Файл: Зубов В.А. Методы измерения характеристик лазерного излучения.pdf

изменения емкости конденсатора приводят к значитель­

к толчкам и вибрациям вводят отрицательную обратную связь [61, 63]. Это позволяет при небольшой инерцион­ ности системы увеличить степень успокоения. Действие отрицательной обратной связи сводится к тому, что часть выходного сигнала подается в рамку магнитоэлектри­ ческой системы, установленной на коромысле крутиль­ ного маятника. Сигнал подается таким образом, что по­ лучающийся механический момент стремится возвратить крутильный маятник в исходное положение.

В заключение в качестве иллюстрации приведем пара­ метры одного из типов пондермоторного измерителя энергетических характеристик [60]. Приемный элемент представляет собой сапфировую пластинку, помещенную в герметизированную медную камеру. В качестве изме­ рительной системы использован оптико-электронный усилитель. Рабочий диапазон длин воли 0,4—4,0 мкм. Пределы измерения энергии импульсов излучения 10— 300 дж, мощности непрерывного излучения — 3—300 вт. Погрешность измерения +(5—6)%.

§ 5. Измерения фотографическими методами

Фотографический метод измерения имеет определен­ ные преимущества перед другими методами измерения. Он пригоден для регистрации энергии практически при любых длительностях изучаемого излучения, так как воздействие на фотографическую эмульсию определяется в основном энергией падающего света. Метод может быть использован для одновременной регистрации рас­ пределения энергии в широком спектральном интервале и в некоторой плоскости. Это существенно при исследова­ нии кратковременных процессов. Метод обладает высо­ кой чувствительностью. Это обусловлено тем, что эффект фотографического воздействия может накапливаться во времени, поскольку основную роль играет полная энер­ гия светового воздействия.

Но наряду с такими положительными качествами фотографический метод имеет и недостатки. Регистра­

66

граница чувствительности находится около 13 000 А. Со стороны коротких длин волн, вообще говоря, нет строгой границы, но во всяком случае для обычных фото­ графических материалов граница —-1800 А. Фотографи­ ческим методом можно регистрировать очень коротко­ волновое излучение (рентген, у-излучение). В нашем случае эта область не представляет интереса. Кроме того, фотографические материалы обладают значительной селективностью, т. е. каждый сорт фотоматериала чувст­ вителен в сравнительно узкой спектральной области и для перекрытия большого участка спектра приходится использовать несколько различных фотоматериалов. Наи­ более резко это выражено в ближней инфракрасной области. Световые характеристики фотографических ма­ териалов в принципе нелинейны. Ниже мы остановимся специально па этом вопросе. Получение информации при фотографической регистрации связано с большими за­ тратами времени, обусловленными процессами химиче­ ской обработки фотоматериалов.

Характеристики фотографических материалов. Рас­ смотрим характеристики фотографических материалов с точки зрения применения их в качестве приемников энергии.

Спектральные характеристики. Для различных об­

в оптической области спектра (коротковолновая граница связана с поглощением излучения в желатине эмульсии).

Отметим, что для коротковолновой области (X < 1800 А) изготовляются так называемые шумановские пластинки, почти не содержащие желатины. Для расширения области чувствительности фотоматериалов в сторону больших длин волн (X > 5500 А) производят обработку эмульсий специальными красителями — сенсибилизаторами. Таким образом удается расширить область чувствительности

до 13 000 Â. Некоторое грубое разграничение фотомате­ риалов по спектральной чувствительности дается назва­ нием фотоматериалов [65]: ортохром, изоорто чувстви­

тельны до желтой области спектра ( — 5800—6000 А), изохром — до красной области спектра ( —6200—

6500 Â), панхром— во всей видимой области спектра (-6600-7300 А), в зеленой области провал чувстви-

тельиости (~4900—5400 Â), изопанхром — во всей ви­

димой области спектра (—6600—7300 Â), инфрахром (инфракрасные) — в близкой инфракрасной области спектра (~13 000 Â).

