DE1801977C

DE1801977C - Device for achieving a zyhnde'rsymmetrical distribution of the radiation intensity

Info

Publication number: DE1801977C
Application number: DE19681801977
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Phys Dr 6451 Ruckingen Diemar Burkhard von Dipl Phys 6308 Butzbach Kockott
Original assignee: Original Hanau Quarzlampen GmbH
Current assignee: Original Hanau Quarzlampen GmbH
Priority date: 1968-04-08
Filing date: 1968-10-09
Publication date: 1973-02-22

Description

weiteren Untersuchungen unterzogen werden, die ebene Proben erfordern.
*o Die Belegung der Ringstreifen tines derartigensubject to further examinations that require flat samples.
* o The assignment of the ring strips tines such

Probenträgers mit ebenen rechteckigen Probenstük-Sample carrier with flat rectangular sample pieces

ken erfolgt in der Weise, daß die Probenstücke in Tangentialebenen der gedachten Kugelfläche zu liegen kommen. Die rechteckigen Proben des mitt-ken takes place in such a way that the sample pieces in tangential planes of the imaginary spherical surface come lying down. The rectangular samples of the middle

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Er- 45 leren Streifens stehen dabei parallel zur Längsachse zielung einer zylindersymmetrischen Verteilung der der Strahlenquelle, während die Proben des oberen Bestrahlungsstärke in einem Licht- und Wette.recht- urd unteren Ringstreifens mit der Längsachse der heitsprüfgerät mit einer nahezu stabförmigen Strah- Strahlenquelle einen vorgegebenen Winkel einlenquelle, welche von einer mit den Proben zu be schließen. Bei dieser Anordnung wird der von der legenden Zylindermantelfläche mit Abstand um- 50 Strahlenquelle gleichmäßig in den vollen Raumgeben ist. winkel abgestrahlte Lichtstrom nicht voll ausgenutzt, Bei der Bestimmung der Licht- und Wetterechtheit weil es nicht möglich ist, die Kugelfläche mit den gefärbter und ungefärbter Materialien, wie Textilien, vorgegebenen rechteckigen Proben vollständig und Lacke und Kunststoffe, gehen aus wirtschaftlichen gleichmäßig zu belegen. Ein weiterer Nachteil der Gründen die Bestrebungen und Forderungen dahin, 55 Anordnung der ebenen Proben im Ringstreifen ist eine Prüfmethode zu schaffen, die schnellere Ergeb- darin zu sehen, daß die angestrebte GleichmäßigkJt nisse bringt als die Prüfung mit Tageslicht. der Bestrahlungsstärke auf den Proben nicht zu ver-The invention relates to a device for erasing strips that are parallel to the longitudinal axis aiming for a cylindrically symmetrical distribution of the radiation source, while the samples of the upper Irradiance in a light and bet.recht- urd lower ring stripe with the longitudinal axis of the , which of one to close with the samples. With this arrangement, the Laying the cylindrical surface with a distance of around 50 evenly distribute the radiation source into the entire space is. angle emitted luminous flux not fully used, when determining the light and weather fastness because it is not possible to use the spherical surface Dyed and undyed materials, such as textiles, given rectangular samples completely and Paints and plastics go from being economical to covering evenly. Another disadvantage of the The reasons for the endeavors and demands are 55 the arrangement of the flat samples in the ring strip to create a test method which allows faster results to be seen in the fact that the desired uniformity nisse brings as the exam with daylight. the irradiance on the samples cannot be

Diese Methode erfordert eine weitgehende Aus- wirklichen ist.This method requires a great deal of realism.

