилы металлов или азиды металлов, подложка может быть стеклянная.

Расчеты показывают, что при использовании предложенных технических решений порог срабатывания противоослепляющего затвора уменьшится на порядок величины, скорость срабатывания увеличится на порядок в сравнении с прототипом.

Таким образом, показано, что отличительные особенности изобретения позволяют решить поставленные задачи.

Оптический пассивный затвор может найти применение в оптоэлектронике в качестве оптического предохранителя, предохраняющего от возможных лучевых повреждений фотоприемные устройства.

Технический результат изобретения состоит в создании оптического затвора - ограничителя излучений с субнаносекундной инерционностью, работающего в широком спектральном диапазоне и имеющего пониженный порог срабатывания.


ОПТИЧЕСКИЙ ПАССИВНЫЙ ЗАТВОР
ОПТИЧЕСКИЙ ПАССИВНЫЙ ЗАТВОР
ОПТИЧЕСКИЙ ПАССИВНЫЙ ЗАТВОР
ОПТИЧЕСКИЙ ПАССИВНЫЙ ЗАТВОР
ОПТИЧЕСКИЙ ПАССИВНЫЙ ЗАТВОР
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 39 items.
20.01.2013
№216.012.1cd0

Способ атомно-слоевого выращивания тонких пленок химических соединений на подложках

Изобретение относится к области технологий микроэлектроники, а именно к способам получения тонких пленок на подложках. В реакционную зону подают поток инертного газа-носителя с первым летучим реагентом, формируют на подложке из газовой фазы мономолекулярный слой из молекул первого летучего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472870
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.210e

Способ осуществления справочно-аналитических функций гис

Изобретение относится к геоинформационной обработке данных и может быть использовано для осуществления геопространственного анализа специалистами, профессионально не владеющими геоинформационными технологиями. Технический результат заключается в расширении сферы применения и увеличении числа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473963
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.02.2013
№216.012.281b

Двухдиапазонный инфракрасный светосильный объектив

Объектив может быть использован в технологических установках для проверки параметров матричных приемников излучения, работающих в инфракрасном диапазоне. Объектив содержит последовательно расположенные по ходу лучей три компонента. Первый и третий компоненты - положительные мениски из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475787
Дата охранного документа: 20.02.2013
10.03.2013
№216.012.2e90

Многолучевой интерферометр

Изобретение относится к устройствам оптических спектральных приборов, в частности к устройствам интерферометров. Многолучевой интерферометр содержит два зеркальных полупрозрачных покрытия. При этом зона формирования интерференционной картины образована преломляющей призмой, имеющей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477451
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.06.2013
№216.012.4da2

Интерференционный монохроматор

Изобретение может найти применение в системах экспресс-анализа химических веществ и различных промышленных жидкостей и газов, при исследованиях содержания вредных веществ в окружающей среде. Интерференционный монохроматор содержит мультиплексный интерферометр с несовпадающими порядками...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485456
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4da3

Оптоэлектронное устройство для определения усталости твердых материалов

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения усталости твердых материалов, например металлов, пластмасс, композиционных материалов, стекла, бумаги и т.п., где усталость является ключевым параметром твердых материалов. Устройство состоит из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485457
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4dbe

Оптоэлектронный многопараметровый колориметр

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для контроля физическо-химических параметров жидких сред. Колориметр содержит помещенные в корпус задающий генератор, n диодов, n измерительных фотоприемников, оптически связанных с диодами, блок обработки фотоэлектрического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485484
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4e08

Способ получения равномерных нанозазоров между поверхностями тел

Способ может использоваться при изготовлении различных оптических, оптоэлектронных, квантовых и микромеханических устройств, в которых необходимо получать зазор равной и малой толщины между электродами или пластинами, имеющими поверхности большой площади, в частности, управляемых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485558
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4e2b

Способ построения перспективных карт местности (варианты)

