SU1696895A1 - Способ определени оптических потерь в веществе - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к оптическому приборостроению, а более конкретно к спектрофотометрии дл  видимой и ближней инфракрасной области спектра, предназначенных дл  измерени  низких оптических потерь, и может быть использовано дл  контрол  качества при производстве особо чистых жидкостей и оптических стекол. Цель изобретени  - повышение точности определени  коэффициента пропускани  излучени . Оптические потери исследуемого образца рассчитываютс  на основе измерений разности фототоков в измерительном и компенсационном каналах при последовательной установке в измерительный канал образца исследуемого вещества и одноступенчатого ослабител , коэффициент пропускани  которого равен минимальному измер емому коэффициенту пропускани  образца исследуемого вещества без ослабител  (при его выведении из канала), и образца исследуемого вещества, толщина которого превышает толщину образца при первом и втором измерени х, а искомую величину коэффициента пропускани  рассчитывают по формуле г (n3-ni)/(n2-ni)(1 - т с)1 + т с ,где гп,п2,пз- отсчеты по первому, второму и третьему измерени м соответственно; г с - коэффициент пропускани  ослабител . 1 ил. сл с

Description

Изобретение относитс  к оптическому приборостроению, а более конкретно к спектрофотометрии дл  видимой и ближней инфракрасной областей спектра, предназначенной дл  измерени  низких оптических потерь, и может быть использовано дл  контрол  качества при производстве особо чистых жидкостей и оптических стекол.

Известен способ определени  коэффициентов пропускани  и ослаблени  светового излучени  с помощью спектрофотометра СФ-26 с приставкой СЛО-1 дл  измерени  малопоглощающих веществ с показателем преломлени , существенно отличным от единицы 1. Искусственный образец устанавливают в камеру с попеременно устанавливаемыми сферическими зеркалами, освещают направленным монохроматическим светом, а прошедшее через образец световое излучение измер ют с помощью фотоприемных устройств, снабженных системой измерени  фототоков.

Основна  погрешность измерени  коэффициента пропускани  СФ-26 с приставкой СДО-1 составл ет 1%, что при использовании образца длиной 25см позвол ет определить коэффициент ослаблени  с погрешностью +1-10 см . Оптические потери в особо чистых стеклах составл ют величину 10 см и менее, что не позвол ет использовать данный способ дл  определени  коэффициентов пропускани  и ослаблени  в этих материалах.

О

ю о

00

о сл

Известен способ определени  коэффициентов пропускани  и ослаблени , в котором используетс  двухканальный компенсационный спектрофотометр дл  измерени  малых показателей ослаблени  2. Световой поток от источника света (лазера) через полупрозрачное зеркало раздел ют на два потока, поступающие каждый соответственно в измерительный и компенсационный каналы, при этом в измерительный канал помещаетс  исследуемый образец, а в компенсационном канале устанавливаетс  ирисова  диафрагма или жидкостный фильтр, Из каждого канала излучение направл ют на фотоприемные устройства, встроенные в фотометрические шары. При отсутствии в измерительном канале образца достигаетс  равенство потоков излучени  в каждом канале, при помещении в измерительный канал образца возникает разностный сигнал фототоков на выходе усилителей каждого фотоприемника.

Данный способ, как и 1, имеет погрешности , соизмеримые с величиной , ввиду малого разностного сигнала на выхо- де усилител  блока измерени  фототоков при измерении низких оптических потерь.

Наиболее близким к предлагаемому способу  вл етс  способ с использованием фотометра ФМ-94М, который включает ос- ветитель с набором интерференционных светофильтров, измерительный и компенсационный оптические каналы, набор калиброванных двухступенчатых секторных ослабителей, фотоприемники, встроенные в фотометрические шары, блок измерени  фототоков 3. Приемники излучени  обоих каналов расположены с двух сторон осветител  и присоединены к измерительному блоку так, что он измер ет разность фотото- ков, обусловленную различием световых по- токов в этих каналах. Погрешность определени  спектрального показател  ослаблени  составл ет .

Однако в известном способе не удаетс  в достаточной степени устранить погрешность измерений, так как это обуславливаетс  тем, что в процессе измерений в измерительном канале последовательно устанавливаютс  исследуемый образец и два разных секторных двухступенчатых ослабител , отличающихс  один от другого величи- ной пропускани  излучени . Это не позвол ет уменьшить величину раскомпен- сации фототоков в каналах ниже, чем раз- ность коэффициентов пропускани  двух разных ослабителей (не менее 10% дл ФН- 94М), что ограничивает точность получаемых результатов.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  коэффициента пропускани  излучени .