Следует отметить, что чувствительность в области коротких длин волн сохраняется. Для некоторых сортов материалов область максимума спектральной чувстви­ тельности отмечается цифрами.

Световые характеристики фотоматериалов, как уже отмечалось, нелинейные [64, 66]. Действие света иа

Рис. 17. Характеристическая кривая фотоматериала.

фотоматериал вызывает почернение эмульсии, которое ха­ рактеризуется величиной, называемой оптической плот­ ностью ö = lg (/*„„//’,м), где І ‘ид характеризует интен­

сивность вспомогательного излучения, падающего на из­ меряемую фотопластинку пли пленку, /*зм характеризует интенсивность вспомогательного излучения, прошедшего через проявленную фотопластинку, почерневшую под действием света. Величина оптической плотности изме­ ряется иа денситометре. Для данного сорта фотоматериала почернение зависит от интенсивности света I и времени экспозиции- t, т. е. для фотографической эмульсии су­ щественна величина H = It. Это соотношение выражает закон взаимозаместимости. Величина Н носит название экспозиции. Экспозиция измеряется в единицах лк-сек. Световая характеристика эмульсии определяется ха­ рактеристической кривой (рис. 17), дающей зависимость оптической плотности от логарифма экспозиции. На ри­ сунке AB — область вуали, ВС — область недодержек,

68

ласть вуали на характеристической кривой. В этом слу­

для получения определенного эффекта в виде почернения фотослоя. Обычно при определении светочувствительности берут величину, обратно пропорциональную необходи­ мой экспозиции: S= k/H s■ Коэффициент пропорциональ­ ности к в разных системах измерения светочувствитель­ ности принимается разный. "Далее, экспозиция изме­ ряется для случая почернения, превышающего почернение вуали на определенную величину. В системе ГОСТ для определения чувствительности технических фото­ материалов берут оптическую плотность, превышающую плотность вуали D0 на 0,85: D = D 0+0,85, и для нее определяют экспозицию Не=ео+0і85 (рис. 17). Чувствитель­ ность определяется выражением 50>85 = 10/йл=лі1+о,85 [0,1 лк~1■сек-1]. Для фотоматериалов, используемых в обыч­ ной фотографии, принимается в системе ГОСТ превышение

ность фотоматериала передавать без искажений опре­ деленный диапазон яркостей регистрируемого объекта [66]. Она определяется величиной линейного участка СЕ характеристической кривой (рис. 17). В об­ ластях недодержек и передержек наблюдаются искаже­ ния светопередачи. Если начало и конец линейного участка соответствуют экспозициям Но и Не , т о широта фотоматериала определяется выражением L —lg Не—

—lg 77c=lg {Н$!Нс)- Для фотоматериалов отношение HpJHc лежит в диапазоне 10 : 1—100 : 1.

69

Коэффициент контрастности у характеризует способ­ ность фотоматериала передавать с большей или мень­ шей разницей различия яркостей регистрируемого объекта [66, 67]. Коэффициент контрастности опреде­ ляется тангенсом угла наклона линейного участка ха­ рактеристической кривой (рис. 17). Если D 1 и D2 — опти­ ческие плотности, соответствующие экспозициям Н 1 и Н2 и находящиеся в области нормальных почернений, то коэффициент контрастности определяется выражением

исследуемым сигналом, определить экспозицию Н и ин­ тенсивность I . Нужно отметить, что характеристическую кривую следует получать на той же пластинке, на кото­ рой регистрируется исследуемый сигнал. Несколько ху­ же, если использовать другую фотопластинку из той же партии и поддерживать постоянные условия проявления: температура, время и т. п. Это связано с сильной зависи­ мостью характеристик фотоматериала от температуры и времени проявления.

Временные характеристики. Как отмечалось, рабо­ тать фотографическим методом можно, с некоторыми предосторожностями, до сколь угодно коротких времен экспозиций. Однако следует иметь в виду одно обстоя­ тельство. Дляфотоматериалов экспозиция, как пра­ вило, определяется не величиной It, а величиной H = Itp,

70