nutzung des in den Probenraum abgestrahlten Licht- Bei einer Bestrahlungsvorrichtung für Lichtpausstromes und im Hinblick auf die Auswertung eine 60 uud Photokopiermaschinen ist es bekannt, an den möglichst gleichmäßige Bestrahlungsstärke auf der Enden der Bestrahlungsquelle je einen Spiegel senkgesamten Probenoberfläche. recht oder in einem geringfügig kleineren Winkel als Der Gleichmäßigkeit der Bestrahlungsstärke auf 90" zur Achse der Bestrahlungsquelle anzuordnen, den im allgemeinen verwendeten ebenen rechteckigen Die Spiegel erstrecken sich zwischen der Bestrah-Proben .vird in letzter Zeit, vornehmlich bei der 65 lungsquelle und einer im Abstand davon angebrach-Prüfung von Lacken und Kunststoffen, immer mehr ten zu durchstrahlenden Oberfläche. Diese Anord-Bedeutung beigemessen. Bei in bisher bekannten nung kompensiert in einer HaIIx bcne des Raumes GerätiMi bestrahlten Proben wurde ein Maximum der den Intensitähablall der Bcstt.ihlungsstürkc, ihruse of the light emitted into the sample space and with regard to the evaluation of a 60 uud photocopier, it is known to use the Irradiation intensity that is as uniform as possible on the ends of the irradiation source, one mirror at a time Sample surface. right or at a slightly smaller angle than the uniformity of the irradiance at 90 "to the axis of the irradiation source, The generally used flat rectangular mirrors extend between the irradiation samples . Has been used lately, primarily at the 65 source and one test at a distance from it of paints and plastics, more and more surfaces to be radiographed. This arrangement meaning assigned. In the previously known voltage, it is compensated in one half of the room Device in irradiated samples reached a maximum of the intensity of the radiation

optisches Ersatzschaltbild stellt eine unendlich lange Strahlenquelle dar. Des weiteren ist eine Lichtpausmaschine bekannt, die eine in einem lichtundurchlässigen Zylinder angeordnete Röhrenlampe aufweist, die von einer Anzahl in einem axialen Abstand voneinander angeordneten Scheiben umgeben ist. Die Scheiben weisen eine mattschwarze Überfläche auf und dienen sowohl als Kühlrippen, die von einem Luftstrom Uiiispült werden, als auch zur Bündelung des von der Lampe durch das Vorlagematerial hindurchtretenden Lichtes, um ein Hinterschneiden bzw. Überstrahlen zu unterbinden, bei dem die Lichtstrahlen durch das Original hindurch auf die Oberfläche des Kopiermaterials geneigt auftreffen. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß das Licht nahezu senkrecht auf die Vorlage auftrifft und durch diese hindurchtritt.The optical equivalent circuit represents an infinitely long radiation source. There is also a light tracing machine known, which has a tube lamp arranged in an opaque cylinder, which is surrounded by a number of discs arranged at an axial distance from one another. the Disks have a matt black surface and serve both as cooling fins that of a Air flow can be flushed, as well as for bundling of the light passing through the original material from the lamp in order to avoid undercutting or To prevent overexposure, in which the light rays through the original onto the surface of the copy material strike at an incline. This ensures that the light is nearly strikes the original perpendicularly and passes through it.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zylindersymmetrische Abstrahlung d-:r Strahlenquelle zu erreichen, um damit die Forderungen nach Gleichmüßigkeit der Bestrahlungsstärke über die gesamte Probenoberfläche und möglichst vollständiger Ausnutzung des erzeugten Lichtstromes zur bestrahlung der Proben /u erfüllen und zugleich eine optimale Anzahl ebener, rechteckiger Proben vorgegebener Größe unterbringen zu können.The invention is based on the object of providing a cylindrically symmetrical radiation d-: r radiation source to achieve in order to meet the demands for uniformity of the irradiance over the whole Sample surface and the most complete possible use of the generated luminous flux for irradiation of specimens / u meet and at the same time an optimal number of flat, rectangular specimens predetermined To accommodate size.

Die Erfindung sieht drei I ösungen dieser Aufgabe vor Die erste Lösung besteht darin, daß an den Enden der Strahlenquelle jeweils ein Spiegel mit einem Winkel von ¹JO bis 105 zur Achse dor StrahlenquL'üe angeordnet ist. Ais Spiegel kommen auch Interferenzspiegel in Frage, die den Vorteil bieten, daß durch selektive Reflexion eine teilweise Korrektur der spektralen Energieverteilung der Strahlung auf den Proben vorgenommen werden kann.The invention provides three solutions to this problem. The first solution consists in that a mirror is arranged at each end of the radiation source at an angle of ¹ JO to 105 to the axis of the radiation source. Interference mirrors can also be used as mirrors, which offer the advantage that a partial correction of the spectral energy distribution of the radiation on the samples can be carried out through selective reflection.

