|
|
Поиск и анализ инновационных технических решений в области техносферной безопасности. Поиск и анализ инновационных технических решений в области техно. Наименование инновационного технического решения
Практическое задание 12
Поиск и анализ инновационных технических решений в области средств защиты от воздействия лазерного излучения
Тема 3. Поиск описаний технических решений с использованием автоматизированных информационных систем
Цель: получить практические навыки поиска и анализа инновационных технических решений в области средств защиты от воздействия лазерного излучения.
Алгоритм выполнения
1. Изучить алгоритм поиска и анализа инновационных технических решений в области охраны труда.
2. Ознакомиться с теоретической частью электронного учебника.
3. Оформить результаты в виде таблицы.
Бланк выполнения задания 12
Форма для выполнения задания
№ п/п
|
Наименование инновационного технического решения
|
Описание документа источника
|
Сведения об авторах и организации
|
Описание сущности инновационного решения
|
Результаты анализа достоинств и недостатков
|
1
|
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
|
|
3
|
|
|
|
|
|
4
|
|
|
|
|
|
5
|
|
|
|
|
|
Образец выполнения задания 12
№ п/п
|
Наименование инновационного технического решения
|
Описание документа источника
|
Сведения об авторах и организации
|
Описание сущности инновационного решения
|
Результаты анализа достоинств и недостатков
|
1
|
Многоспектральный интерференционный светофильтр для защиты от лазерного излучения
|
Патент РФ
№ 2504805
(опубликован
20.01.2014)
|
Авторы:
Муранова Г.А. (RU), Круглов Б.М. (RU), Михайлов А.В. (RU)
Патентообладатель:
Открытое акционерное общество «Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова» (RU)
|
Для решения поставленной перед нами задачи требуется повышение прозрачности оптических систем как с длинноволновой, так и с коротковолновой стороны от полосы высокого отражения для всех границ перехода от уровня высокой прозрачности к низкой.
Предложенное покрытие отличается от известных тем, что состоит из композиции трех различных элементов, обеспечивающих заданную спектральную характеристику покрытия в целом. Поставленная цель достигается тем, что каждый из трех элементов оптимизируется по своей структуре таким образом, чтобы получить оптическую плотность не менее трех в спектральных областях 380–460 нм, 510–540 нм и 635–740 нм соответственно, при максимальном пропускании в спектральных областях 470–505 нм и 545–620 нм для сохранения цветопередачи.
Для повышения прозрачности фильтра в коротковолновой и длинноволновой области спектра от полосы высокого отражения 510–540 нм при блокировании лазерного излучения длиной волны 532 нм в основную конструкцию введены дополнительные слои на границе фильтр-подложки и фильтр-воздуха.
В соответствии с расчетными данными в производственных условиях были изготовлены опытные партии фильтров. В качестве слоев с высоким показателем преломления (В) использовался оксид циркония. В качестве слоев со средним показателем преломления (С) использовался оксид иттрия. В качестве слоев с низким показателем преломления (Н) использовался кварц. В качестве подложек использовалось очковое оптически прозрачное стекло. Для изготовления опытных образцов покрытий использовалась вакуумная установка A-700QE фирмы «Leubold-Heraus». Технологический процесс изготовления зеркал стандартный и состоит из очистки подложек перед нанесением покрытия, в прогреве подложек и последовательному нанесению слоев в соответствии с расчетом. Для нанесения слоев использовались электронно-лучевые испарители. Контроль толщины слоев проводился по пропусканию спектрофотометрическим методом. Для получения максимальной точности заранее рассчитывались схемы контроля. Давление остаточных газов в камере нанесения покрытия составляло 2÷5·10–5 мм. рт. ст. Температура нагрева подложек 180–220 °C. Скорость нанесения слоев ZrO2 составляла 17 Å/мин, скорость нанесения слоев Y2O3 – 20 Å/сек, скорость конденсации слоев SiO2 была равна 25 Å/мин. Выбранные режимы испарения оптимальны с точки зрения получения наиболее стабильных и воспроизводимых оптических характеристик формируемых оптических систем.
