Метрология и стандартизация / Rossiyskaya metrologicheskaya entsiklopediya. Tom 1 (Okrepilov) 2015

Использование эталона ГЭТ 206-2013 позволит обеспечить метрологические условия для расширения диапазона измерения оптической плотности при радиографическом неразрушающем контроле сварных соеди- ненийдо6,0–6,3 Бпривыявлениидефектов, непроваров и трещин в сварных соединениях и в отливках сложной формы, что будет способствовать выявлению особо опасных дефектов типа трещин и непроваров, наличие которых недопустимо в деталях и оборудовании в перечисленных отраслях промышленности.

Литература

1. Гороховский Ю. Н., Левенберг Т. М. Общая сенсито-

метрия. Теория и практика, М., 1963;

2.ЗАО НПЦ «Молния». Опыт работы по диагностике

иэкспертизе промышленной безопасности на объектах магистральных газопроводов. 2011г.

3.ГОСТ 8.588-2006 Государственная поверочная схема для средств измерений оптической плотности материалов.

4.ГОСТ Р ИСО 9236-1 Сенситометрия систем экран/ пленкадлямедицинскойрентгенографии. Часть1. Определениеформыхарактеристическойкривой, чувствительности

исреднего градиента.

5.ИСО 5-2: 2009 Технология фотографии и графики. Денситометрия. Геометрические условия для измерения плотности пропускания.

6.ИСО 5-3: 2009 Технология фотографии и графики. Денситометрия. Спектральные условия.

7.Эталонныеобразцыдиффузнойвизуальнойступенчатойплотностипропусканиянафотоирентгеновскойпленке SRM 1001 и SRM 1008. НИСТ Специальные публикации

260-135(1998).

8.БухрЕ., БергманД. Измерениедиффузныхоптических плотностей. Часть II: Немецкие эталонные денситометры. The Journal of imaging science and technology 1999, vol. 43, no4, pp. 382-387.

9.Суханов В.Л., Забродский В.В., Аруев П.Н. и др.

Исследование характеристик фотоприемного устройства для денситометрического комплекса // Фотоника, № 1, 2014.

В.Л. Лясковский

Государственныйпервичныйэталонвключаетвсебя комплекс следующих средств измерений:

–эталонные меры вершинной рефракции очковой оптики для диоптриметров в виде набора сферических линз разного радиуса кривизны (Эталонные меры для диоптриметров, набор № Д001);

–эталонныемерыпризматическогодействияочковой оптикидлядиоптриметровввиденаборапризмсразным углом при вершине (Эталонные меры для диоптриметров, набор № Д001);

–эталонные меры вершинной рефракции для авторефрактометров в виде набора плоско-выпуклых линз разной толщины (Эталонные меры для авторефрактометров, набор № А001);

–компараторы в виде автоматического линзметра

LM-500 фирмы «Nidek» (s/n 404484), диоптриметра проекционногоДП-02 (№961019) иавторефкератометра

HRK-7000 фирмы «Huvitz» (s/n 7HK00012K0187);

–цифроваяметеостанциядляизмеренияпараметров окружающей среды – измеритель параметров микроклимата «Метеоскоп» №75810;

–система сбора и обработки измерительной информации на базе персональной ЭВМ (s/n 584029-251).

Эталонные меры вершинной рефракции для ди-

оптриметров представляют собой набор сферических линз, изготовленныхизоднородногопрозрачногостекла (крона) споказателемпреломленияnd = 1,523 ± 0,002, или ne = 1,525 ± 0,002 без пузырьков и свилей на площади, ограниченной окружностью радиусом 4 мм от центра светового диаметра. Световой диаметр линз – не менее

15 мм ( рис. 1).

Длина волны, на которой рассчитана единица вершинной рефракции, взята из набора рекомендованных в ИСО 7944 эталонных длин волн – зеленая линия ртути(е-линия) (λе = 546,07 нм) илижелтая линиягелия

(d-линия) (λd = 587,56 нм).

Линзы имеют защитные крепления – когда линзы правильно размещены в держателе, ничто не мешает работе диоптриметра.