Die Abstrahlungscharakteristik der bekannten endlichen, langgestreckten Strahlenquellen weist eine deformierte Kugelsvmmetrie auf, die ähnliche Nachteile wie oie voranstehend angeführte ideale kugelsymmetrische Charakteristik besitzt. Eine endlich lange Strahlenquelle mit Spiegeln senkrecht zur Strahlenquelle an den beiden Enden dagegen stellt eine Strahlenquelle dar, deren optisches Ersatzschaltbild eine unendlich lange Strahlenquelle ist. Die Abstrahlungscharakteristik dieser Strahlenquelle ist bei 100°/oigcr Reflexion an den Spiegeln zylindersymmetrisch, so daß die Bestrahlungsstärke auf einen um die Strahlenquelle gedachten Zylinder an allen Punkten gleich groß ist.The radiation characteristics of the known finite, elongated radiation sources have a deformed spherical geometry, which has similar disadvantages like the above-mentioned ideal spherically symmetrical characteristic. One finally long radiation source with mirrors perpendicular to the radiation source at the two ends a radiation source whose optical equivalent circuit is an infinitely long radiation source. The radiation characteristics this radiation source is cylindrically symmetrical at 100% reflection at the mirrors, so that the irradiance is applied to an imaginary cylinder around the radiation source at all Points is the same.

Der abgestrahlte L'chtstrom wird durch vollständige Reflexion an den dafür vorgesehenen Spiegeln und bei vernachlässigbarer Absorption im Probenraum nu; zur Bestrahlung der auf der Mantelfläche eines Zylinders angeordneten Proben ausgenutzt. The emitted L'chtstrom is through complete Reflection at the mirrors provided for this purpose and with negligible absorption in the Sample space nu; for irradiating the on the lateral surface Samples arranged in a cylinder are used.

Als weiterer Vorteil ergibt sich die Tatsache, daß die Mantelfläche des Zylinders dient mit den vorgegebenen ebenen rechteckigen Proben belegt werden kann, während bei einer Kugeloberfiäche zwangsweise Totflächen entstehen, die zwar bestrahlt werden, jedoch nicht mit Proben belegt werden können. Die nutzbare Fläche zur Belegung mit ebem-n rechteckigen Proben wird bei zylindersymmetrischer Anordnung um etwa 2O⁰Z₀ vergrößert.Another advantage is the fact that the outer surface of the cylinder can be covered with the predetermined flat rectangular samples, while a spherical surface inevitably creates dead areas which are irradiated but cannot be covered with samples. The usable area for covering with ebem-n rectangular samples is increased by about 2O ⁰ Z ₀ in the case of a cylinder-symmetrical arrangement.

Die zweite Lösung üesteht darin, daß die Strahlenquelle an den Enden zu Schleifen ausgebildet ist. Dadurch wird eine .mniihciiul /jlinilersyinmetriscln: Verteilung der BestratiiungsMiike erhalten, die auf Grund der wesentlich erhöhten Leuchtdichte an den Brennerenden zustande kommt.The second solution is that the radiation source is formed into loops at the ends. This creates a .mniihciiul / jlinilersyinmetriscln: Distribution of BestratiiungsMiike received on Because of the significantly increased luminance at the burner ends.

Die dritte Lösung schließlich besteht darin, daß zwischen der Strahlenquelle und den Proben sowie senkrecht zur Achse der Strahlenquelle lichtundurchlässige kreisringförmige Scheiben angebracht sind, welche sich nahezu über den gesamten Abstand Strahlenquelle—Proben erstrecken sowie parallel zueinander und in einem Abstand zueinander angeordnet sind, der wesentlich kleiner ist als der Abstand Strahlenquelle—Proben. Da die Kreisscheiben nur in geringem Abstand voneinander nngs um die Strahlenquelle angeordnet sind, ist die Divergenz der auftreffenden Strahlenbündel auf die Mantelfläche des Zylinders sehr gering, so daß sich eine an allen Stellen annähernd gleich große Bestrahlungsstärke ergibt.Finally, the third solution is that between the radiation source and the samples as well opaque circular disks are attached perpendicular to the axis of the radiation source, which extend over almost the entire distance between the radiation source and the sample and parallel are arranged to each other and at a distance from one another which is significantly smaller than the distance Radiation source — samples. Since the circular disks are arranged only at a small distance from one another around the radiation source, the divergence is the impinging beam of rays on the outer surface of the cylinder is very small, so that one at all Places approximately the same irradiance results.

