SU1539538A1

SU1539538A1 - Photometric device

Info

Publication number: SU1539538A1
Application number: SU874352552A
Authority: SU
Inventors: Нурлан Тоизбаевич Дюйсалиев; Леонид Дмитриевич Караяниди; Герш Шиманович Лившиц; Виталий Алексеевич Молчанов
Original assignee: Казахский Педагогический Институт Им.Абая
Priority date: 1987-12-29
Filing date: 1987-12-29
Publication date: 1990-01-30

Abstract

Изобретение относитс к устройствам дл измерени светотехнических величин, например поглощени света, в твердых порошкообразных или аэрозольных средах. Цель изобретени - повышение точности измерений. Используетс один источник, имеющий плоскую прот женно-диффузную поверхность к центру молочной матовой пластинки, расположенной по ходу луча, световод подведен входным торцом к ее верхней поверхности, а за прозрачной подложкой помещено плоское зеркало. Устройство состоит из прот женного источника излучени 1, плоской диффузно рассеивающей пластины 2, прозрачной подложки 3 с исследуемым веществом, плоского зеркала 4, обращенного отражающей частью к подложке. Источник излучени 1 соединен световодом 5 с приемником излучени 6. К верхней поверхности пластины 2, к ее центру, подведен входным торцом световод 7, второй торец которого подведен к приемнику 6. Преимущества устройства состо т в том, что оно дает более точный результат при однократной калибровке. 1 ил.The invention relates to devices for measuring lighting values, such as light absorption, in solid powdered or aerosol media. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. A single source with a flat, diffuse surface is used to the center of a dairy matte plate located along the beam, the light guide is led by the input end to its upper surface, and a flat mirror is placed behind the transparent substrate. The device consists of an extended radiation source 1, a flat diffusely scattering plate 2, a transparent substrate 3 with the test substance, a flat mirror 4 facing the substrate with the reflecting part. The radiation source 1 is connected by a light guide 5 with a radiation receiver 6. To the upper surface of the plate 2, to its center, a light guide 7 brings the input end, the second end of which is led to the receiver 6. The advantages of the device are that it gives a more accurate result with a single calibration. 1 il.

Description

Изобретение относится к устройствам для измерения светотехнических величин, например поглощения света, в (твердых порошкообразных: или аэрозольных средах»The invention relates to devices for measuring lighting quantities, for example light absorption, in (solid powder: or aerosol media "

Цель изобретения - повышение точности измерений.The purpose of the invention is improving the accuracy of measurements.

На чертеже показана схема предложенного устройства.The drawing shows a diagram of the proposed device.

Устройство состоит из источника 1 фзлучения, имеющего плоскую протяженную излучающую поверхность и дающего 5иффузный и однородный поток на знаительной площади. За источником по оду его лучей помещена плоская пластина 2, также диффузно рассеивающая свет, падающий со стороны источника. Sa пластиной расположена прозрачная подложка 3 с нанесенным на ней веществом н^ых частиц йлоское зеркало 4 t. ющей частью к подложке перечисленных узлов параллельны и центры их находятся на одной прямой, перпендикулярной их плоскостям. Источник 1 излучения соединен световодом 5 с приемником 6 излучения. К передней по ходу излучения поверхности Пластины 2 к ее центру подведен световод 7, второй торец которого подведен к приемнику 6 излучения.The device consists of a radiation source 1 having a flat extended radiating surface and giving a 5 diffuse and uniform flow over a considerable area. Behind the source, a flat plate 2 is placed along one of its rays, which also diffusely scatters the light incident from the source side. The sa plate contains a transparent substrate 3 with a substance of n ^ particles deposited on it and a yellow mirror 4 t. The main part to the substrate of the listed nodes are parallel and their centers are on one straight line perpendicular to their planes. The radiation source 1 is connected by a light guide 5 to a radiation receiver 6. To the front along the radiation surface of the Plate 2, a fiber 7 is led to its center, the second end of which is connected to the radiation receiver 6.

Измерения ведутся следующим образом. .The measurements are carried out as follows. .

Включают источник 1 излучения, вводят подложку 3 без исследуемого Йещества и производят отсчет 1< яркости пластины 2, затем вводят подложку с нанесенным на ее поверхность Исследуемым веществом и производят второй отсчет 'яркости пластины 1¾. Йри этом одновременно производят отсчеты I_<t0 и 1₂₁₀ опорного сигнала, поступающего от источника 1 излучения через световод 5, соответствующие моментам отсчетов I» и 1¾. По отношению первого отсчета (в единицах опорного сигнала) 1$ /1 »,о к второму Ι_α/Ι_2<0 можно судить о величине оптической толщи поглощения t_п исследуемого образца. Для этого устройство должно быть однократно откалибровано. Такое утверждение основано на следующих соображениях.The radiation source 1 is turned on, the substrate 3 is introduced without the Test Substance and a 1 <brightness of the plate 2 is counted, then the substrate is introduced with the Test substance deposited on its surface and a second 1 отс brightness of the plate is produced. In this case, at the same time, samples I _<t0 and 1 _{210 of the} reference signal are produced from the radiation source 1 through the optical fiber 5, corresponding to the moments of the samples I ”and 1¾. With respect to the ratio of the first reference (in units of the reference signal) 1 $ / 1 ”, o to the second Ι _α / Ι _{2 <0,} one can judge the magnitude of the optical absorption thickness t _{p of the} test sample. To do this, the device must be calibrated once. This statement is based on the following considerations.