Эталонные меры (сферические линзы) из набора имеют следующие номинальные значения задней вершинной рефракции:

–25 D, –20 D, –15 D, –10 D, –5 D, +5 D, +10 D, +15 D, +20 D, +25 D.

Рис. 1. Эталонные меры вершинной рефракции для диоптриметров

где rf – радиус кривизны передней поверхности; rb – радиус кривизны задней поверхности;

t – толщина линзы по центру;

n – показатель преломления материала линзы на опорной длине волны.

Измеряя перечисленные выше параметры очковой линзы, можно по формуле (1) вычислить величину вершинной рефракции.

Восновусозданияэталонныхмервершиннойрефракции, предназначенныхдляхраненияипередачиединицы заднейвершиннойрефракцииофтальмологическимавто-

Зарубежные аналоги

В национальной физической лаборатории ВеликобританииNPL естьдверабочиегруппы, которыеобеспечиваютединствоизмеренийпараметровочковойоптики. Одна группа занимается калибровкой диоптриметров с помощью наборов эталонных очковых линз, а другая – осуществляет измерения самих этих эталонных линз с помощьюавтоматизированныхинтерферометров. Вэтой лаборатории разработаны эталонные линзы с заданной оптической силой (reference lenses) со следующими характеристиками:

Принцип действия

ПроцессвоспроизведенияипередачивГЭТ28-2013 заключается в последовательной подаче электрической мощностивобмоткузамещения, затемоптическоймощностивприемнуюполостьрабочегоприемникаивновь электрической мощностивобмоткузамещения сначала нарабочийприемникПИ-15, азатемповторенияэтойже последовательностидействийдляповеряемогосредства измерений. Приемник-свидетель измеряет изменение мощностилазерногоизлучениявтечениевсейпроцедурывоспроизведенияединицысреднеймощностиипередачи ее. В процессе воспроизведения единицы средней мощности лазерного излучения по измеренным выходным сигналам эталонного первичного измерительного преобразователя (ЭПИП) и измеренной электрической мощностизамещенияопределяетсямощностьлазерного излучения РОПТ из соотношения:

где: Кэ– коэффициент эквивалентности замещения оптической мощности электрической ЭИП; Pэ – значение электрической мощности, выделяемой в обмотке замещения; VОПТ– выходнойсигнализмерительногопреобразователя при подаче в него оптической мощности; VЭЛ– выходнойсигнализмерительногопреобразователя при подаче в его обмотку замещения электрической мощности; γ – коэффициент, характеризующийскорость дрейфа эталонного измерительного преобразователя и системыизмерений; АЭЛ – коэффициентпреобразования измерительногопреобразователяприподачевегообмотку замещения электрической мощности; tОПТ – момент времени, в который осуществляется подача оптической мощности; tЭЛ – моментвремени, вкоторыйосуществля-

етсяподачаэлектрическоймощностизамещения; VH – начальное значение выходного сигнала измерительного преобразователя.

Оптическая мощность PоптCИ на входе поверяемого средства измерений рассчитывается из соотношения:

P' ЭК

P СИ= P опт . (2)

опт оптPоптЭК

Значения величин, входящих в соотношения (1) и (2), определяются в результате обработки большого количества информативных данных с использованием в схеме эталонной установки контрольного канала для относительных измерений нестабильности мощности излучения лазера.

СтруктурнаясхемаоптическойсистемыГЭТ28-2013 представлена на рис. 1.

Во время проведения измерений на длинах волн 0,532 и 1,064 мкм используется один и тот же оптический тракт (рис. 1). Излучение отражается от поворотного зеркала 20 и попадает на фокусирующую линзу 17 и потом на плоскопараллельную пластину 19, часть излучения проходит дальше, часть отразится на вход приемника 8, выступающего в качестве приемника-свидетеля для контроля нестабильности лазерного излучения. После плоско-параллельной пластины излучение попадает на вход измерительного преобразователя ЭПИП.

При измерениях на длине волны 10,6 мкм в оптическую систему вводится подвижка 13 с оптикой 18 и поворотным зеркалом 20, далее излучение попадает на плоскопараллельную пластину 19, часть излучения проходит дальше, часть отражается на вход приемника 8, выступающего в качестве приемника-свидетеля для контроля нестабильности лазерного излучения. После плоско-параллельной пластины излучение попадает на вход измерительного преобразователя ЭПИП.

