FI77736B - Foerfarande foer reglering av straolkaella och reglerbar straolkaella. - Google Patents

Foerfarande foer reglering av straolkaella och reglerbar straolkaella. Download PDF

Info

Publication number
FI77736B
FI77736B FI872824A FI872824A FI77736B FI 77736 B FI77736 B FI 77736B FI 872824 A FI872824 A FI 872824A FI 872824 A FI872824 A FI 872824A FI 77736 B FI77736 B FI 77736B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
radiation
led
intensity
wavelength range
radiation source
Prior art date
Application number
FI872824A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI77736C (fi
FI872824A0 (fi
Inventor
Heimo Keraenen
Jouko Malinen
Original Assignee
Valtion Teknillinen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valtion Teknillinen filed Critical Valtion Teknillinen
Priority to FI872824A priority Critical patent/FI77736C/fi
Publication of FI872824A0 publication Critical patent/FI872824A0/fi
Priority to EP88905853A priority patent/EP0366696B1/en
Priority to DE3852176T priority patent/DE3852176T2/de
Priority to PCT/FI1988/000103 priority patent/WO1988010462A1/en
Priority to US07/457,694 priority patent/US5029245A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI77736B publication Critical patent/FI77736B/fi
Publication of FI77736C publication Critical patent/FI77736C/fi

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/255—Details, e.g. use of specially adapted sources, lighting or optical systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/08—Arrangements of light sources specially adapted for photometry standard sources, also using luminescent or radioactive material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/10—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
    • G01J1/20—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle
    • G01J1/28—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using variation of intensity or distance of source
    • G01J1/30—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using variation of intensity or distance of source using electric radiation detectors
    • G01J1/32—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using variation of intensity or distance of source using electric radiation detectors adapted for automatic variation of the measured or reference value
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0256—Compact construction
    • G01J3/0259—Monolithic
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/10—Arrangements of light sources specially adapted for spectrometry or colorimetry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/062—LED's
    • G01N2201/0621—Supply

