SU894374A1 - Устройство дл измерени спектральных коэффициентов пропускани и отражени - Google Patents

Description

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПРОПУСКАНИЯ И ОТРАЖЕНИЯ

Изобретение относитс  к спектраль ному приборостроению и может быть ис пользовано при создании спектрофотометров , предназначенных дл  научных исследований. Известны спектральные приборы, предназначенные дл  измерени  спектральных коэффициентов пропускани , в которых дл  измерени  спектральных коэффициентов отражени  в кюветные отделени  необходимо устанавливать приставки. Это приводит к затрате времени на их установку и юстировкуСП . Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  измерени  спектральных коэффициентов пропускани  и отражени , содержащее оптически сопр женные осветительную систему с поворотным выходным зеркалом, моно хроматор, приемную систему и проекционную систему с входным зеркалом и держатель образцов 2j. К недостаткам можно отнести то, что процесс измерени  требует перемещени  образца (либо образцов) при сн тии отсчетов на каждой длине волны, известное устройство непригодно дл  определени  спектральных коэффициентов пропускани  и отражени  образцов, которые по тем, либо другим причинам нельз  двигать без нарушени  их спектрофотометрических характеристик. К ним относ тс  образцы, охлаждаемые в криостатах, нагреваемые в термостатах , либо подвергаемые другим видам воздействий. По той же причине невозможна работа с крупногабаритными образцами, например, с многовходовыми газовыми кюветами и проведение сравнительных измерений двух и более образцов, один из которых может рассматриватьс  в качестве .стандартного . Цель изобретени  - расширение аналитических возможностей устройства дл  измерени  спектральных коэффициентов пропускани  и отражени , т.е. обеспечение возможности решени  с его помощью таких задач, как измерение пропускани  и отражени  образцов , которые в процессе спектрофотометрировани  нельз  двигать без потери точности. К ним относ тс  образцы , имеющие одновременно большую толщину и показатель преломлени , отличный от единицы, а также образцы, помещенные в криостаты, термостаты, в многовходовые кюветы и т.п.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  измерени  спектральных коэффициентов пропускани  и отражени , содержащем оптически сопр женные осветительную систему с поворотным выходным зеркалом, монохроматор , приемную cViCTeMy и проекционную систему с входным зеркалом и держатель образцов, входные зеркало проекционной системы и держатель образцов выполнены поворотными и в устройство введены два взаимно параллельных отражател , расположенные по обе стороны от держател  образцов и обращенные к нему своими отражающими поверхност ми, несуща  отражатели каретка , установленна  с возможностью перемещени  в направлении, перпендикул рном линии, соедин ющей отражателей, и призма с двум  отражающими гран ми, установленна  с возможностью перемещени  в плоскости , перпендикул рной плоскости перемещени  каретки, и поворота вокруг оси, проход щей через центры отражающих поверхностей поворотного выходного зеркала осветительной системы и входного зеркала проекционной системы при этом оси поворота указанных зеркал расположены перпендикул рно плоскости перемещени  каретки.

На чертеже показана оптическа  схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит осветительную систему, схематично изображенную на чертеже в виде источника 1 излучени , вогнутого зеркала 2 и плоского выходного зеркала 3, монохроматор и проекционную систему, изображенную в виде плоского входного зеркала 5 и вогнутого зеркала 6. Между выходными зеркалом 3 осветительной системы и входным зеркалом 5 проекционной системы расположено кюветное отделение , в котором установлен держатель 7 образцов. В изображенном на чертеже варианте изобретени  держатель

выполнен поворотным вокруг вертикальной оси и предназначен дл  закреплени  двух образцов 8 и 9.

В кюветное отделение введены два 5 взаимно параллельных отражател  10 и 11, расположенные по обе стороны держател  7 образцов и обращенные к нему своими отражающими поверхност ми. Угол между этими поверхност ми и гоЮ ризонтальной линией 0 , соедин ющей центры отражателей 10 и 11, выбирают равным 45°. Каретка 12, i.ecyща  отражатели 10 и 11, установлена с возможностью перемещени  в гориts зонтальной п/ рскости в направлении, перпендикул рном линии 0 0 , Кроме того, в кюветное отделение устройства введена призма 13 с двум  отражательными гран ми, установленна  на равном рассто нии от зеркал 3 и 5 с

возможностью перемещени  в направлении , перпендикул рном плоскости перемещени  каретки 12. Призма 13 имеет также возможность поворота вокруг эси г, проход щей через центры ОоО„ отражающих поверхностей выходного зеркала 3 осветительной системы и входного зеркала .5 проекционной системы. При этом угол cL между отражающими гран ми выбран равным 90 +i, где t - заданный #гол падени  излучени  на поверхность образца 8 или 9«

Зеркала 3 и 5 выполнены поворотными , оси их поворота вертикальны, т.е. перпендикул рны плоскости перемещени  каретки 12. Угол поворота зеркал выб 1рают равным , где - угол между пинией 0 0 и осью ОлОд- проведенной через центры зеркал 3 1 5.

Образцы 8 и 9 закреплены в держателе 7 параллельно друг другу со взаимным смещением в направлении, перпендикул рном оси ОаО. Зоны держател  7 образцов, в которых расположены образцы 8 и 9, оптически сопр жены с помощью отражател  11 и проекционной системы 5 и 6 с приемной системой 14.