Рис. 2. Государственный первичный эталон единицы средней мощности лазерного излучения

помощи контроллера 14, который подсоединен к персональному компьютеру при помощи USB-интерфейса, и управляющей программы.

В режиме воспроизведения и передачи единицы мощности лазерного излучения с участием полупроводниковыхлазеров4 или5, выбираетсяконкретнаядлина волнылазерногоизлучения. Вуправляющейпрограмме для высокоточных подвижек задается фиксированное значение шагов для установки подвижки в положение, когдаизлучениевыбранноголазераполностьюпопадает

вприемное окно ЭПИП. После юстировки системы с выбранной длиной волны полупроводникового лазера в управляющей программе запускается режим воспроизведения единицы мощности лазерного излучения.

При измерениях на всех длинах волн сигналы с термобатареи и обмотки электрического замещения поступают на вход мультиметра Keithley 2002, далее сигналы по GPIB интерфейсу поступают на вход персонального компьютерадлядальнейшейобработки. Послеизмерения мощности лазерного излучения с помощью ЭПИП на его место помещается измерительный преобразователь, которомупередаетсяединицамощности. Лазерныйпучок фокусируется в центр приемного элемента.

Всеизмерения, каксизмерительногопреобразователя ПИ-15, так и с поверяемого приемника, производятся

вавтоматическом режиме при помощи персонального компьютера по разработанной программе.

Метрологические и технические характеристики, состав эталона

МетрологическиехарактеристикиГЭТ28-2013 представлены в таблице 1.

Общий вид ГЭТ 28-2013 представлен на рис. 2. Государственный первичный эталон состоит из

комплекса следующих технических средств и вспомогательных устройств:

аппаратура передачи размера единицы:

–лазер на длине волны 0,532 мкм, Verdi V8;

–лазер на длине волны 1,064 мкм, COMPASS 10644000М;

–лазер на длине волны 10,6 мкм, GEM Select 50;

–полупроводниковыйлазернадлиневолны0,912 мкм, EMHO-910-3CS;

–полупроводниковыйлазернадлиневолны1,053 мкм, EMS-1060-50;

–фокусирующая и разводящая оптика, б/н;

аппаратураизмеренийсреднеймощностилазерного

излучения:

–эталонный первичный измерительный преобразователь ПИ-15;

–мультиметр Кeithley 2002;

–нановольтметр постоянного напряжения В2-39;

–блок подачи электрической мощности Agilent 6612C;

система управления эталоном:

–блок управления и калибровки;

–блок калибровки;

–персональный компьютер;

–высокоточная подвижка OWIS LIMES170-600- HiSM;

–высокоточная подвижка OWIS LTM60-150-HSM;

–высокоточная подвижка OWIS LTM60-100-HSM;

стол оптический OWIS.

Назначение и область применения

ГЭТ 28-2013 обеспечивает как воспроизведение и передачу единицы средней мощности лазерного излучения в диапазоне от 5·10-3 до 2 Вт на длинах волн: 0,532; 0,912; 1,053; 1,064 и 10,6 мкм соподчиненным по ГОСТ 8.275-2007 [1] эталонным средствам измерений с высокой точностью, так и реализацию и единство измерений единицы средней мощности и энергии лазерного излучения в спектральном диапазоне от 0,3 до 12 мкм.

Сегоднялазернаятехникаиспользуетсяпрактически вовсехсферахчеловеческойдеятельности. Этомедицина и военная техника, наука и производство и многие другие отрасли. Диапазон мощностей распространяется от уровней счета фотонов до мегаватт, спектральный диапазоноткороткогоультрафиолетадосубмиллиметрового диапазона. Бурное развитие лазерной техники в свою очередьнакладываеттребованияпоточностикрабочим средствамизмерений, парккоторыхнасегодняшнийдень представленнанашемрынкекакзарубежнымифирмами, так и отечественными производителями.