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

77736
MENETELMÄ SÄTEILYLÄHTEEN SÄÄTÄMISEKSI JA SÄÄDETTÄVÄ SÄTEILYLÄHDE
Tämän keksinnön kohteena on itsenäisen patent-5 tivaatimuksen johdanto-osan mukainen menetelmä säteilylähteen säätämiseksi, joka säteilylähde on toteutettu valoa emittoivien diodien eli LED:ien avulla.
Keksinnön kohteena on myös säädettävä säteily- lähde .
10 Edellä esitetyn kaltaista säteilylähdettä käy tetään esim. spektrometreissä ja fotometreissä. Säteilylähde on usein merkittävin laitteen suorityskykyä ja käytettävyyttä rajoittava tekijä. Teollisuusolosuhteis-sa käytettävissä laitteissa sätelylähteenä on yleensä 15 hyödynnetty termisiä säteilijöitä kuten esim, hehkulankaan perustuvia lähteitä. Näiden ongelmana on kuitenkin pieni optinen hyötysuhde ja siitä aiheutuva suuri huk-kalämpö, sekä huono tärinäsietoisuus, lyhyt käyttöikä ja vaikea moduloitavuus.
20 Puolijohdetekniikan kehittyminen on viime vuosina tuonut markkinoille tehokkaita puolijohdeliitokseen perustuvia lasereita sekä valoa emittoivia diodeja eli LEDrejä. Nämä tarjoavat useita etuja perinteisiin säteilylähteisiin verrattuna: mm. pieni koko ja tehon-25 kulutus, hyvä luotettavuus, pitkä käyttöikä (jopa yli 10s tuntia), suuri toimintanopeus, helppo liitettävyys valokuituihin. Lisäksi ne ovat helposti sähköisesti moduloitavissa. Puolijohdesäteilylähteitä on nykyisin saatavilla aallonpituusalueelle n. 400 nm - yli 10 um, 30 tosin huoneen lämpötilassa toimivina vain noin 3200 nm allonpituuteen saaka. Kyseinen alue on käyttökelpoinen useimpien aineiden kvantitatiiviseen ja kvalitatiiviseen analyysiin.
Puolijohdelaserit ovat kapean spektrinsä puo-35 Iestä lähes ideaalisia spektrometrin sätelylähtei-tä. Niiden ongelmana on kuitenkin korkeat hinnat sekä huono stabiilisuus. Myös standardiaallonpituuksien 2 77736 valikoima on etenkin lähi-IR-alueella suppea. LED:eillä voidaan leveämmän säteilyspektrinsä vuoksi kattaa huomattavasti laajempi aallonpituusalue, toisaalta ne ovat myös hinnaltaan halvempia. LED:ien spektraalinen ra-5 dianssi on samaa luokkaa tai suurempi kuin useimmilla termisillä säteilylähteillä.
LED:ien säteilyspektri on yleensä liian leveä, jotta niitä voitaisiin sellaisenaan käyttää spetroskoop-pisiin mittauksiin. Lisäksi säteilyspektrin muoto, 10 huippuaallonpituus ja säteilyteho muuttuvat voimakkaasti lämpötilan ja ohjausvirran sekä ajan mukana.
LED-lähteisiin perustuvissa tunnetuissa spek-trometrirakenteissa mittauskaista erotetaan LED:eistä yleensä erillisillä suodattimilla tai LED:iä käytetään 15 suodattamattomana, jolloin myös resoluutio jää huonoksi. Säteilyintensiteetin vaihtelu on kompensoitu useimmin joko pelkällä sähköisellä kompensoinnilla tai vakioimalla LED:in lämpötila, mikä on johtanut vaativaan ja kalliiseen mekaaniseen toteutukseen. Suodattimien 20 korkean hinnan ja vaikean käsiteltävyyden vuoksi (mm. miniatyrisointi, leikkaaminen) laitteiden allonpituus-kaistojen määrä jää yleensä pieneksi (2 - 10 kpl).
Tämän keksinnön tarkoituksena on mm. edellä esitettyjen epäkohtien poistaminen ja saada aikaan uusi 25 menetelmä säteilylähteen säätämiseksi ja säädettävä säteilylähde. Tämä toteutetaan niiden keksinnön tunnusomaisten piirteiden avulla, jotka on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.
Keksinnön avulla saavutetaan mm. seuraavat 30 edut. Keksinnön mukaisen menetelmän pohjalta voidaan toteuttaa säädettävä säteilylähde, joka on rakenteeltaan yksinkertainen eikä sisällä liikkuvia osia. Säteilylähde ' voidaan lisäksi toteuttaa ulkonaisilta mitoiltaan piene nä. Pienestä koosta huolimatta on mahdollisuus päästä 35 hyvään aallonpituusresoluutioon. Aallonpituusresoluutio määrätyy ensisijaisesti LED-elementtien koosta (tyypillisesti vain 300 ym · 300 um) sekä säteilyn spektriksi
II
3 77736 hajottavan optiikan kulmadispersiosta ja mitoista. Spektrometrin, johon keksinnön mukaista menetelmää sovelletaan, mittauskanavien lukumäärä voidaan helposti kasvattaa useiksi kymmeniksi. Tarvittavien elektronisten 5 säätö- ja ohjauslaitteiden määrä ei välttämättä riipu LED:ien lukumäärästä. Menetelmän mukaisesti aallon-pituuskaistojen intensiteetti myös stabiloidaan. Tällöin LED:ien spektrin ja kokonaissäteilytehon ryömintä ei vaikuta säteilylähteen lähtöintensiteettiin. Menetelmän 10 mukaisesti säteilylähteen aallopituudet voidaan valita sähköisesti. Modulointitaajuus voidaan tarvittaessa tehdä hyvin suureksi (esim. alle 1 us/LED). Keksinnön mukaisen säädettävän säteilylähteen yhteydessä voidaan ilmaisimena käyttää yksikanavaista radiometriä, jossa 15 käytetään edullisesti vain yhtä ilmaisinelementtiä. Menetelmää ja sitä soveltavaa säteilylähdettä voidaan käyttää näkyvän valon ja IR-säteilyn aallonpituusalueella.
Keksintöä voidaan soveltaa spektrometrin lähe-20 tinosaan. Eräissä sovellutuksissa myös koko spektrometri on mahdollista integroida yhdeksi komponentiksi, joka voidaan koteloida hermeettiseksi. Tällaisen integroinnin avulla spektrometristä saadaan luotettava, stabiili ja kenttäkelpoinen.
25 Keksinnön mukaisen menetelmän ja sitä sovelta van säteilylähteen avulla voidaan saavuttaa merkittäviä etuja diffuuseista kohteista tapahtuvissa heijastusta! läpäisymittauksissa verrattuna viime vuosina yleistyneeseen monielementtidetektoritekniikkaan. Moniele-30 menttidetektorispektrometreissä diffuusi säteily joudu taan keräämään pienikokosilie ilmaisinelementeille kapean tuloraon kautta, jolloin optiset keräyshäviöt muodostuvat suuriksi. Keksinnön mukaisessa säädettävässä säteilylähteessä optiset keräyshäviöt voidaan minimoida 35 käyttämällä ilmaisimena edellä mainittua yksinkanavaista radiometria, jonka ilmaisinelementti on suurikokoinen ja jolla on samanaikaisesti myös laaja keräyskulma.