0 Устройство работает в двух режимах измерени  пропускани  и измерени  отражени . При реализации основных вариантов каждого режима дл  любой . длины волны /(. обеспечиваетс  сн тие S двух отсчетов. Первый отсчет пропорционален спектральному коэффициенту пропускани  Т (Л) либо отражени  ROt) исследуемого образца 8, второй отсчет пропорционален Тэ(Я) либо Яд(Д,) эталонного образца 9. При работе устройства излучение от источника 1, пройд  черезлмонохро матор k, выдел ющий узкий спектральный интервал вблизи длины волны X, последовательно падает на зеркала 3 и 5 осветительной системы. Выходное зеркапо 3 этой системы повернуто вокруг вертикальной оси таким образом чт.обы излучение падало на отражатель 10,направл ющий излучение по оси кюветного отделени , т.е. вдоль линии 0, . Перемещение каретки 12, несущей отражатели 10 и 11, приводит к смещению пучка излучени  параллельно самому себе. При этом изображение выходной щели монохроматора Ц, формируемому между отражател ми 10 и 11,смещаетс  вдоль линии, расположенной под углом 5 к оси пучка (линии ). Это позвол ет непод вижно установить исследуемый и эталонный образа;ы 8 и 9 с взаимным сме щением вдоль линии 0 , что удобн дл  оптимальной установки образцов при использовании криостатов или термостатируемых кювет, имеющих боль шие поперечные размеры. Ход лучей че рез эталонный образец 9 показан пун тиром. При измерении пропускани  призма 13 перемещением в направле нии , перпендикул рном плоскости перемещени  каретки 12, выведена из хода лучей. Излучение, прошедшее через образец 8 или 9, направл етс  отражателем 11 на входное зеркало 5 проекци онной системы. Зеркало 5 повернуто вокруг вертикальной оси таким образом , чтобы направить излучение на вогнутое зеркало 6 проекционной сис темы, которое фокусирует пучок излучени  на входе приемной системы Н. При этом перемещение отражателей 10 и 11 вместе с кареткой 12 не приводит к расфокусировке пуска, по скольку обща  длина хода лучей межд зеркалами 3 и 5 остаетс  посто нной Приемна  система последовательно формирует сигналы, пропорциональные Т(Х) и Тд(Я), которые затем могут преобразовыватьс  в отсчеты оптичес кой плотности, концентрации и т.д. Дл  осуществлени  абсолютных изм рений пропускани  достаточно сн ть эталонный образец 9 с держател  7 образцов. При переходе к измерению спектральных коэффициентов отражени  зеркала 3 и 5 поворачиваютс  вокруг вертикальных осей, призма 13 устанавливаетс  на оси ОзОр (это ее положение изображено пунктиром). Держатель 7 образцов поворачиваетс  вокруг вертикальной оси так, чтобы лини , соедин юща  центры образцов 8 и 9, стала перпендикул рна оси ОаОг- При выполнении этих требованийпучок излучени  после отражени  от зеркала 3 падает на одну из отражающих граней призмы 13, а затем под заданным углом ( - на поверхность исследуемого образца 8. Отраженный пучок падает на вторую грань призмы 13, затем попадает на входное зеркало 5 проекционной системы, йалее на зеркало 6 и на вход приемной системы Т. При повороте призмы 13 на 180 вокруг оси ОоО пучок излучени  падает под углом i на поверхность эталонного образца 9. В этом случае приемна  система 1 последовательно формирует сигналы, пропорциональные К(Л) , Нд(Д-). Помимо описанных вариантов измерений пропускани  и отражени  при неподвижных образцах устройство при минимальных модификаци х позвол ет реализовать несколько дополнительных вариантов измерений. Подключение привода возвратно-поступательного перемещени  не к каретке 12, а к держателю 7 образцов позвол ет вести измерени  Т(Я-) и Тд(Х.) при неподвижных отражател х 10 и II с поочередным введением в ход лучей образцов 8 и 9. Такой вариант обеспечивает наибольшую фотометрическую точность при измерени х тонких, например пленочных , образцов. При измерении спектральных коэффициентов отражени  призму 13 развертывают на 90 вокруг оси . относительно положени , показанного на чертеже, и закрепл ют ее неподвижно, а образцы закрепл ют на столике (не показан) таким образом, чтобы отражающие поверхности образцов были горизонтальны . 8 этом варианте переход от измерений R(Xi к R() осуществл етс  поворотом столика. Если исследуемые образцы твердые, то столик совмещают с верхней крышкой кюветного отделени , что максимально упрощает смену образцов. При измерении отражени  жидких и сыпучих образцов, перемец ать которые в процессе измерений нецелесообразно, исследуемый образец 8 устанавливаетс  под призмой 13, а твердый эталонный образец 9 устанавливаетс  вертикально (см. чертеж) или в любом удобном положении , соответствующем повороту призмы 13 вокруг оси 0,0р на выбранный угол например 180 .

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет реализовать различ ные варианты измерени  спектральных коэффициентов пропускани  и отражени , оптимизированные с учетом поставленных задач и условий измерени . В частности, обеспечиваетс  возможность как абсолютных, так и сравнительных измерений пропускани , а также измерени  отражени  при неподвижных образцах как твердых, так и жидких или сыпучих.

Claims (2)

1.Dessent Т., Palmer R.Microspecular reflectance apparatus for

3(, use ioith Gary Й or 17 series spectrophotometers . Rev.Sci.Iftstrum.,1976, k7, N 9, 1193-1195.

2.Патент США f 3687519, КЛ.359-96, опублик. в 1972.