В статье приведены результаты экспериментального подтверждения методики измерения функции рассеяния точки и пятен рассеяния объективов с помощью матричного фотоприемного устройства. В ходе работы был поставлен экспери-мент и проведено его математическое моделирование. Требуемый динамический диапазон системы достигнут путем обработки массива кадров с различным време-нем накопления. Для проведения эксперимента было разработано специализиро-ванное программное обеспечение (ПО). Сравнение результатов, полученных с по-мощью математической модели и экспериментальных данных, подтверждает разработанные ранее требования к методике измерения пятен рассеяния с помо-щью матричного фотоприемного устройства.
The article presents the results of experimental confirmation of the method for measuring the scattering function of the point and scattering spots of lenses using a matrix photodetec-tor. In the course of the work, an experiment and its mathematical modeling were carried out. The required dynamic range of the system is achieved by processing an array of frames with different accumulation times. Specialized software was developed for the experiment. A comparison of the results obtained using the mathematical model and experimental data confirms the previously developed requirements for the method of measuring scattering spots using a matrix photodetector.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- eLIBRARY ID
- 41264558
В ходе проведения экспериментальных работ был создан прообраз стенда контроля пятен рассеяния объективов видимого диапазона спектра. Разработанное программное обеспечение позволяет решать задачу оценки качества объективов по их пятнам рассеяния с высокой точностью, что подтверждено путем сравнения экспериментальных, теоретических данных и результатов, полученных при математическом моделировании.
Случайная погрешность измерения размера кружка рассеяния с заданным содержанием энергии при проведении измерений на стенде, реализующем описанную ранее [4] методику с использованием разработанного ПО, не превышает 2,2 % для темных колец. Средняя погрешность ПО составляет 1,35 %. Максимальная систематическая погрешность измерений (при измерении пятен с концентрацией энергии более 90 %) не превышает 11 % даже с учетом того факта, что исследуемое в эксперименте пятно рассеяния несколько деформировано из-за сложной формы входного зрачка и матричное фотоприемное устройство имеет низкий коэффициент заполнения. Погрешность измерения пятен по уровню 83 % энергии не более 10 %, для уровня 80 % – не более 7 %.
Верификация методики контроля качества объективов видимого и инфракрасного диапазонов показала, что требования к тест-объекту, матричному фотоприемнику, алгоритму обработки полученных изображений и динамическому диапазону приведенные в [4], а именно:
– рекомендуемое соотношение размера исследуемого пятна рассеяния и изображения тест-объекта в плоскости фотоприемника 6:1;
– полезная разрядность АЦП 12–14 бит;
– обеспечение достаточного разрешения контролируемого пятна рассеяния на матричном фотоприемнике: центральная часть пятна рассеяния должна занимать не менее 8 пикселей;
– в случае использования бикубической интерполяции в качестве алгоритма обработки, систематическая погрешность метода составит 9 %. При использовании ординарного кригина или специально обученной пятислойной адаптивной нейронечеткой системы позволяет уменьшить среднее значение систематической составляющей погрешности измерения до 6 %;
– являются необходимыми и достаточными для обеспечения высокой точности и повторяемости измерений.
Список литературы
1. Кирилловский В. К., Ле Зуй Туан Оптические измерения. Часть 6. Инновационные направления в оптических измерениях и исследованиях оптических си-стем. – СПб ГУ ИТМО, 2008.
2. Кирилловский В. К., Ле Зуй Туан // Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики. 2009. № 2 (60).
3. Нужин А. В. Измерение концентрации энергии в малоразмерном изображении / С.-Пб., Интернет-жур-нал “ТелеФото Техника” (http://www.telephototech.ru), 2009.
4. Полесский А. В., Юдовская А. Д. // Прикладная физика. 2017. № 3. С. 115.
5. Richards A., Cromwell B. Superframing: Scene Dyna-mic Range Extension of Infrared Cameras. – FLIR Sys-tems, Indigo Operations.
6. Zuiderveld Karel Contrast limited adaptive histo-gram equalization / Graphics gems IV, Academic Press Professional, Inc., 1994, pp. 474–485, URL: http://portal. acm.org/citation.cfm?id=180940
7. Ting C. C., Wu B. F., Chung M. L., Chiu C. C., Wu Y. C. // Sensors. 2015. Vol. 15. Р. 16981.
8. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. – М.: Наука, 1973.
1. V. K. Kirillovskiy and Le Zuy Tuan, Optical measurements, (Part 6), Innovative directions in optical measurements and research of optical systems, (SPb GU ITMO, 2008) [in Russian].
2. V. K. Kirillovskiy and Le Zuy Tuan, Scientific and Technical Bulletin of the St. Petersburg State University of Information Technologies, Mechanics and Optics, 2009, No. 2 (60).
3. A. V. Nuzhin, Measurement of energy concentra-tion in a small image, (http://www.telephototech.ru), (2009) [in Russian].