4 77736
Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti oheisten piirustusten avulla, joissa kuvio 1 esittää kaaviomaisesti spektrometriä, jossa keksintöä sovelletaan; 5 kuvio 2 esittää esimerkinomaisesti LED:in säteilyspekt-riä ja keksinnön avulla saavutettavaa säteilyspekt-riä; kuvio 3 esittää lohkokaaviona LED-riviä ja sen ohjaus-ja säätölaitetta; 10 kuvio 4 esittää keksinnön mukaista säteilylähdettä, jossa käytetään hyväksi valokuitua; ja kuvio 5 esittää kaaviomaisesti heijastusspektrometriä, jossa keksintöä sovelletaan, kuvio 6 esittää erästä säeilylähderiviä, kuvio 6B, jolla 15 voidaan korvata LED-rivi, kuvio 6A.
Keksinnön mukaisessa menetelmässä säteilylähde toteutetaan puolijohdepaloista (chip) eli LED-elemen-teistä muodostetusta LED-ryhmästä tai vastaavasta. LED--elementtien säteilystä erotetaan LED-elementin paikasta 20 ko. ryhmässä riippuva aallonpituusalue säteilyspektriksi hajottavalla optisella laitteella ja tämän aallonpituusalueen säteilyn eli lähtösäteilyn intensiteettiä säädetään tai pidetään vakiona tarkkailemalla tämän intensiteettiä ja säätämällä sen avulla vastaavan LED-elementin 25 läpi kulkevaa virtaa.Haluttu aallonpituusalue voidaan tällöin valita sähköisesti aktivoimalla sopiva LED-ryh-män elementti.
Kuvion 1 spektrometrissä sovelletaan keksinnön mukaista menetelmää. Spektrometrin säteilylähde 1 on 30 muodostettu valoa emittoivista diodeista eli LED:eista.
Erityisesti säteilylähde 1 koostuu LED-rivistä 2, joka käsittää useita rinnakkaisia LED-puolijohdepalasia eli LED-elementtejä 21, 22, 23, ... ,26, jotka kaikki ovat samanlaisia. Säteilylähde käsittää edelleen optiset 35 välineet halutun aallonpituusalueen erottamiseksi LED:ien tuottamasta säteilystä ja laitteet aallonpituusalueen säteilyn intensiteetin pitämiseksi vakiona tai li 5 77736 halutulla tasolla. Mainitut optiset välineet koostuvat optisista laitteista, kuten linsseistä, peileistä, hiloista, raoista ja säteen jakajista, joiden laitteiden avulla LED:ien tuottama säteily kerätään ja säteily 5 hajotetaan spektriksi ja halutun aallonpituusalueen säteily kohdistetaan lähtörakoon tai vastaavaan. Kuvion 1 spektrometrissä optisina välineinä ovat säteilyä keräävä linssi 3, säteilyn spektriksi hajottava heijas-tinhila 4 ja este 5, jossa on lähtörako 6. Säteilyä 10 keräävänä komponenttina voidaan käyttää myös esim. koveraa peiliä ja heijastushilan paikalla voidaan käyttää läpäisyhilaa tai prismaa. Nämä komponentit voidaan myös yhdistää käyttämällä esimerkiksi fukusoivaa heijastin-tai läpäisyhilaa.
15 Keksinnön mukainen säädettävä säteilylähde 1 käsittää edelleen optiset välineet ja ilmaisimen 7 lähtevän säteilyn intensiteetin tarkkailemiseksi ja/tai mittaamiseksi. Kuvion 1 spektrometrissä optisina välineinä käytetään säteenjakajaa 8. Säteilylähde käsittää 20 myös ohjaus- ja säätölaitteen 9, johon ilmaisin 7 on yhdistetty. Ohjaus- ja säätölaite 9 on yhdistetty LED--riviin 2 sen kuhunkin elementtiin 21, 22, ... 26. Ohjaus- ja säätölaitteen 9 avulla valitaan haluttu LED--elementti. Kunkin LED-elementin tuottamasta säteilystä 25 saadaan niin lähtörakoon haluttu aallonpituusalue, joka riippuu LED-elementin 21, 22, ... , 26 paikasta. Säteilylähteestä lähtevästä säteilystä erotetaan optisten välineiden avulla osa ilmaisimelle 7, jonka antamien intensiteettiarvojen mukaan säädetään vastaavan LED-ele-30 mentin läpi kulkevaa virtaa, joka tuottaa ko. säteilyn, ja siten, että aallonpituusalueen säteilyn intensiteetti ja siis lähtösäteilyn intensiteetti pysyy vakiona.
Säteilylähteeseen 1 voidaan lisäksi liittää myös muita optisia laitteita. Kuviossa 1 raon 6 kautta 35 tuleva lähtösäteily yhdensuuntaistetaan linssillä 10, jonka jälkeen se kohdistetaan mittauskohteeseen 11. Mit-tauskohteen 11 jälkeen säteilyn etenemissuunnassa seuraa 6 77736 vastaanotin 12, jona diffuuseista kohteista tapahtuvissa mittauksissa toimii edullisesti laajapintainen radio- metri. Vastaanottaneita 12 saatu sähköinen signaali vahvistetaan vahvistimella 13 ja syötetään laskentayk-5 sikköön 14 ja mahdollisesti esitetään sen yhteydessä olevalla näytöllä. Laskentayksikön 14 avulla, tai sen yhteydessä olevalta ohjauspaneelilta, voidaan mahdollisesti ohjata myös säteilylähteen 1 ohjaus- ja säätö- yksikköä 9.
10 Heijastus- ja/tai läpäisymittauksia varten ainakin säteilylähde 1 on edullista muodostaa yhtenäiseksi yksiköksi. Se on sopivasti suojattavissa ympäristöä vastaan esim. suljettavissa hermeettiseen koteloon luotettavuuden parantamiseksi.
15 LED-riviin yhdistetyn ohjaus- ja säätölaitteen 9 kytkentä on esitetty lohkokaaviomuodossa kuviossa 3. LED-rivin 2 LED-elementit 21, 22, ...2 (N-l), 2N (N = kokonaisluku 1, 2, 3, ...) on kytketty virransäätö-piirin 15 kautta jännitelähteeseen 30. LED-elementit on 20 yhdistetty valintalaitteeseen 16 kuten dekooderiin ja tämä laskentayksikköön 14. Haluttu LED-elementti, esim. 23, ja haluttu säteilylähteen lähtösäteilyn aallonpituusalue valitaan valintalaitteen 16 avulla. Osa LED-elementeiltä saadusta säteilystä poimitaan optisen 25 laitteen 8 avulla ilmaisimelle 7. Ilmaisin 7 on yhdistetty säätäjään 9a. Virransäätöpiiriä 15 ohjataan säätäjällä 9a ilmaisimelta 7 saadun viestin avulla niin, että ilmaisen lähtösignaali pysyy halutun suuruisena, jolloin myös lähtösäteilyn intensiteetti pysyy halutun 30 suuruisena.