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert Nach Fi g. I befindet sich in. i'rohenraum 10 eines Licht- und WetlerechtheitsprüfgerLies eine Strahlenquelle in Form eines Brenners 12. Der Brenner 12 wird über übliche Anschlüsse 28 mit elektrischem Strom versorgt.The invention is explained in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing According to Fi g. I is in the room 10 of one Light and wet fastness tester Read a radiation source in the form of a burner 12. The burner 12 is supplied with electrical power via conventional connections 28.

Die weitere Ausbildung des Prüfgerätes ist, da sie nicht zur Erfindung gehört, nicht weitor veranschaulicht. An den Enden des Brenners 12 sind Spiegel 14, beispielsweise Intcrferenzspiegel, angeordnet, die entweder einen rechten oder einen um einige Grade vom rechten Winkel abweichenden stumpfen Winkei bis zu etwa 105 mit der Brennerachse einschließen. Die Mantelfläche eines den Probenraum 10 umschließenden Zylinders ist über ihren Umfang mit Probenträgern beset/t, auf welchen sich Proben 18 befinden.The further training of the tester is as they not belonging to the invention, not further illustrated. At the ends of the burner 12 are mirrors 14, For example, interference mirror, arranged that either a right or a few degrees from the Include obtuse angles deviating from right angles up to about 105 with the burner axis. The jacket surface of a cylinder surrounding the sample space 10 is with it over its circumference Sample carriers occupied / t on which samples 18 are located.

Durch die Verwirklichung einer zylindersymmetrischen Abstrahlungscharakteristik der Strahlenquelle 12 und Anordnen der zu bestrahlenden rechteckigen ebenen Proben auf der Mantelfläche des Zylinders ist die Bestrahlungsstärke in allen Aufpunkten der Proben 18, die auf der Mantelfläche liegen, gleich groß. Es tritt nui ein Abfall der Bestrahlungsstärke längs der kurzen Seite der rechteckigen ebenen Proben auf, der bei den üblichen Prober.abmessungen von 22 · 4,5 cm kaum ins Gewicht fällt.By realizing a cylindrically symmetrical radiation characteristic of the radiation source 12 and arranging the rectangular flat samples to be irradiated on the lateral surface of the The cylinder is the irradiance in all points of the samples 18, which are on the lateral surface lie, same size. There is only a drop in irradiance along the short side of the rectangular, flat specimen, which with the usual specimen dimensions of 22 x 4.5 cm is hardly any weight falls.

Die Spiegel 14 über zwei Funktionen aus: Einerseits reflektieren sie das nicht in Richtung Mantelfläche abgestrahlte Licht auf die Proben, wodurch der Wirkungsgrad der Strahlenquelle 12 erhöht wird, und bilden andererseits mit der Strahlenquelle 12 ein System, dessen optisches Ersatzschaltbild dem einer u !endlich langen Strahlenquelle mit zylinde-symmetrischer Abstrahlungscharakteristik entspricht.The mirrors 14 have two functions: On the one hand, they do not reflect this in the direction of the lateral surface emitted light on the samples, whereby the efficiency of the radiation source 12 is increased, and on the other hand form a system with the radiation source 12, the optical equivalent circuit of which corresponds to the one u! finitely long radiation source with cylinder-symmetrical Radiation pattern corresponds.