Согласно способу в рабочем канале осуществл ют три измерени , первое из которых производитс  при наличии в канале образца исследуемого вещества и одноступенчатого ослабител , коэффициент пропускани  которого равен минимальному значению измер емого коэффициента пропускани , второе измерение - при выведенном из канала ослабителе, а третье измерение - при наличии в канале образца исследуемого вещества, толщина которого превышает толщину образца при первом и втором измерени х, при этом искомую величину коэффициента пропускани  рассчитывают по математической формуле.

На чертеже приведена принципиальна  схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит расположенные по ходу луча света осветитель 1 монохроматического излучени , светоделительный элемент 2, установленные в измерительном канале 3 секторный ослабитель 4, держатель 5 образцов с коротким 6 и длинным 7 образцами исследуемого материала, первый фотоприемник 8, встроенный в фотометрический шар, установленные в измерительном канале 9 регулируемую диафрагму 10 и второй фотоприемник 11. Первый 8 и второй 11 фотоприемники 11 соединены электрической св зью с блоком 12 измерени  фототоков, на оптические каналы установлен светозащитный кожух 13.

Дл  приведени  устройства в рабочее состо ние подаетс  электропитание на осветитель 1, секторный ослабитель 4, блок 12 измерени  фототоков. Световой пучок выхо- дит из осветител  1, попадает на светоделительный элемент 2, который делит Световой пучок на две, примерно равные по интенсивности части. Пр мо прошедший световой пучок попадает в измерительный канал 3, отраженный от полупрозрачной грани светоделительного элемента 2 пучок попадает в компенсационный канал 9. В измерительном канале световой пучок проходит секторный ослабитель 4, который находитс  в посто нном вращении, короткий образец 6 исследуемого материала или длинный образец 7 и попадает в окно первого фотоприемника 8. В компенсационном канале 9 световой пучок, выход щий из светоделительного элемента 2,проходит через регулируемую диафрагму 10 и попадает в окно второго фотоприемника 11. Световые сигналы преобразуютс  в фототоки и поступают на вход блока 12 измерени  фототоков.

Способ осуществл етс  следующим образом .

Устанавливают в осветителе 1 длину волны используемого излучени . В измерительный канал 3 ввод т секторный ослабитель 4 и короткий образец 6. После этого с помощью ирисовой диафрагмы .10 выравнивают сигналы в измерительном 3 и компенсационном 9 каналах по показанию измерительного блока 12, снимаетс  отсчет щ. Секторный ослабитель 4 выводитс  из измерительного канала, снимаетс  отсчет П2. Короткий образец б выводитс  из измерительного канала и вместо него вводитс  длинный образец 7, снимаетс  отсчет пз.

Коэффициент пропускани  материала толщиной ДI L -1, где L - длина длинного образца 7; I - длина короткого образца 6. рассчитываетс  по формуле

-ЈНЈ{Р- «)«.. (1)

где ги, П2, пз- отсчеты по первому, второму и третьему соответственно;

тс коэффициент пропускани  ослабител .

Коэффициент ослаблени  измер емого материала рассчитываетс  по формуле

/i lg4(L-l).(2)

Дл  случа  двухступенчатого сектора (известный) коэффициент пропускани  образца рассчитываетс  по формуле

ПЗ-П1

Г(Г2-Т1)+П.(3)

где Т1ИТ2 коэффициенты-пропускани  первого и второго ослабителей соответственно .

Испытани , проведенные на макете, собранном по предлагаемой схеме, с использованием методики определени  наиболее веро тной ошибки определени  коэффициента пропускани  по формулам (1) и (3), показали , что погрешность определени  Аг коэффициента пропускани  по формуле (1) уменьшена по сравнению с определением по формуле (3) в 6,6 раза и не превышает

величины ±0,02%. Это соответствует погрешности определени  спектрального коэффициента ослаблени  образца длиной 25 см ±4 (± 4 дБ/км).

По сравнению с известными предлагаемый способ позвол ет определить коэффициенты ослаблени  твердых и жидких материалов с низкими оптическими потер ми с недоступной ранее точностью в области спектра 0,5-1,1 мкм.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  оптических потерь в веществе с использованием содержащего рабочий и компенсационный каналы спектрофотометра , в одном из каналов которого

   находитс  ступенчатый ослабитель, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности определени  коэффициента пропускани  излучени , в рабочем канале осуществл ют три измерени , первое из

   которых провод т при наличии образца исследуемого вещества и одноступенчатого ослабител , коэффициент пропускани  которого равен минимальному значению измер емого коэффициента пропускани ,

   второе измерение провод т при выведенном из канала ослабителе, а третье измерение - при наличии в канале образца исследуемого вещества, толщина которого превышает толщину образца при первом и

   втором измерени х, при этом искомую величину коэффициента пропускани  рассчитывают по формуле

   r-Sf( - e)+r«.

   где щ, , пз - отсчеты по первому, второму и третьему измерени м соответственно:

   тс - коэффициент пропускани  ослабител .