Kuvio 2 havainnollistaa keksinnön mukaisella menetelmällä saatua lähtösäteilyn spektriä. Suorakulmaisessa kordinaatistossa ordinaattana on säteilyn intensiteetti I ja abskissana aallonpituus ^ . Normaalin 35 LED:in säteilyspektri on leveän kellokäyrän muotoinen L, kuvio 2A. Keksinnön mukaisesta säteilylähteestä 1 lähtevän säteilyn spektrit ovat kapeita halutun kor-
II
7 77736 kuisia kaistoja tai alueita S, kuviot 2B - 2E, kello-käyrän L rajottamalla alueella.
Kuvion 1 mukainen spetrometri ja siinä käytetty säteilylähde toimivat periaatteessa seuraavasti. Ohjaus-5 ja säätölaite 9 valitsee ja aktivoi LED-rivistä 2 ensimmäisen LED-elementin 21. LED-elementin säteily kerätään linssillä 3 ja saadaan yhdensuuntaiseksi keilaksi hei-jastushilalle 4. Linssi 3 muodostuu edelleen hilalta heijastuneesta säteilystä spektrin esteelle 5. Lähtöraon 10 6 läpäisee säteilystä se osa (aallonpituusalue A χ i) , joka määräytyy LED-elementin 21 sijainnista rivissä ja muiden optisten laitteiden 3, 4,6 sijainnista ja mitoituksesta. Linssiltä 10 saadaan yhdensuuntaisen lähtö-säteily mittauskohteeseen 11.
15 Optisen laitteen 8 kautta osa lähtösäteilystä ohjataan ilmaisimelle 7 ja saatua intensiteettiä kuvaava signaali rekisteröidään ohjaus- ja säätölaitteella 9. Ohjaus- ja säätölaite säätää LED-elementtiin 21 menevän virran sellaiseen arvoon, että ilmaisimelta 7 20 saatu signaali nousee halutulle tasolle, jolloin myös lähtösäteilyn intensiteetti asettuu haluttuun arvoon esim. IQ. Tämän jälkeen tapahtuu varsinainen mittaus aallopituusalueella A. λ x (kuvio 2B) ja tulos rekisteröidään laskentayksikölle 14. Seuraavaksi ohjaus- ja 25 säätölaite 9 aktivoi LED-elementin 22 ja, kun lähtö-intensiteetti on vastaavasti säädetty halutulle tasolle tapahtuu mittaus aallonpituusalueella /\ λ 2 (kuvio 2C). Ohjaus- ja säätölaite 9 aktivoi vuoronperään kaikki LED-elementit 21 ... 2N ja vastaavasti suoritetaan 30 mittaukset aallonpituusalueilla /\xx, ..., /\\ N kuvio 2E), jonka jälkeen ohjaus- ja säätölaite 9 aktivoi uudelleen LED-elementin 21 jne. Laskentayksikkö 14 on sähköisesti synkronoitu ohjaus- ja säätölaitteeseen 9 siten, että kaikki rekisteröidyt mittaustulokset voidaan 35 yhdistää oikeisiin aallonpituusalueisiin / \ Xl » · · · » / \ X N ·
Edellä kuvion 1 spektrometrissä optiset lait- 77736 8 teet LED-rivien tuottaman säteilyn keräämiseksi, hajottamiseksi spektriksi ja halutun aallonpituusalueen kohdistamiseksi lähtörakoon 6 käsittäen linssin 3 ja heijastushilan 4 tai vastaavan. Kuvion 4 mukaisessa 5 säteilylähteessä mainitut optiset laitteet käsittävät säteenjakokuution 17 ja tämän pinnalla fokusoivan läpäi-syhilan 18. Tässä tapauksessa ilmaisin 7 lähtevän säteilyn intensiteetin tarkkailemiseksi on järjestetty säteen jakokuution 17 yhteyteen. Tällöin säteenjakokuution 10 jakopinta 17a heijastaa osan säteenjakokuution läpi lähtörakoon menevästä säteilystä ilmaisemelle 7. Lähtö-rakona toimii valokuituliitin 19, johon on yhdistetty valokuitu 31. Säteilylähde 1 LED-riveineen 2 on suljettu sopivaan koteloon 32.
15 Kuvio 5 esittää kompaktia heijastusmittauksiin tarkoitettua spektrometriä, joka sisältää sekä säteily-lähteen lähettimen että vastaanottimen. Rakenteeltaan säteilylähde 1 vastaa kuvion 4 säteilylähdettä, ja siinä käytetään vastaavista osista samoja viitenume-20 roita. Säteilylähteen 1 eteen säteilyn etenemissuunnassa on järjestetty vastaanotin 33. Se muodostuu säteenjaka-jasta 34 ja vastaanotindetektorista 12. Lähtösäteily johdetaan ulos laitteesta aukon 35 kautta. Mittauskohde 36, joka on heijastava pinta, sijoitetaan spektrometris-25 tä tulevan säteilykeilan eteen. Mittauskohteesta 36 heijastuva säteily palaa aukon 35 kautta vastaanottimen 33 säteenjakajaan 34, jonka jakopinnasta 34a pääosa säteilystä heijastuu vastaanotindetektoriin 12 ja ilmaistaan. Sekä säteilylähde 1 että vastaanotin 33 on 30 tässä tapauksessa integroitu yhdeksi yhtenäiseksi yksiköksi, joka tarpeen vaatiessa voidaan varustaa hermeettisellä kotelolla 37. Heijastusspektrometristä saadaan tällä tavalla kenttäkelpoinen laite. Spektrometristä lähtevä säteily voidaan ohjata mittauskohtee-35 seen 36 ilman erillistä lähtöoptiikkaa, kuten edellä on esitetty tai käyttämällä esim. normaalia linssioptiikkaa tai kuituoptista komponenttia.
ii 9 77736 LED-rivi voidaan korvata toisenlaisella sätei-lylähderivillä, kuten kuviosta 6 käy ilmi. Kuvio 6A esittää sivulta katsottuna LED-riviä 2, jossa on peräkkäin LED-elementtejä 21, 22, ..., 2N. Kuvion 6B mukai-5 nen vaihtoehtoinen säteilylähderivi käsittää joukon LED-elementtejä tai erillisiä koteloituja LED:jä 21, 22, ..., 27, joihin kuhunkin on liitetty valokuitu 41, 42, ..., 47 tämän ensimmäisestä päästä 41a, 42a, ..., 47a. Valokuitujen toiset päät 41b, 42b, ...» 47b on 10 järjestetty halutuksi muodostelmaksi. Valokuitujen päät ovat tällöin lähellä toisiaan ja vastaavat näin esim. edellä esitettyä LED-riviä.
On huomattava, että vaikka keksintöä on edellä selitetty lähinnä vain yhden mittauslaitteen avulla, 15 on selvää, että menetelmää säteilylähteen säätämiseksi ja säädettävää säteilylähdettä voidaan käyttää moniin muihinkin sovellutuksiin, joissa tarvitaan stabiilia tai helposti säädettävää säteilylähdettä, joka tuottaa säteilyä tietyllä aallonpituusalueella usealle vuorotel-20 Ien toimivalle, tarvittaessa kapealle aallonpituuskais-talle. Lisäksi edellä esitetyissä keksinnön toteutusesi-merkeissä käytetään hyväksi LED-riviä tai vastaavaa, mutta sen sijasta on mahdollista käytää myös LED-mat-riisissa tai muuta vastaavaa LED-ryhmää.
25