Bei den in F i g. 2 gezeigten Strahlenquellen steigt die Leuchtdichte, die im Mittelteil der Strahlenquelle konstant ist, .n den Enden erheblich an. Die Erhöhung der Leuchtdichte wird durch Biegen der Strahlenquelle 20 zu Schleifen 22 an den Enden oder Anbringen zusätzlicher Brenner (in Fig. 2 nicht dargestellt) an den Enden erreicht. Die größere Leuchtdichte an den Enden der Strahlenquelle 20 bewirkt trotz der Abstiahlung auch in Richtung Strahlenquellcnachse in Richtung auf die volle Längsachse der Proben einen gleich großen Lichtstrom, so daß die Bestrahlungsstärke konstant ist.With the in F i g. 2 the radiation sources shown increases the luminance in the middle part of the radiation source is constant, at the ends considerably. The increase in luminance is achieved by bending the Radiation source 20 to loops 22 at the ends or attaching additional burners (not shown in Fig. 2) reached at the ends. The greater luminance at the ends of the radiation source 20 causes in spite of the removal, also in the direction of the axis of the source of the radiation in the direction of the full longitudinal axis of the samples an equally large luminous flux, so that the irradiance is constant.

Nach Fig. 3 sind /iicinand;:r parallele Ikhtundiin liliissiye Kreisscheiben 24 eines KollimatorAccording to Fig. 3 / iicinand;: r are parallel Ikhtundiin liliissiye circular disks 24 of a collimator

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systems, welches die Strahlenquelle 12 umgibt, vorgesehen. Der Abstand der Strahlenquelle 12 zu den Proben 18 ist wesentlich größer als der Abstand der Scheiben 24 untereinander, wodurch die durch das Kollimatorsystcm austretenden Strahlen nur geringsystem, which surrounds the radiation source 12, is provided. The distance from the radiation source 12 to the Samples 18 is much larger than the distance between the disks 24, whereby the through the The rays emitted from the collimator system are only slight

fügig divergieren und in den Aufpunkten auf den Proben auf der Mantelfläche unter im wesentlichen gleichen Winkeln auflrcfTcn, so daß die Bestrahlungsstärke auf der Probcnoberfläche weitgehend konstant ist.diverge docile and in the points on the specimen on the outer surface below substantially equal angles so that the irradiance is largely constant on the sample surface.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 2 irradiance found in the center of the sample. Claims: In the direction of the longitudinal axis of the samples, the irradiance drops so that only at the edges

1. Device for achieving a cylinder 80% of the maximum irradiance measured symmetrical distribution of irradiance 5. The distribution of temperature along the in a light and weather fastness tester with a sample is similar.

an almost rod-shaped radiation source, which at the essentially by the temperature

of a cylinder to be covered with the samples - certain yellowing and aging of the lacquer and

the outer surface is surrounded at a distance, so that plastics come from a certain threshold

characterized in that on the io value of the irradiance or the temperature

Ends of the radiation source (12) each have a mirror of the sample - to a sudden change in color -

(14) with an angle of 90 to 105 ° to the axis tones, which is due to the described temperature

the radiation source (12) is arranged. distribution occurs in the middle of the sample while to

2. Device for achieving a cylindrical sample edge towards no change in color tone fixed symmetrical distribution of the irradiance 15 can be set, since the temperature there is at a lower level in a light and weather fastness tester with a threshold value. It can therefore be the present an almost rod-shaped radiation source, which distribution of the irradiance or temperature from a cylinder to be covered with the samples to a misjudgment of the light and weather law; is surrounded at a distance, da- licit by paints and plastics, as they are characterized by the fact that the radiation source (20) ao different aging effects on the sample the ends are formed into loops (22). surface.

3. Device for achieving a cylindrical To Γ range the uniformity of the irradiation symmetrical Distribution of the; a light and wagering odor tester, the samples along a ring strip of a common almost rod-shaped radiation source, which 25 imagined spherical surface that of the spherically symmetrical from a cylindrical radiation to be covered with the samples from a point-shaped radiation source in the jacket surface is surrounded at a distance that corresponds to the space to be arranged, with an upper characterized in that between the rays and a lower ring as well as a middle ringsiHfen source (12) and the samples (18) and perpendicular to the equatorial plane of the spherical surface vorgezur Axis of the radiation source (12) can be seen opaque 30. This embodiment carries the spherical circular disks (24) are attached symmetrical radiation from a point source right, which is almost dbir the entire de- velopment. It requires you to achieve a steady position Radiation source (12) - ProLen (18) extend irradiance over the entire sample area, as well as parallel to one another and in one surface, however, the formation of the samples as Are arranged at a distance from one another, the essential part of a spherical surface, but this is normal is smaller than the distance from the radiation source. - samples (18). th samples after the light fastness test