Интенсивноеразвитиелазерныхтехнологийпривело ккачественномупрорывувобластиполупроводниковых лазеров. Работы по физике двойных гетероструктур послужили мощным толчком для создания полупроводниковых лазеров на квантоворазмерных структурах, а именно: на квантовых ямах и квантовых точках.

Государственныйпервичныйэталонединицысредней мощности лазерного излучения ГЭТ 28-2013 позволяет решать актуальные проблемы метрологического обеспеченияединстваизмеренийоптическиххарактеристик полупроводниковых лазеров и лазерных диодов, характерной особенностью которых является большая расходимость излучения и достаточно высокая нестабильностьвыходногоизлучениядо7 %, чтосоздаетбольшие проблемы при измерении энергетических параметров.

Международное сотрудничество. Сличения

В2013 г. былидобавленытристрокивтаблицукалибровочных и измерительных возможностей (Calibration and Measurement Capabilities) насайтеМеждународного бюро мер и весов по чувствительности и мощности лазерного излучения от ФГУП «ВНИИОФИ».

Строки в СМС-таблицах появились благодаря завершению дополнительных сличений с участием ГЭТ 28-2013, которые проходили в период с 2009 по 2012 гг. Эти сличения были зарегистрированы в КООМЕТ

17.03.2009 № 33-7/285 под порядковым номером 461/ RU/09. Название темы: «Сличения эталонов единиц средней мощности лазерного излучения на длинах волн 0,532, 1,064 и 10,6 мкм». Партнерами были: Россия, ФГУП «ВНИИОФИ», и Германия, PTB. Информация

осличениях размещена на сайте Интернационального бюро мер и весов.

В2013 г. начаты новые дополнительные сличения с участием ГЭТ 28-2013, они зарегистрированы в

КООМЕТ 29.03.2013 №401-04/124 под порядковым номером 599/RU/13. Название темы: «Сличения эталонов единицы средней мощности лазерного излучения на длинахволн0,532; 1,064 и10,6 мкм». Партнеры: Россия, ФГУП «ВНИИОФИ», пилот, и США, NIST. Информация о сличениях размещена на сайте Евро-Азиатского сотрудничества государственных метрологических учреждений КООМЕТ www.coomet.org. 23 июля 2013 г.

дополнительные сличения 599/RU/13 были зарегистрированывМеждународномбюромеривесов(МБМВ) под идентификационным номером COOMET.PR-S7.

Литература

1. ГОСТ 8.275-2007 «Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений средней мощности лазерного излучения и энергии импульсного лазерного излучения в диапазоне длин волн от 0,3 до 12,0 мкм».

А.А. Либерман

Принцип действия

Дляизмерениякомплексногопоказателяпреломления используются три типа приборов:

–спектрофотометры, включая спектрофотометры НПВО;

–спектральные рефлектометры;

–спектральные и многоугловые эллипсометры. Спектральная эллипсометрия обладает наивысшей

точностьюизмеренийпоказателяпреломления. Поэтому Государственный первичный эталон единиц комплексного показателя преломления ГЭТ 203-2012 создан на базе спектрального эллипсометра с вращающимся компенсатором. Измерение комплексного показателя преломления (его составляющих n и k) выполняется с помощьюспектральногоэллипсометрачерезизмерения эллипсометрическихуглов. Используютсякакстандарт-

ные модели «Metal Substrates», «Absorbing Thin Films (B-Spline)», так и собственные модели в зависимости от типаподложки(сапфир, ситалл, кремний). Дляпередачи размераединицизготовленыэталонныемерыкомплексногопоказателяпреломленияоднослойныеимногослойные в виде плоских супергладких подложек с пленками различной толщины из разных металлов, полупроводников и диэлектриков, а также массивные заготовки из кремния и других материалов. Для контроля качества мер используются профилометр интерференционный компьютерный (плоскостность) и автоматизированный интерференционный микроскоп (шероховатость).

Метрологические и технические характеристики, состав эталона

Диапазонзначенийкомплексногопоказателяпреломления, n = n − ik, вкоторомвоспроизводятсяединицы, составляет:

–длядействительной частип (показатель преломле-

ния) от 0,5 до 5,0;

–для мнимой части k (главный показатель поглоще-

ния) от 0,01 до 8,0.