Поступающий от источника свет частично рассеивается в пластине 2 вверх и вниз. Частично через пластины проходит прямое излучение источ10 ника. Наличие световода не оказывает сколь-либо заметного влияния на экранизацию падающего от источника света, 5 ибо его поперечное сечение может составлять всего несколько микрометров. Прошедшие через пластинку 2 прямой и рассеянный потоки падают на подложку 3, рассеиваются на ней во все стороны, попадают на зеркало 4, отражаются от него, вновь падают на подложку 3, затем на пластинку 2. Здесь они рассеиваются вверх и вниз, а потоки, идущие вниз, вновь проходят через подложку, попадают на зеркало и т.д. Процесс прохождения рассеяния и отражения от зеркала является многократным. Отметим, что всякий раз аэрозоль освещается симметрично - сверху и снизу благодаря наличию зеркала. Отсчет Li, полученный при отсутствии на подложке вещества,' не изменится, если поместить на подложку слой чисто рассеивающего вещества. Действительно, поток света, рассеиваемый аэрозолем, обязательно поступит вверх после многократных процессов рассеяния и отражения. Чисто рассеивающие частицы на верхней поверхности подложки не изменят интенсивность светового поля в соответствии с законом сохранения. Однако, если частицы поглощают - картина резко меняется. Всякий раз, проходя через слой поглощающего вещества, свет поглощается. При наклоне луча, равном Z относительно нормали к подложке, при интенсивности падающего на нее луча 1о из подложки выходит свет интенсивностиThe light coming from the source is partially scattered up and down in the plate 2. Partially, direct radiation of the source passes through the plates. The presence of a fiber does not have any noticeable effect on the screening of the light incident from the source, 5 because its cross section can be only a few micrometers. The direct and diffused flows passing through the plate 2 fall on the substrate 3, scatter on it in all directions, fall on the mirror 4, are reflected from it, again fall on the substrate 3, then on the plate 2. Here they are scattered up and down, and the flows going down, again pass through the substrate, fall on the mirror, etc. The process of passing through scattering and reflection from a mirror is multiple. Note that each time the aerosol is illuminated symmetrically - from above and from below due to the presence of a mirror. The Li count obtained in the absence of a substance on the substrate does not change if a layer of a purely scattering substance is placed on the substrate. Indeed, the light flux scattered by an aerosol will certainly come up after multiple scattering and reflection processes. Purely scattering particles on the upper surface of the substrate will not change the light field intensity in accordance with the conservation law. However, if particles absorb, the picture changes dramatically. Each time, passing through a layer of absorbing substance, light is absorbed. When the beam is tilted equal to Z relative to the normal to the substrate, when the intensity of the beam incident on it 1 °, intensity light comes out of the substrate

-t becZ. -Ι^ρ-t becZ. -Ι ^ ρ

Ι_ο e = Ι_ο e , где £рИ Сп“ оптические толщи рассеяния и поглощения соответственно. Таким образом, потери для каждого такого луча состоят из двух компонент - за счет рассеяния и за счет поглощения. После многократных процессов рассеяния и отражения от плоского зеркала на интенсивность выходящего вверх к световоду 7 потока потери за счет рассеяния не отразятся. В то же время из-за потерь за счет чистого (истинного) поглощения в исследуемой среде интенсивность потока, поступающего вверх через световод 7, уменьшится.Ι _ο e = Ι _ο e, where р И Сп Cn are the optical thicknesses of scattering and absorption, respectively. Thus, the losses for each such beam consist of two components - due to scattering and due to absorption. After multiple processes of scattering and reflection from a flat mirror, the intensity of the flow coming up to the fiber 7 will not be reflected by the loss due to scattering. At the same time, due to losses due to pure (true) absorption in the medium under study, the intensity of the flow coming up through the optical fiber 7 will decrease.

Связь между спадом интенсивности потока и величиной оптической толщи поглощения % сложна. Через слой ис35 следуемого вещества потоки света проходят многократно и по всевозможным направлениям. Установить эту связь на основании теоретических расчетов с приемлемой точностью затруднительно.The relationship between the decrease in the flux intensity and the optical absorption thickness% is complex. Through a layer of the studied substance, light streams pass repeatedly and in all possible directions. It is difficult to establish this relationship based on theoretical calculations with acceptable accuracy.

Поэтому установление связи между отношением 1д/1«₁₀ и I^/I^o с одной стороны и оптической толщей 'tn с другой осуществляют эмпирически, т.е. строят калибровочную кривую и затем используют ее для работы.Therefore, the establishment of a relationship between the ratio 1d / 1 _{10 10} and I ^ / I ^ o on the one hand and the optical thickness' tn on the other is carried out empirically, i.e. build a calibration curve and then use it for work.

Преимущества предложенного устройства состоят в том, что оно дает более точный результат при однократной калибровке, более удобно в эксплуатации и менее громоздко, ибо содержит один источник излучения. 20The advantages of the proposed device are that it gives a more accurate result with a single calibration, more convenient in operation and less cumbersome, because it contains one radiation source. 20

Claims

Claim

A photometric device containing a radiation source located along the beam of a diffusely scattering plate and a transparent substrate with a layer of the test substance deposited on it, as well as a radiation receiver, characterized in that, in order to increase the accuracy of measurements, a mirror is additionally inserted into the device Behind the substrate, the radiation source is made15 with a flat extended diffusely radiating surface, and the radiation receiver is optically coupled to. the radiation source and the center of the front surface ^{4 of the} scattering plate through the light guides.

I