Claims (6)

77736 ίο
1. Menetelmä säteilylähteen säätämiseksi, joka säteilylähde on toteutettu valoa emittoivien diodien 5 eli LED:ien avulla, jotka on järjestetty ryhmäksi (2, 2’) josta yksi LED aktivoidaan kerrallaan, jonka aktivoidun LED:in tuottamasta säteilystä erotetaan LED:ien paikasta ko. ryhmässä riippuva aallonpituusalue (Αλ x, A λ 2, ··.) säteilyn spektriksi hajottavalla optisella 10 laitteella ja jonka säteilylähteen lähtösäteilyn intensiteettiä säädetään tai pidetään vakiona, tunnet-t u siitä, että ko. aallonpituusalueen säteilyn eli lähtösäteilyn intensiteettiä (I0) säädetään tai pidetään vakiona mittaamalla tätä intensitettiä ja säätämällä 15 sen avulla vastaavan LED:in läpikulkevaa virtaa.
2. Säädettävä säteilylähde (1), johon kuuluu joukko valoa emittoivia diodeja eli LED:ja, jotka on järjestetty LED-ryhmäksi (2, 2')» joka käsittää useita rinnakkaisia LED-puolijohdepalasia eli LED-elementtejä 20 (21, 22, 23, ..., 26) tai vastaavia ja optiset välineet (3, 4, 6), joiden avulla LED:ien tuottama säteily kerätään ja säteily hajoitetaan spektriksi ja haluttu spektrin aallonpituusalue (/\λ n A. λ 2, ...) kohdistetaan lähtörakoon (6) tai vastaavaan; ja ohjaus- ja säätölait-25 e (9), jonka avulla kunkin LED-elementin tuottamasta säteilystä valitaan lähtörakoon (6) haluttu aallonpituusalue, joka riippuu LED-elementin paikasta (21, 22, 23, ..., 26) LED-ryhmässä (2, 2') ja laitteet aallonpituusalueen intensiteetin säätämiseksi tai pitämiseksi 30 vakiona, tunnettu siitä, että säteilylähteeseen kuuluu lisäksi optiset välineet (8) ja ilmaisin (7) lähtevän säteilyn intensiteetin (I0) tarkkailemiseksi ja/tai mittaamiseksi, jossa osa lähtevästä säteilystä erotetaan optisten välineiden (8) avulla ilmaisimelle 35 (7), jonka antamien intensiteettiarvojen mukaan ohjaus- ja säätöyksikön (9) avulla säädetään vastaavan LED-elementin läpi kulkevaa virtaa siten, että aallonpituus- u 77736 alueen säteilyn (/\ λ if A λ 2» ···) ja lähtösäteilyn intensiteetti (I0) pysyy halutun suuruisena.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että LED-ryhmän (2, 2') LED-ele- 5 menttit (21, 22, 23, ..., 26) on kytketty yhteen ja yhdistetty virransäätöpiiriin (15) ja valintalaittee-seen (16), jonka avulla valitaan haluttu LED-elementti (esim. 23) ja haluttu säteilylähteen lähtösäteilyn aallonpituusalue (A λ 3) ja jota virransäätöpiiriä (15) 10 ohjataan säätäjällä (9a) ilmaisimelta (7) saadun viestin avulla niin, että lähtevän säteilyn intensiteetti (Io) pysyy halutun suuruisena.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitut optiset laitteet
15 LED:ien tuottaman säteilyn keräämiseksi, hajoittamiseksi spektriksi ja halutun aallonpituusalueen kohdistamiseksi lähtörakoon (6)sekä ilmaisimelle (7) käsittävät säteen-jakokuution (17) ja tämän pinnalla läpäisyhilan (18).
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, 20 tunnettu siitä, että ilmaisin (7) lähtevän säteilyn intensiteetin (I0) tarkkailemiseksi on järjestetty säteenjakokuution (17) yhteyteen niin, että säteen j akokuutio (17) toimii myös ilmaisimeen (7) liittyvänä optisena välineenä.
6. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 2-5 mukainen laite heijastumittausten suorittamsita varten, tunnettu siitä, että säteilylähde (1) ja vastaanotin (33) on integroitu yhtenäiseksi yksiköksi, joka on edullisesti varustettu hermeettisellä kote- 30 lolla (37). 12 77736
FI872824A 1987-06-25 1987-06-25 Foerfarande foer reglering av straolkaella och reglerbar straolkaella. FI77736C (fi)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI872824A FI77736C (fi) 1987-06-25 1987-06-25 Foerfarande foer reglering av straolkaella och reglerbar straolkaella.
EP88905853A EP0366696B1 (en) 1987-06-25 1988-06-23 Procedure for controlling a radiation source and controllable radiation source
DE3852176T DE3852176T2 (de) 1987-06-25 1988-06-23 Verfahren zur steuerung einer strahlungsquelle und einer regelbaren strahlungsquelle.
PCT/FI1988/000103 WO1988010462A1 (en) 1987-06-25 1988-06-23 Procedure for controlling a radiation source and controllable radiation source
US07/457,694 US5029245A (en) 1987-06-25 1988-06-23 Procedure for controlling a radiation source and controllable radiation source