Полоса зоны отражения в видимой области спектра 0,06–0,08, что близко к расчетным значениям. Оптическая плотность на лазерных длинах волн рассчитывалась по спектрам пропускания, измеренным на спектрофотометре СФ8 с растяжкой шкалы, и составляет величину D > 3 для лазерных длин волн 405, 445, 532 и 650 нм. Среднее значение пропускания в области 470–505 нм составляет 70,4 %, в области 540–620 нм – 80,5 %. Визуальное пропускание экспериментальных образцов на 5–8 % меньше расчетных значений и составляет в среднем 54 % для стандартного источника. Разработанная конструкция обеспечила получение заданных технических характеристик, и на ее основе может быть организовано массовое производство изделия
|
Известна конструкция светофильтра из чередующихся слоев с высоким и низким показателем преломления при отношении оптических толщин, равном пяти (авторское свидетельство № 381055 от 15.05.1973). Такое выполнение светофильтра обеспечивает избирательное отражение в нескольких участках спектра, например в области 0,53; 0,69 и 1,06 мкм, при сохранении прозрачности вне указанных участков. Конструкция фильтра П(5ВН)к∙5В, где символом П обозначена подложка; В и Н – четвертьволновые пленки с высоким и низким показателями преломления; к – параметр кратности, определяющий общее число слоев в системе.
Однако этот светофильтр не обладает достаточной оптической плотностью (D). На длине волны 0,53 мкм D практически в одной точке равно единице. Кроме того, фильтр имеет низкую механическую прочность, так как при большой разнице в толщине соседних слоев создаются слишком высокие внутренние напряжения. Такие фильтры подлежат обязательной склейке сразу после изготовления.
Известны системы диэлектрических зеркал с повышенной избирательной способностью на основе слоев неравной оптической толщины, причем это неравенство изменяется от слоя к слою по заданной программе. Например, П(0,07В–1,93Н–0,09В–1,91Н–0,12В– 1,88Н…0,07В). Однако такие системы сложны в изготовлении, так как содержат очень тонкие слои, толщину которых не удается проконтролировать с необходимой точностью в видимой части спектра. Такие покрытия могут использоваться для далекой инфракрасной области спектра.
Известны также системы из чередующихся слоев равной оптической толщины из трех различных материалов. Избирательная способность систем может составлять 0,08–0,16. Условное обозначение таких систем П(ВСNНС)к, П(НСNВС)к и т. п., где N – целое число, обозначающее толщину следующего за ним слоя в четвертях длины волны, С – четвертьволновая пленка со средним значением показателя преломления. Однако такие системы имеют низкую оптическую плотность и дополнительные полосы отражения в зоне прозрачности.
Известны различные конструкции покрытий, использующиеся для уменьшения осцилляции и повышения пропускания в рабочей области прозрачности, с условием сохранения области высокого отражения. Для получения максимально возможной прозрачности с длинноволновой стороны от полосы отражения обычно используются конструкции П(0,5ВН0,5В)к или П(0,5НВ0,5Н)к. Для получения максимальной прозрачности с коротковолновой стороны от полосы отражения используются конструкции П(ВН)кВ0,5Н
|
2
|
Интерференционный светофильтр с перестраиваемой полосой пропускания
|
Патент РФ
№ 2515134
(опубликован
10.05.2014)
|
Авторы:
Чесноков В.В. (RU), Чесноков Д.В. (RU), Михайлова Д.С. (RU), Сырнева А.С. (RU)
Патентообладатель:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирская государственная геодезическая академия» (ФГБОУ ВПО «СГГА») (RU)
|
Задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание оптического фильтра, обладающего узкой спектральной полосой пропускания и одновременно широкой свободной спектральной областью.
Задача решается так: в интерференционном многолучевом светофильтре, содержащем плоскую прозрачную пластину с тонкопленочным прозрачным покрытием одной ее поверхности и оптическую призму ввода излучения, в соответствии с изобретением, оптическая призма закреплена плоской гранью на тонкопленочном покрытии вблизи конца пластины, причем показатели преломления призмы и пленки больше показателя преломления пластины.
Предлагается также вариант интерференционного многолучевого светофильтра, содержащий плоскую прозрачную пластину с тонкопленочным прозрачным покрытием одной ее поверхности, в котором в соответствии с изобретением один конец пластины скошен под острым углом к поверхности тонкопленочного покрытия, причем показатель преломления пленки больше показателя преломления пластины, тогда как излучение вводится в пленку через скошенный конец пластины.
Предлагается также: введенное в прозрачную пленку излучение распространяется в ней под углом к поверхности пленки, граничащей с пластиной, меньшим угла полного внутреннего отражения, но большим угла полного внутреннего отражения второй поверхности пластины.