4. A. V. Polesskiy and A. D. Yudovskaya, Prikl. Fiz., No. 3, 115 (2017).
5. A. Richards and B. Cromwell, Superframing: Sce-ne Dynamic Range Extension of Infrared Cameras. (FLIR Systems, Indigo Operations).
6. K. Zuiderveld, Contrast limited adaptive histogram equalization, Graphics gems IV, Academic Press Profes-sional, Inc., 1994, pp. 474–485, URL: http://portal.acm.org/ citation.cfm?id=180940
7. C. C. Ting, B. F. Wu, M. L. Chung, C. C. Chiu, and Y. C. Wu, Sensors. 15, 16981 (2015).
8. M. Born and E. Wolf, Principles of Optics (4th.ed.) (Pergamon Press, 1970).
Выпуск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ОБЩАЯ ФИЗИКА
Славкин В. В., Журин С. А. Пиннинг магнитного потока и линия необратимости кристаллов YBa2Cu3O7-x с внедренными нейтральными примесями 439
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Давыдов С. Г., Долгов А. Н., Карпов М. А., Корнеев А. В., Никишин Д. В., Пшеничный А. А., Якубов Р. Х. Пространственная структура и динамика импульсного дугового разряда в вакууме 454
Тажен А. Б., Райымханов Ж. Р., Досболаев М. К., Рамазанов Т. С. Получение и диагностика импульсных плазменных потоков 463
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Арич О. Д., Климанов Е. А., Гончаров В. Е., Можаева М. О., Малыгин В. А. Исследование дефектов матричных фотоприемных устройств методами электронной микроскопии 472
ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Гавриш С. В., Логинов В. В., Пугачев Д. Ю., Пучнина С. В. Вакуумноплотные спаи сапфира с металлами (обзор) 480
Валянский С. И., Кононов В. М., Кононов М. А. Шероховатость, пористость и показатель преломления тонких плёнок AgI 502
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Андосов А. И., Полесский А. В., Романова Т. Н., Юдовская А. Д., Тришенков М. А. Методика измерения пятна рассеяния объектива с использованием матричного фотоприемного устройства 508
Молчанов C. Ю., Ушаков Н. М., Литвиненко А. Н. Измерение диэлектрической проницаемости композитных наноматериалов с использованием микрополоскового встречно-штыревого резонатора в сантиметровом диапазоне радиоволн 519
ИНФОРМАЦИЯ
IX научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов «Фотосенсорика: новые материалы, технологии, приборы, производство» 525
XLVII Международная Звенигородская конференция по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу 526
C O N T E N T S
GENERAL PHYSICS
V. V. Skavkin and S. A. Zhurin Magnetic flux pinning and irreversibility line of YBa2Cu3O7-x crystals with embedded neutral impurities 439
PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS
S. G. Davydov, A. N. Dolgov, M. A. Karpov, A. V. Korneev, D. V. Nikishin, A. A. Pshenichniy, and R. Kh. Yakubov Spatial structure and dynamics of a pulsed arc discharge in vacuum 454
A. B. Tazhen, Zh. R. Rayimkhanov, M. K. Dosbolayev, and T. S. Ramazanov Generation and diagnostics of pulse plasma flows 463
PHOTOELECTRONICS
O. D. Arich, E. A. Klimanov, V. E. Goncharov, M. O. Mozhaeva, and V. A. Malygin Investigation of defects in FPAs by means of scanning electron microscopy 472
PHYSICAL SCIENCE OF MATERIALS
S. V. Gavrish, V. V. Loginov, D. Y. Pugachev, and S. V. Puchnina Vacuum-tight brazing of sapphire with metals (a review) 480
S. I. Valjanskii, V. M. Kononov, and M. A. Kononov Roughness, porosity and refraction index of AgI thin films 502
PHYSICAL EQUIPMENT AND ITS ELEMENTS
A. I. Andosov, A. V. Polesskiy, T. N. Romanova, A. D. Yudovskaya, and M. A. Trishenkov Method of measuring the scattering spot of the lens using a matrix photodetector 508
S. Yu. Molchanov, N. M. Ushakov, and A. N. Litvinenko Assessment of permittivity of composite nanomaterials using a microstrip interdigital resonator in the super high frequency range 519
INFORMATION
IX Theoretical and Practical Conference of Young Scientists and Specialists “Photosen-sorics: New Materials, Technologies, Devices, and Production” 525
XLVII International Zvenigorod Conference on Plasma Physics and Controlled Thermo-nuclear Fusion 526
Другие статьи выпуска
Проведено математическое моделирование конструкции микрополосковой линии со встречно-штыревым резонатором в сантиметровом диапазоне радиоволн. Выбраны её оптимальные параметры для установки резонанса в коротковолновой области СВЧ-диапазона. Описано поведение данной встречно-штыревой структуры, нагруженной толстопленочными образцами материалов с диэлектрической проницаемостью от 0,1 до 10. Рассмотрено применение встречно-штыревой структуры для определения диэлектрической проницаемости композитных наноматериалов в СВЧ-диапазоне. Изготовлены макеты данной структуры и проведены измерения действительной части диэлектрической проницаемости полимерных композитных наноматериалов на основе матриц из полиэтилена низкой плотности и полиметилметакрилата.