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI872824 1987-06-25
FI872824A FI77736C (fi) 1987-06-25 1987-06-25 Foerfarande foer reglering av straolkaella och reglerbar straolkaella.

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI872824A0 FI872824A0 (fi) 1987-06-25
FI77736B true FI77736B (fi) 1988-12-30
FI77736C FI77736C (fi) 1989-04-10

Family

ID=8524727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI872824A FI77736C (fi) 1987-06-25 1987-06-25 Foerfarande foer reglering av straolkaella och reglerbar straolkaella.

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5029245A (fi)
EP (1) EP0366696B1 (fi)
DE (1) DE3852176T2 (fi)
FI (1) FI77736C (fi)
WO (1) WO1988010462A1 (fi)

Families Citing this family (80)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5369286A (en) * 1989-05-26 1994-11-29 Ann F. Koo Method and apparatus for measuring stress in a film applied to surface of a workpiece
GB8913800D0 (en) * 1989-06-15 1989-08-02 Secr Defence Colour monitoring
JPH03269681A (ja) * 1990-03-19 1991-12-02 Sharp Corp 画像認識装置
WO1994015183A1 (en) * 1991-06-28 1994-07-07 Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus Radiation source
US5523582A (en) * 1992-04-30 1996-06-04 Ann F. Koo Method and apparatus for measuring the curvature of wafers with a laser source selecting device
US5477322A (en) * 1994-10-13 1995-12-19 Nirsystems Incorporated Spectrophotometer with light source in the form of a light emitting diode array
US5758644A (en) * 1995-06-07 1998-06-02 Masimo Corporation Manual and automatic probe calibration
IT1280954B1 (it) * 1995-10-05 1998-02-11 Sorin Biomedica Cardio Spa Procedimento e sistema per rilevare parametri chimico-fisici.
FI103074B1 (fi) * 1996-07-17 1999-04-15 Valtion Teknillinen Spektrometri
EP0983499B1 (en) * 1997-05-23 2005-10-26 Becton, Dickinson and Company Automated microbiological testing apparatus and methods therefor
EP1610115A3 (en) * 1997-05-23 2010-03-03 Becton, Dickinson and Company Automated microbiological testing apparatus and methods therefor
JP3971844B2 (ja) 1998-05-13 2007-09-05 株式会社キーエンス 光学装置、光電スイッチ、ファイバ型光電スイッチおよび色識別センサ
US6483112B1 (en) 1998-07-14 2002-11-19 E. Neil Lewis High-throughput infrared spectroscopy
WO2000004349A1 (en) * 1998-07-14 2000-01-27 Lewis E Neil High-throughput infrared spectroscopy
US6310337B1 (en) 1998-08-13 2001-10-30 Joseph M. Chiapperi Method of preselecting flashlamp voltages for assays
US6721585B1 (en) 1998-10-15 2004-04-13 Sensidyne, Inc. Universal modular pulse oximeter probe for use with reusable and disposable patient attachment devices
USRE41912E1 (en) 1998-10-15 2010-11-02 Masimo Corporation Reusable pulse oximeter probe and disposable bandage apparatus
DE29901464U1 (de) * 1999-01-28 2000-07-06 J & M Analytische Mess- und Regeltechnik GmbH, 73431 Aalen Kombinationslichtquelle und Analysesystem unter Verwendung derselben
US6690464B1 (en) * 1999-02-19 2004-02-10 Spectral Dimensions, Inc. High-volume on-line spectroscopic composition testing of manufactured pharmaceutical dosage units
EP1169722A1 (en) 1999-03-18 2002-01-09 Cambridge Research & Instrumentation, Inc. High-efficiency multiple probe imaging system
US7123844B2 (en) * 1999-04-06 2006-10-17 Myrick Michael L Optical computational system
US6529276B1 (en) 1999-04-06 2003-03-04 University Of South Carolina Optical computational system
US6259430B1 (en) 1999-06-25 2001-07-10 Sarnoff Corporation Color display
US7667895B2 (en) * 1999-07-08 2010-02-23 Jds Uniphase Corporation Patterned structures with optically variable effects
US6761959B1 (en) * 1999-07-08 2004-07-13 Flex Products, Inc. Diffractive surfaces with color shifting backgrounds
US20070195392A1 (en) * 1999-07-08 2007-08-23 Jds Uniphase Corporation Adhesive Chromagram And Method Of Forming Thereof
US6750964B2 (en) * 1999-08-06 2004-06-15 Cambridge Research And Instrumentation, Inc. Spectral imaging methods and systems
US6373568B1 (en) 1999-08-06 2002-04-16 Cambridge Research & Instrumentation, Inc. Spectral imaging system
CA2382197A1 (en) 1999-08-19 2001-02-22 Washington State University Research Foundation Methods for determining the physiological state of a plant
KR100837593B1 (ko) * 2000-01-21 2008-06-13 플렉스 프로덕츠, 인코포레이티드 가변적 광학 특성의 보안 장치
WO2001061293A1 (en) * 2000-02-18 2001-08-23 Spectral Dimensions, Inc. Multi-source spectrometry
US7138156B1 (en) 2000-09-26 2006-11-21 Myrick Michael L Filter design algorithm for multi-variate optical computing
JP4685229B2 (ja) * 2000-10-31 2011-05-18 オリンパス株式会社 レーザ顕微鏡
US6689999B2 (en) * 2001-06-01 2004-02-10 Schott-Fostec, Llc Illumination apparatus utilizing light emitting diodes
US6930773B2 (en) * 2001-08-23 2005-08-16 Cambridge Research And Instrumentation, Inc. Spectral imaging
US6825930B2 (en) * 2002-06-04 2004-11-30 Cambridge Research And Instrumentation, Inc. Multispectral imaging system
US7251587B2 (en) * 2002-08-12 2007-07-31 System To Asic, Inc. Flexible scanning and sensing platform
