УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗМЕНЕНИЙ ФАЗОВОЙ СТРУКТУРЫ ОБЪЕКТА

Устройство для контроля изменений фазовой структуры объекта Полезная модель относится к технической физике, в частности, к устройствам для обработки информации и может быть использована в биотехнологии для автоматизации управления технологическими процессами микробиологических и биохимических производств, а также контроля состояния жидких сред, содержащих примеси. Известно устройство для определения компонент тензора плоских фазовых объектов, содержащее последовательно расположенные на одной оптической оси оптический квантовый генератор (ОКГ), светоделитель, расщепляющий световой пучок ОКГ на предметный и опорный пучки, а также последовательно расположенные по оптической оси тракта предметного пучка расширительная линза, диффузор, плоский фазовый объект, линза преобразования Фурье и пространственный фильтр, при этом в оптическом тракте опорного пучка последовательно расположены отклоняющее зеркало и коллиматор (см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР № 567946, кл. G 03 Н 1 / 16, 1975). Однако такое устройство имеет достаточно ограниченную область использования ввиду того, что позволяет анализировать лишь двумерные объекты. Наиболее близким из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранное в качестве прототипа устройство для контроля изменений фазовой структуры объекта, содержащее последовательно установленные на общей оптической оси источник когерентного излучения, светоделитель пучка электромагнитного излучения, контролируемый образец, преобразователь Фурье и режекторный фильтр, а также светоотражающее зеркало и приемник сигналов когерентного излучения (см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР № 1729229, кл. G 03 Н 1 / 16, 1984). GOIH 1/16
Однако данное устройство не позволяет проводить контроль динамики переходных процессов в жидких многокомпонентных средах.
Сущность заявляемой полезной модели выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого предлагаемой полезной моделью технического результата, который выражается в повышении эффективности устройства за счет обеспечения возможности контроля информации о быстропротекающих процессах в трехмерных средах в реальном времени.
Новизна предложенного устройства усматривается в том, что оно снабжено модулятором фазы когерентного опорного пучка, связанным с приемником сигналов когерентного излучения микропроцессором контроля и управления и подключенными к последнему модуляторами когерентного излучения, первый из которых размещен между источником когерентного излучения и светоделителем, а второй модулятор установлен между светоделителем и отражающим зеркалом, которое жестко связано с модулятором фазы когерентного опорного пучка, при этом приемник сигналов когерентного излучения размещен в оптическом тракте опорного пучка.
Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию новизна, так как оно не известно из уровня техники.
Предложенное устройство является промышленно применимым, поскольку может быть реализовано существующими техническими средствами.
Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности полезной модели.
Других известных технических решений аналогичного назначения с подобными существенными признаками заявителем не обнаружено.
На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства.
Устройство для контроля изменений фазовой структуры объекта содержит два контура обработки информации: оптический и электрический. В оптический контур
обработки информации входят образующие оптическую систему источник 1 когерентного излучения в виде лазера со стандартной длиной волны, светоделитель 2 пучка электромагнитного излучения, которое разделяется на предметный и опорный пучки, а также светоотражающее зеркало, жестко связанное с модулятором 3 ЗШравления фазой когерентного опорного пучка в диапазоне от - тс / 2 до + тс /2.
По оптической оси тракта предметного пучка последовательно расположены контролируемый образец 4, режекторный фильтр в виде диафрагмы 5, предназначенной для увеличения соотношения сигнал-щум путем исключения прямого когерентного пучка в оптическом контуре, а также линза 6, фокусирующая рассеянное когерентное излучение в реверсивной регистриющей среде 7, и приемник 8 сигналов когерентного излучения.
В электрический контур обработки информации входят модулятор 3 управления фазой когерентного опорного пучка, микропроцессор 9 контроля и управления, осциллограф 10 для визуального наблюдения исследуемых процессов, принтер 11 и канал 12 управления модуляторами 13 и 14 когерентного излучения, первый из которых предназначен для формирования импульсов когерентного излучения, позволяет управлять временем корреляции текущих состояний с начальным состоянием исследуемой среды и размещен между источником 1 когерентного излучения и светоделителем 2, а второй модулятор установлен между светоделителем 2 и отражающим зеркалом 3 и формирует опорную когерентную волну для записи суперпозиционного когерентного волнового поля в регистрирующей среде 7, при этом приемник сигналов когерентного излучения размещен в оптическом тракте опорного пучка.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Исследуемый фазовый объект помещается перед источником I когерентного излучения, импульсы которого зондируют фазовые структуры. Нулевой порядок рассеянного излучения перекрывается диафрагмой 5. Рассеянное информационное излучение после преобразования линзой 6 попадает на регистрирующую среду 7.
Опорный пучок через отражающее зеркало 3 также направляется на регистрирующую среду 7, где образуется волновое поле, рассеянное на фазовой структуре. Далее опорный пучок излучения перекрывается и регистрирующая среда 7 облучается когерентной волной, которая промодулирована фазовой структурой контролируемого образца 4 в заданный момент времени. Дифрагированное излучение попадает на реверсивный приемник 8 сигналов когерентного излучения, электрический сигнал с которого подается на микропроцессор 9 контроля и управления и далее на модулятор 3 управления фазой когерентного опорного пучка, модуляторы 13 и 14 когерентного излучения, а также осциллограф 10 и принтер П.
Перераспределение потоков обрабатываемой информации между оптическим и электрическим контурами обработки информации позволит повысить чувствительность и быстродействие устройства.
Применение предложенноего устройства позволяет непосредственно осуществлять прямое измерение корреляционных функций, которые содержат информацию об изменениях и динамики фазовой структуры трехмерных сред в реальном времени и, в частности, по ним судить о концентрации искомых примесей, которые достаточно трудно обнаружить классическим спектральным методом.