Государственный первичный эталон обеспечивает воспроизведение единиц со средним квадратическим отклонением результата измерений, не превышающим 0,001 для действительной части п и 0,002 для мнимой части k при 50 независимых измерениях.

Неисключенная систематическая погрешность не превышает 0,0007 для действительной части п и 0,0004 для мнимой части k.

Стандартная неопределенность:

оцененная по типу А – uA (n) = 0, 001, uA (k) = 0; оцененная по типу В – uB (n) = 0, 0007 , uB (k) = 0, 0004; Суммарная стандартная неопределенность:

uС (n) = 0, 001, uC (k) = 0,002.

Расширенная неопределенность при коэффициенте охвата К =2:

UP (n) = 0,002 , UP (k) = 0,004.

Государственныйпервичныйэталонсостоит(рис. 1):

–из цифрового спектрального эллипсометра;

–эталонных мер комплексного показателя преломления однослойных и многослойных в виде плоских супергладкихподложекспленкамиразличнойтолщины изразныхметаллов, полупроводниковидиэлектриков, а такжемассивныхзаготовокизкремнияидругихматериалов – для контроля стабильности эталона;

–интерференционного компьютерного профилометра для контроля плоскостности рабочей поверхности эталонных мер;

–автоматизированногоинтерференционногомикроскопа для контроля параметров шероховатости супергладких рабочей поверхности эталонных мер;

–цифровойметеостанциидляизмеренияпараметров окружающей среды;

–системы сбора иобработки измерительной информации на базе персональной ЭВМ.

Назначение и область применения

Измеренияоптическихпостоянныхn иk тонкопленочныхструктур, представляющихсобойкомбинациитонких металлических, диэлектрических и полупроводниковых слоев (пленок) на поверхности полупроводникового кристалла или изолятора, необходимы в микроэлектронике. Контроль технологических параметров (толщина, композиция состава, величина шероховатости) в полупроводниковой наноэлектронике, в рентгеновской оптике, оптике интерференционныхпокрытий, включающихслоиметаллов. Комплексный показатель преломления необходимо измерятьиучитыватьприинтерференционныхизмерениях высотырельефаи/илитолщинывнанометровомдиапазоне.

Основныеобластиприменения– микроэлектроника, физика твердого тела, физика поверхности, материаловедение, технология оптических покрытий, химия полимеров и электрохимия, биология, медицина.

Г.Н. Вишняков

Описание вида измерений

Для обеспечения единства измерений в области спектрорадиометрии источников экстремального ультрафиолета (ЭУФ), вакуумного ультрафиолета (ВУФ), ультрафиолета (УФ), видимого и инфракрасного (ИК) излучения с высоким пространственным и угловым распределением на основе синхротронного излучения электронных накопительных колец и импульсного ускорителя электронов в сильном магнитном поле используется Государственный первичный эталон единиц спектральной плотности энергетической яркости, спектральной плотности потока излучения, спектральной плотностиэнергетическойосвещенности, спектральной плотности силы излучения, спектральной плотности потокаизлучения, потокаисилыизлучениявдиапазоне

длин волн 0,001–1,600 мкм ГЭТ 84-2012.

Использованиеэталонапроизводитсявсоответствии с современными требованиями науки, производства и в соответствии с международным уровнем современной радиометриидляметрологическогообеспеченияработпо развитию нанотехнологий, плазменных энергетических установок, космическойимедицинскойтехники, атакже по контролю характеристик твердотельных светодиодныхизлучателей, бактерицидныхоблучателей, соляриев и солнечных имитаторов.