US20040188594A1 (en) * 2003-05-01 2004-09-30 Brown Steven W. Spectrally tunable solid-state light source
US7500950B2 (en) 2003-07-25 2009-03-10 Masimo Corporation Multipurpose sensor port
US20050030192A1 (en) * 2003-08-08 2005-02-10 Weaver James T. Power supply for LED airfield lighting
US7321791B2 (en) 2003-09-23 2008-01-22 Cambridge Research And Instrumentation, Inc. Spectral imaging of deep tissue
US8634607B2 (en) * 2003-09-23 2014-01-21 Cambridge Research & Instrumentation, Inc. Spectral imaging of biological samples
US7324569B2 (en) * 2004-09-29 2008-01-29 Axsun Technologies, Inc. Method and system for spectral stitching of tunable semiconductor sources
CN101916359B (zh) 2005-01-27 2012-06-20 剑桥研究和仪器设备股份有限公司 把样本的不同区域分类到相应类别的方法和设备
CA2539679A1 (en) * 2005-03-15 2006-09-15 Electronic Design To Market, Inc. System of measuring light transmission and/or reflection
DE102005022175A1 (de) * 2005-05-13 2006-12-21 Carl Zeiss Jena Gmbh Multispektrale Beleuchtungseinheit
US7279678B2 (en) * 2005-08-15 2007-10-09 Schlumber Technology Corporation Method and apparatus for composition analysis in a logging environment
CA2564764C (en) * 2005-10-25 2014-05-13 Jds Uniphase Corporation Patterned optical structures with enhanced security feature
WO2007061436A1 (en) * 2005-11-28 2007-05-31 University Of South Carolina Self calibration methods for optical analysis system
US10188348B2 (en) 2006-06-05 2019-01-29 Masimo Corporation Parameter upgrade system
EP2033196A2 (en) 2006-06-26 2009-03-11 University of South Carolina Data validation and classification in optical analysis systems
US8255026B1 (en) 2006-10-12 2012-08-28 Masimo Corporation, Inc. Patient monitor capable of monitoring the quality of attached probes and accessories
US7880626B2 (en) 2006-10-12 2011-02-01 Masimo Corporation System and method for monitoring the life of a physiological sensor
WO2008057912A2 (en) * 2006-11-02 2008-05-15 University Of South Carolina Multi-analyte optical computing system
US7651268B2 (en) * 2007-02-23 2010-01-26 Cao Group, Inc. Method and testing equipment for LEDs and laser diodes
WO2008121715A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-09 Ometric Corporation In-line process measurement systems and methods
US8184295B2 (en) * 2007-03-30 2012-05-22 Halliburton Energy Services, Inc. Tablet analysis and measurement system
WO2008121684A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-09 University Of South Carolina Novel multi-analyte optical computing system
CN107132185B (zh) 2008-02-05 2020-05-29 普凯尔德诊断技术有限公司 用于鉴定生物样品中细菌的系统
US8212213B2 (en) * 2008-04-07 2012-07-03 Halliburton Energy Services, Inc. Chemically-selective detector and methods relating thereto
WO2010019515A2 (en) 2008-08-10 2010-02-18 Board Of Regents, The University Of Texas System Digital light processing hyperspectral imaging apparatus
US8101906B2 (en) * 2008-10-08 2012-01-24 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for calibrating optical path degradation useful for decoupled plasma nitridation chambers
US8309897B2 (en) * 2009-02-06 2012-11-13 Pocared Diagnostics Ltd. Optical measurement arrangement
US8571619B2 (en) 2009-05-20 2013-10-29 Masimo Corporation Hemoglobin display and patient treatment
US10288632B2 (en) 2009-09-21 2019-05-14 Pocared Diagnostics Ltd. System for conducting the identification of bacteria in biological samples
DE102009046831B4 (de) * 2009-11-18 2015-02-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Strahlungserzeugungsvorrichtung zum Erzeugen einer elektromagnetischen Strahlung mit einer einstellbaren spektralen Zusammensetzung und Verfahren zur Herstellung derselben
JP5796275B2 (ja) * 2010-06-02 2015-10-21 セイコーエプソン株式会社 分光測定器
JP5254308B2 (ja) * 2010-12-27 2013-08-07 東京エレクトロン株式会社 液処理装置、液処理方法及びその液処理方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体
US8891087B2 (en) * 2011-06-01 2014-11-18 Digital Light Innovations System and method for hyperspectral imaging
US20130148107A1 (en) * 2011-12-07 2013-06-13 Honeywell Asca Inc. Multi-source sensor for online characterization of web products and related system and method
JP5842652B2 (ja) * 2012-02-08 2016-01-13 株式会社島津製作所 波長可変単色光光源
US9297749B2 (en) 2012-03-27 2016-03-29 Innovative Science Tools, Inc. Optical analyzer for identification of materials using transmission spectroscopy
US8859969B2 (en) 2012-03-27 2014-10-14 Innovative Science Tools, Inc. Optical analyzer for identification of materials using reflectance spectroscopy
JP2016501372A (ja) * 2012-12-07 2016-01-18 エスピースリーエイチ 熱機関において流体を分析するための車載装置および方法
US9862920B2 (en) 2012-12-11 2018-01-09 Pocared Diagnostics Ltd. Optics cup with curved bottom
US9182278B2 (en) * 2013-03-14 2015-11-10 Sciaps, Inc. Wide spectral range spectrometer
JP6774174B2 (ja) * 2015-10-08 2020-10-21 株式会社キーエンス 光電スイッチ
US20190265101A1 (en) * 2016-07-25 2019-08-29 Shimadzu Corporation Photometer
CN112611456A (zh) * 2019-09-18 2021-04-06 深圳市中光工业技术研究院 光谱仪
EP4443118A1 (en) * 2023-04-04 2024-10-09 F. Hoffmann-La Roche AG A light source for generating illumination light