Плотность пленочных покрытий соединений галогенидов серебра определяется структурой получаемых пленок, которая зависит от их толщины и условий формирования. Пористость и, как следствие, шероховатость пленок галогенидов серебра определяется структурой самого материала AgI при иодизации серебра, нанесенного на гладкую поверхность. Пространственные параметры для пленок различной толщины определялись и рассчитывались с помощью атомно-силовой микроскопии. Получены и исследованы спектры пропускания, которые использовались для оценки распределения пор в исследуемых образцах и сравнивались с данными, полученными с помощью атомно-силовой микроскопии.
Статья посвящена рассмотрению особенностей получения вакуумноплотных спаев сапфира с металлами. Выявлено влияние на механическую прочность профилированного сапфира количества блоков и угла разориентации их границ, обоснована температурная зависимость предельного напряжения разрушения труб, проанализированы причины появления огранки у выращенного кристалла, влияние механической обработки (шлифовки и полировки) и высокотемпературного отжига на внутренние напряжения. Показано, что для получения надежного токоввода в сапфировую разрядную трубку, наполненную плазмообразующей средой на основе паров щелочного металла необходимо использовать сплав ниобия НбЦу и стеклокерамический припой на основе системы окислов CaO–Al2O3. Подробно исследованы структурные изменения в сплавах ниобия и в слое стеклокерамического припоя при различных температурах пайки, распределение концентрации ниобия в переходной зоне, выявлен оптимальный режим пайки стеклоцементом. Рассмотрен новый способ получения спая сапфира с металлом комбинацией методов предварительной металлизации и активной пайки. Реализация предложенного способа получения спая осуществляется посредством использования двух магнетронов с медной и титановой мишенями. Разработана математическая модель магнетронного напыления покрытий на вращающийся цилиндрический образец. Проанализирован механизм взаимодействия титана с сапфиром, рассмотрены результаты исследований процессов в глубине слоя металлизации и на границе с сапфиром при пайке медным припоем.
Методами растровой электронной микроскопии проведены исследования матриц фоточувствительных элементов и мультиплексоров, используемых для изготовления инфракрасных матричных фотоприемных устройств, после нанесения на них индиевых микроконтактов. Контакты формировались двумя различными способами: классическим и экспериментальным (с одним «взрывом»). Исследования позволили выявить различные типы дефектов и причины их возникновения. Проведено сравнение двух способов изготовления микроконтактов с целью определения оптимального для повышения процента выхода годных фотоприемных устройств.
Импульсные плазменные ускорители широко применяются для получения высоко-температурных импульсных плазменных потоков для практического и прикладного применения. Основными параметрами импульсных ускорителей плазмы являются характеристики внешней электрической и магнитной цепи, а также структурные и энергетические свойства плазменного потока. В данной работе для диагностики импульсной плазмы, полученной в ИПУ-30, были применены тройной Ленгмюровский зондовый метод, калориметрические измерения плотности энергии плазмы, пояс Роговского и высокоскоростная съемка с помощью видеокамеры Phantom VEO710S. Были определены локальные параметры плазмы, такие как температура и концентрация электронов, плотность энергии плазмы, ток плазменного шнура, а также ток разряда при изменении напряжения накопительных конденсаторов и давления воздуха. Результаты с тройного зонда и пояса Роговского представлены в виде осциллограмм. Получены изображения формирования плазмы в разрядном промежутке и измерена скорость импульсного потока плазмы.
Изучался процесс коммутации короткого вакуумного промежутка с помощью вспомогательного разряда по поверхности диэлектрика путем высокоскоростной регистрации изображений плазмы разряда в оптическом диапазоне спектра. На основе анализа полученных экспериментальных данных высказано предположение о существенной роли излучения катодного пятна и катодного факела ультрафиолетового диапазона в процессе формирования токового канала в разряде.
Для монодоменных кристаллов YBa2Cu3O7-x, изготовленных методом Top Seeded Melt, допированных для увеличения пиннинга вихрей нейтральными добавками, были измерены температурно-полевые зависимости первой гармоники комплексной магнитной восприимчивости. Рассматривался особый случай, когда внешнее магнитное поле равно полю полного проникновения. Для интерпретации эксперимента использованы модель Кима-Андерсона и концепция коллективного крипа в вихревом стекле. В рамках модели Кима-Андерсона были определены основные параметры: критическая плотность тока Jc(0), потенциал пиннинга U0(0), индукция линии необратимости B0(0) при нулевой температуре и их температурные зависимости. Установлены основные экспериментальные особенности линии необратимости с точки зрения пиннинга вихрей. Полученные данные позволили изучить влияние центров пиннинга на динамику вихрей в YBa2Cu3O7-x с внедренными нейтральными примесями.
Издательство
- Издательство
- АО "НПО "ОРИОН"
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- Юр. адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- ФИО
- Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- orion@orion-ir.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 3749400