Введение и краткие исторические сведения

Широкое применение новых источников излучения в современной технике привело к созданию в ведущих

метрологических центрах специального направления спектрорадиометрии излучения, основанной на использовании эталонных источников синхротронного излучения для калибровки излучателей, спектрорадиометров и дозиметров. Развитие спектрорадиометрии синхротронного излучения в диапазоне длин волн 1–1600 нм связано с задачами контроля характеристик твердотельных излучателей, диагностики плазмы, мониторинга солнечной активности, исследования процессов фотоионизации в верхних слоях атмосферы, создания систем локации плазменных объектов, работами по нанофотолитографии, ставшей одним из наиболее перспективных направлений наноэлектроники. Спектрорадиометрия синхротронного излучения в диапазоне длин волн 1–1600 нм особенно широко используется для фундаментальных медико-биологи- ческих исследований по цитологии, иммунологии и онкологии, для фототерапии, контроля эффективности бактерицидных облучателей и соляриев, создания солнечных имитаторов, контроля безопасности условий труда. Область экстремального ультрафиолета 1–40 нм сталадоступнадляширокихисследованийвпоследние десятилетиявследствиебольшихусилий, направленных на преодоление трудностей, характерных для этого диапазона. Эти трудности связаны в первую очередь с низкойэффективностьюотражающихпокрытийзеркал и дифракционных решеток, необходимостью проведения юстировок оптических систем в условиях вакуума, отсутствием прозрачных материалов для изготовления оконисточниковиприемниковизлучения, деградацией элементов спектральных и поляризационных приборов под действием струи эрозионной плазмы, сопровождающей излучение открытых источников вакуумного ультрафиолета. Эталоннымиисточникамисинхротронного излучения являются электронные накопительные кольца и синхротроны. В последние годы в национальных метрологических институтах проводится реализация нового подхода, основанного на использовании одноэлектронногорежимавсовременныхциклических ускорителях и высокочувствительных охлаждаемых ПЗС-матриц с поверхностными наноструктурами для спектрорадиометрии. Этот подход обеспечивает повышение точности воспроизведения и передачи единиц УФ спектрорадиометрии, так как позволяет связать характеристики синхротронного излучения циклических ускорителей с фундаментальными физическими константами. ВведущихметрологическихцентрахРТВ (Германия) иNIST (США) работыпометрологическому обеспечению наноэлектроники, диагностики термоядернойплазмы, космическогомониторингасолнечной активности являются одним из главных направлений оптической радиометрии и проводятся с использованием современных электронных накопительных колец

MLS, BESSY-II и SURF-III, NSRS. При этом основные задачи спектрорадиометрии связаны с необходимостью создания методов и средств передачи единицы энергетической яркости с высоким пространственным разрешением, полученияинформацииораспределении энергетической яркости, создания методов формирования высокоэффективных отражающих покрытий и зеркал для выделения спектральных диапазонов.

Методы диагностики плазмы, основанные на анализе спектрозональных изображений плазменных объектов, требуют абсолютной калибровки компаратора, включающего систему формирования изображения

ипозиционно чувствительный детектор с зарядовой связью, в единицах энергетической яркости и силы излучения. В ультрафиолетовом диапазоне использование ПЗС-матриц ограничено непрозрачностью проводящих поликристаллическихзатворовизлучениясдлинойволны короче 400 нм. В области ближнего и вакуумного, в том числе экстремального ультрафиолета применяются ПЗС-матрицы с обратной экспозицией. Изображение излучающей области формируется на обратной стороне параллельного регистра, не имеющей затворов. ПЗСматрицасобратнойзасветкойпозволяетболеечемвдвое увеличитьэффективнуюпередачузарядовпосравнению с прямым освещением в диапазоне от экстремального ультрафиолетового излучения до ближнего инфракрасного излучения.

Важной областью, определяющей необходимость расширения рабочего спектрального диапазона в область, является диагностика температуры и концентрации плазмы. Многолетние усилия по достижению параметровплазмы, соответствующихусловиямтермоядерного синтеза привели к международному соглашениюпосозданиютермоядерногореактораиактивизации национальныхэнергетическихтермоядерныхпрограмм. При создании термоядерных установок Россия играет ключевую роль ввиду большого опыта создания реакторов и проведения работ по диагностике плазмы. Возросшая роль диагностики плазмы в энергетических программахтакжеприводиткактивизацииспектрорадиометрии в диапазоне длин волн 1–40 нм, как основного инструмента для контроля состава, концентрации и температуры плазмы.