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4022531A (en) * 1973-10-17 1977-05-10 U.S. Philips Corporation Monochromator
JPS5182630A (fi) * 1975-01-16 1976-07-20 Minolta Camera Kk
JPS54143109A (en) * 1978-04-28 1979-11-08 Hitachi Ltd Optical information device
US4455562A (en) * 1981-08-14 1984-06-19 Pitney Bowes Inc. Control of a light emitting diode array
US4443695A (en) * 1980-01-25 1984-04-17 Canon Kabushiki Kaisha Apparatus for controlling the quantity of light
ES8101334A1 (es) * 1980-06-04 1980-12-16 Standard Electrica Sa Un procedimiento de proteccion de la fuente luminosa de los transmisores opticos
HU186069B (en) * 1982-06-09 1985-05-28 Koezponti Elelmiszeripari Spectrophotometer operating on discrete wave-lengths
US4449821A (en) * 1982-07-14 1984-05-22 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process colorimeter
HU187188B (en) * 1982-11-25 1985-11-28 Koezponti Elelmiszeripari Device for generating radiation of controllable spectral structure
NL8400380A (nl) * 1984-02-07 1985-09-02 Optische Ind De Oude Delft Nv Inrichting voor het detecteren van kleurverschillen.
US4790654A (en) * 1987-07-17 1988-12-13 Trw Inc. Spectral filter

Also Published As

Publication number Publication date
FI77736C (fi) 1989-04-10
EP0366696A1 (en) 1990-05-09
US5029245A (en) 1991-07-02
WO1988010462A1 (en) 1988-12-29
EP0366696B1 (en) 1994-11-23
DE3852176T2 (de) 1995-06-22
FI872824A0 (fi) 1987-06-25
DE3852176D1 (de) 1995-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI77736B (fi) Foerfarande foer reglering av straolkaella och reglerbar straolkaella.
US5329353A (en) High sensitive multi-wavelength spectral analyzer
CA2261139C (en) Spectrometer
US8159668B2 (en) Spectrometer for measuring moving sample material and the method
EP0195339B1 (en) Spectrophotometer
US3985441A (en) Multi-channel spectral analyzer for liquid chromatographic separations
EP0413939B1 (en) Improved grating spectrometer
JPS6116010B2 (fi)
KR930013777A (ko) 공간 광 변조기 분광기 및 광 분석 방법
WO1995010759A1 (en) Spectral wavelength discrimination system and method for using
CN1372635A (zh) 红外探测或涉及红外探测的改进
KR20010083171A (ko) 광 스펙트럼 분석기에서 보정 신호 및 시험 신호를 동시에검출하는 광 시스템
US4630925A (en) Compact temporal spectral photometer
CN1831517A (zh) 一种微型化便携式红外光谱仪
US4722606A (en) Analytical photometer, in particular multi-channel, applied to a centrifugal system adapted to perform practically simultaneous determination of the presence of different substances in a certain number of samples
US5721613A (en) Fluorescence spectrometer
CN116735569A (zh) 基于全光谱测量的等离子发射光谱检测器
JPH05281041A (ja) 分光器
US3728031A (en) Multichromatic multibeam absorption photometer
WO2003087786A1 (en) Method and apparatus for gas detection
JP2003518616A (ja) 光ビームの空間平均強度を測定する方法および装置、ならびに光源を調整するための方法および装置
US4035086A (en) Multi-channel analyzer for liquid chromatographic separations
CN219957355U (zh) 基于全光谱测量的等离子发射光谱检测器
US5061066A (en) Method for realizing a primary photometric standard of optical radiation using a photodetector and photodetecting apparatus therefor
JPH1062247A (ja) 分光装置

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Owner name: VALTION TEKNILLINEN TUTKIMUSKESKUS

MA Patent expired