Изобретение относится к области обработки и отображения пространственной информации. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет нахождения оптимального положения центра проекции (точки наблюдения) при создании перспективной карты на основе трехмерной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485593
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.08.2013
№216.012.655b

Интерференционный многолучевой светофильтр (варианты)

Изобретение может использоваться в качестве узкополосного светофильтра и в качестве диспергирующего устройства монохроматоров и спектрофотометров. Светофильтр содержит на плоской поверхности планарный оптический волновод и призмы ввода в волновод и вывода излучения, оптически изолированные от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491584
Дата охранного документа: 27.08.2013
Showing 1-10 of 50 items.
20.01.2013
№216.012.1cd0

Способ атомно-слоевого выращивания тонких пленок химических соединений на подложках

Изобретение относится к области технологий микроэлектроники, а именно к способам получения тонких пленок на подложках. В реакционную зону подают поток инертного газа-носителя с первым летучим реагентом, формируют на подложке из газовой фазы мономолекулярный слой из молекул первого летучего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472870
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.210e

Способ осуществления справочно-аналитических функций гис

Изобретение относится к геоинформационной обработке данных и может быть использовано для осуществления геопространственного анализа специалистами, профессионально не владеющими геоинформационными технологиями. Технический результат заключается в расширении сферы применения и увеличении числа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473963
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.02.2013
№216.012.281b

Двухдиапазонный инфракрасный светосильный объектив

Объектив может быть использован в технологических установках для проверки параметров матричных приемников излучения, работающих в инфракрасном диапазоне. Объектив содержит последовательно расположенные по ходу лучей три компонента. Первый и третий компоненты - положительные мениски из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475787
Дата охранного документа: 20.02.2013
10.03.2013
№216.012.2e90

Многолучевой интерферометр

Изобретение относится к устройствам оптических спектральных приборов, в частности к устройствам интерферометров. Многолучевой интерферометр содержит два зеркальных полупрозрачных покрытия. При этом зона формирования интерференционной картины образована преломляющей призмой, имеющей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477451
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.06.2013
№216.012.4da2

Интерференционный монохроматор

Изобретение может найти применение в системах экспресс-анализа химических веществ и различных промышленных жидкостей и газов, при исследованиях содержания вредных веществ в окружающей среде. Интерференционный монохроматор содержит мультиплексный интерферометр с несовпадающими порядками...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485456
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4da3

Оптоэлектронное устройство для определения усталости твердых материалов

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения усталости твердых материалов, например металлов, пластмасс, композиционных материалов, стекла, бумаги и т.п., где усталость является ключевым параметром твердых материалов. Устройство состоит из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485457
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4dbe

Оптоэлектронный многопараметровый колориметр

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для контроля физическо-химических параметров жидких сред. Колориметр содержит помещенные в корпус задающий генератор, n диодов, n измерительных фотоприемников, оптически связанных с диодами, блок обработки фотоэлектрического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485484
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4e08

Способ получения равномерных нанозазоров между поверхностями тел

Способ может использоваться при изготовлении различных оптических, оптоэлектронных, квантовых и микромеханических устройств, в которых необходимо получать зазор равной и малой толщины между электродами или пластинами, имеющими поверхности большой площади, в частности, управляемых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485558
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4e2b

Способ построения перспективных карт местности (варианты)

Изобретение относится к области обработки и отображения пространственной информации. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет нахождения оптимального положения центра проекции (точки наблюдения) при создании перспективной карты на основе трехмерной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485593
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.08.2013
№216.012.655b

Интерференционный многолучевой светофильтр (варианты)

Изобретение может использоваться в качестве узкополосного светофильтра и в качестве диспергирующего устройства монохроматоров и спектрофотометров. Светофильтр содержит на плоской поверхности планарный оптический волновод и призмы ввода в волновод и вывода излучения, оптически изолированные от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491584
Дата охранного документа: 27.08.2013
+ добавить свой РИД