Широкое использование светодиодов в различных отрасляхнародногохозяйстватребуетразвитияспектрорадиометрии синхротронного излучения в видимую и ближнююинфракраснуюобластивдиапазонедлинволн 0,4–1,6 мкм. Метрологическое обеспечение является одной из основных сфер развития современной светодиодной промышленности. Знание полного комплекса параметровихарактеристик светодиодногоустройства позволяетпрогнозироватьэксплуатациюнадлительное время, оптимизироватьконструкции, улучшатьтепловые характеристики, повышать энергетическую эффективность и обеспечивать производство конкурентоспособных изделий.

При этом метрологическая база требует наличия современныхвысокоточныхсредствизмерений, аттестованныхвсоответствии смеждународнымитребованиями. Определение соответствия параметров и характеристик светодиодов включает измерение спектральных

иугловых характеристик излучения, вольт-амперных характеристик, электрическоймощностисветодиодапри заданном номинальном рабочем токе, вольт-яркостных характеристик и энергетической эффективности.

Развитие методов спектрорадиометрии с использованием синхротронного излучения также связано с необходимостью контроля пороговых характеристик ПЗС-матрицУФ, видимогоиИК-диапазоновспектрапри

построении изображений слабоконтрастных объектов с высоким пространственным разрешением.

Назначение и состав эталона

Государственныйпервичныйэталонединицспектральной плотности энергетической яркости, спектральной плотности потока излучения, спектральной плотности энергетической освещенности, спектральной плотности силыизлучения, потокаисилыизлучениявдиапазонедлин волн0,001–1,600 мкмпредназначендлявоспроизведенияи передачиуказанныхединицрабочимсредствамизмерений

спомощьювторичных, ирабочихэталоноввсоответствии

сГосударственнойповерочнойсхемойГОСТ8.197-2013. Государственный первичный эталон включает:

–электронный синхротрон с сильным магнитным полем 10 Тл, энергией электронов 50 МэВ с каналом синхротронного излучения;

–канал синхротронного излучения электронного накопительного кольца с энергией электронов 450 МэВ;

–канал синхротронного излучения электронного накопительного кольца с энергией электронов 2,5 ГэВ;

–комплектизмерительнойивспомогательнойаппаратурыдляизмеренийэнергииичислаускоренныхчастиц;

–комплект спектральных компараторов и зеркал;

–комплектприемниковизлучениянаосновефотодиодов с многослойными наноструктурами, радиометров, спектрорадиометров, ПЗС-камер, фотоумножителей и вторичных электронных умножителей;

–гониометр и интегрирующая сфера;

–компаратор силы излучения;

–комплектизлучателейнаосновесветодиодовссистемой температурной стабилизации потока излучения;

–система регистрации и обработки сигналов и изображений;

–вакуумная система, включающая турбомолекулярный и магниторазрядные наносы.

Принцип построения

Принцип построения Государственного первичного эталонаоснованнаиспользованииклассическойтеории синхротронногоизлучения, позволяющейсвязатьхарактеристикисинхротронногоизлученияциклическихускорителейсфундаментальнымифизическимиконстантами: зарядом, массой электрона и скоростью света.

Нарис. 1 представленобщийвидгенератораимпульсов тока электронного синхротрона с сильным магнитным полем 10 Тл, энергией электронов 50 МэВ.

Преимущества использования электронных накопительныхколецдлярадиометриисвязаныснепрерывным характеромсинхротронногоизлучения, атакжевозможностьювыделенияотдельногоэлектронанарелятивистской орбите. Общий вид каналов синхротронного излучения с энергией 450 МэВ и 2,5 ГэВ в составе эталона представлен на рис. 2 и рис.3 соответственно.

Общий вид спектрального компаратора СПЭЯ, СПСИ, СПЭО, СППИ представлен на рис. 4.

Общий вид компаратора СИ представлен на рис. 5.

Рис. 1. Общий вид генератора импульсов тока электронного синхротрона с сильным магнитным полем 10 Тл, энергией электронов 50 МэВ

Рис. 2. Общий вид канала синхротронного излучения с энергией 450 МэВ с интегрирующей сферой

Рис. 3. Общий вид канала синхротронного излучения электронного накопительного кольца с энергией электронов 2,5 ГэВ