Предлагается также: удаленный от места ввода излучения конец пластины выполнен в виде цилиндрической или сферической линзы
|
В качестве прототипа взят интерференционный многолучевой интерферометр Люммера – Герке (Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1970. 856 с). Интерферометр представляет собой длинную плоскопараллельную пластинку из стекла или кристаллического кварца. Пучок света от источника, лежащего на продольной оси пластинки, входит в нее через призму, укрепленную на одном из концов пластинки, и падает на внутреннюю поверхность последней под углом, немного меньшим угла полного внутреннего отражения. Траектория пучка внутри пластинки представляет собой ломаную линию; из пластинки выходит с обеих ее сторон ряд световых пучков, начинающихся в местах падения пучка пластины изнутри на ее внешнюю сторону. Так как угол падения луча на внутреннюю поверхность ненамного меньше угла полного внутреннего отражения, лучи преломляются на граничной поверхности и выходят в воздушную среду под скользящими углами к поверхности. Отраженные от поверхности внутрь лучи продолжают распространяться по пластине, подобно распространению света в световоде. Вышедшие из пластины лучи собираются линзой и образуют интерференционную картину в ее фокальной плоскости. В связи с большим количеством интерферирующих лучей разрешающая способность интерферометра очень высокая.
Недостатком прототипа является малая свободная спектральная область, что объясняется большим отношением толщины пластины к длине волны света и высокими порядками интерференции света
|
3
|
Составной интерференционный фильтр с изменяемым пропусканием
|
Патент РФ
№ 2512089
(опубликован
10.04.2014)
|
Авторы:
Ли Хайме Антонио (US), Хаббард Коби Ли (US)
Патентообладатель:
СиПиФИЛМЗ, ИНК (US)
|
Составной интерференционный фильтр, включающий:
первый полосно-пропускающий интерференционный фильтр, содержащий первый диэлектрический слой, расположенный между двумя отражающими слоями, при этом указанный первый полосно-пропускающий интерференционный фильтр имеет полосу пропускания, центрированную на заданной длине волны и при заданном угле, и имеет первое смещение полосы пропускания;
второй полосно-пропускающий интерференционный фильтр, содержащий второй диэлектрический слой, расположенный между двумя отражающими слоями, при этом второй полосно-пропускающий интерференционный фильтр имеет полосу пропускания, центрированную на заданной длине волны и при заданном угле, и имеет второе смещение полосы пропускания, отличное от первого смещения полосы пропускания;
разделительную прокладку, расположенную между указанными первым и вторым полосно-пропускающими интерференционными фильтрами, при этом отличие между первым смещением полосы пропускания и вторым смещением полосы пропускания приводит к уменьшению количества видимого света, пропускаемого через указанный составной интерференционный фильтр под углом 45° к указанному заданному углу, по отношению к количеству видимого света, пропускаемого под заданным углом через указанный составной интерференционный фильтр
|
Благодаря наличию большого количества диэлектрических соединений, из которых можно выбрать нужное, а также благодаря возможности контролировать размеры различных компонентов с высокой точностью можно изготовлять такие полосовые интерференционные фильтры, которые бы пропускали свет в широком диапазоне полос по всему спектру видимого света.
В настоящее время данная область техники нуждается в новых видах фильтров, преимуществом которых было бы получение полезных фильтрующих эффектов за счет использования оптических свойств традиционных интерференционных фильтров.
Устройства, отфильтровывающие свет с выбранной длиной волны, хорошо известны и применяются уже много лет. В типичном случае свет из источника белого света или свет, содержащий компоненты с длинами волн из спектра видимого света, фильтруют таким образом, чтобы проходили только нужные длины волн. Среди различных традиционных фильтров, обычно применяющихся в качестве светофильтров, можно назвать абсорбционные светофильтры и интерференционные светофильтры.
В одном типе интерференционных фильтров применяется диэлектрический слой, который располагают между двумя очень тонкими слоями отражающего материала. Полученный в результате фильтр пропускает свет в пределах некоторой полосы видимого спектра. Однако диапазон длин волн пропускаемого света не является постоянным для всех углов падения. В типичном случае полоса пропускания будет смещаться с изменением угла падения. Следовательно, видимый цвет проходящего света будет изменяться с изменением угла зрения наблюдателя. Длина волны пропускаемого света и величина смещения полосы пропускания непосредственно зависят от толщины диэлектрического слоя и показателя преломления этого диэлектрического материала.
Благодаря наличию большого количества диэлектрических соединений, из которых можно выбрать нужное, а также благодаря возможности контролировать размеры различных компонентов с высокой точностью можно изготовлять такие полосовые интерференционные фильтры, которые пропускали бы свет в широком диапазоне полос по всему спектру видимого света.
В настоящее время данная область техники нуждается в новых видах фильтров, преимуществом которых было бы предоставление полезных фильтрующих эффектов за счет использования оптических свойств традиционных интерференционных фильтров
| |
|
|
Скачать 280 Kb.