UA143555U

UA143555U - LUMINESCENT RADIATION POWER METER

Info

Publication number: UA143555U
Application number: UAU201909086U
Authority: UA
Inventors: Олексій Пилипович Яненко; Констянтин Леонідович Шевченко; Констянтин Михайлович Божко; Ірина Володимирівна Морозова; Олександра Дмитрівна Головчанська
Original assignee: Олексій Пилипович Яненко; Констянтин Леонідович Шевченко; Констянтин Михайлович Божко; Ірина Володимирівна Морозова; Олександра Дмитрівна Головчанська
Priority date: 2019-08-01
Filing date: 2019-08-01
Publication date: 2020-08-10

Abstract

Вимірювач потужності люмінесцентного випромінювання містить блок живлення, джерела УФ, ІЧ випромінення, канал візуального спостереження з відеокамерою, вихід якої підключено до комп'ютера, а також канал приймання і обробки люмінесцентного сигналу із послідовно з'єднаних світлофільтра, фотодетектора, схеми перетворення і пристроїв реєстрації сигналів - комп'ютера та дисплея, причому в нього введені мікроконтролер, послідовно з'єднані комутаційно-модуляційний перетворювач світлових потоків, підключений до джерела живлення, перемикач виду освітлення та закрита оптична опромінюючо-приймальна детекторна головка, а схема перетворення виконана у вигляді послідовно з'єднаних підсилювача, амплітудного детектора, вибіркового фільтра частоти модуляції, синхронного детектора, фільтра нижніх частот та аналого-цифрового перетворювача, причому вхід схеми перетворення підключено до виходу фотодетектора, а її вихід - до першого входу комп'ютера, вихід відеокамери підключений до другого входу комп'ютера, перший вихід мікроконтролера під'єднано до управляючих входів модулятора та синхронного детектора, а другий - до перемикача виду освітлення, виходи якого підключені до джерел УФ і ІЧ випромінювання, вхід мікроконтролера сполучено з третім виходом комп'ютера, вихід якого підключено до дисплея.The luminescent radiation power meter includes a power supply, UV sources, IR radiation, a visual surveillance channel with a video camera connected to a computer, and a channel for receiving and processing a luminescent signal from a series-connected light filter, photodetector, conversion circuit and recording devices. signals - computer and display, and it introduced a microcontroller, connected in series switching and modulation converter of light fluxes connected to a power source, a light switch and a closed optical irradiation-receiving detector head, and the conversion circuit is made in series with amplifier, amplitude detector, selective modulation frequency filter, synchronous detector, low-pass filter and analog-to-digital converter, the input of the conversion circuit is connected to the output of the photodetector, and its output - to the first input of the computer, the video camera output is connected to the second input computer , the first output of the microcontroller is connected to the control inputs of the modulator and synchronous detector, and the second to the light switch, the outputs of which are connected to UV and IR radiation sources, the microcontroller input is connected to the third output of the computer.

Description

Корисна модель належить до області фотолюмінісцентної техніки і може бути використана для діагностики стану біологічної тканини іп мімо, шляхом вимірювання параметрів оптичного люмінесцентного випромінювання, насамперед потужності люмінесцентного світлового потоку, а також для дослідження різноманітних біорозчинів і матеріалів, в медицині, харчовій промисловості, в хімічних дослідженнях, за наявності люмінофорів, здатних до фотолюмінесцентних процесів.The useful model belongs to the field of photoluminescent technology and can be used to diagnose the state of biological tissue and by measuring the parameters of optical luminescent radiation, primarily the power of the luminescent light flux, as well as for the study of various biosolutions and materials, in medicine, the food industry, in chemical research , in the presence of phosphors capable of photoluminescent processes.

Відомі методи збудження та вимірювання параметрів люмінесценції за правилом Стокса, коли частота світіння менша за частоту збуджуючого сигналу, наприклад, для ультрафіолетового опромінення (УФ) та антистоксова люмінесценція, коли частота збуджуючого сигналу менша за частоту сигналу збудження, що характерно для інфрачервоного діапазону (14) |див. Левшин Л.В., Салецкий А.М. Люминесценция и ее измерение. М. Из-во МГУ, 1989, 272 сі.Known methods of excitation and measurement of luminescence parameters according to the Stokes rule, when the luminescence frequency is lower than the frequency of the excitation signal, for example, for ultraviolet (UV) irradiation, and anti-Stokes luminescence, when the frequency of the excitation signal is lower than the frequency of the excitation signal, which is characteristic of the infrared range (14) | see Levshin L.V., Saletskyi A.M. Luminescence and its measurement. M. Iz-vo Moscow State University, 1989, 272 si.

Використання Уф-діапазону забезпечує зондування стану поверхневих шарів біологічної тканини, а ІЧ сигнали - глибинних.The use of the UV range provides probing of the condition of the surface layers of biological tissue, and IR signals - deep ones.

Поєднання цих методів створює умови для підвищення ефективності медико-діагностичних досліджень іп мімо, однак відсутність простої та доступної апаратури не дозволяє реалізувати названі переваги, тому задача створення недорого вартісних пристроїв (флуорометрів) є актуальною.The combination of these methods creates conditions for increasing the efficiency of medical and diagnostic research of ip mimo, however, the lack of simple and affordable equipment does not allow realizing the mentioned advantages, therefore the task of creating inexpensive devices (fluorometers) is urgent.

Відомий типовий пристрій для проведення фотолюмінісцентних досліджень біотканини іп мімо див. Тучин В.В. Лазерьі и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях. Изд.A well-known typical device for carrying out photoluminescence studies of biotissue, see Tuchyn V.V. Laser and fiber optics in biomedical research. Ed.

Саратовського унив-та, 1998, 478с. стор. 379-382| має в своєму складі джерело оптичного випромінювання та оптичну опромінюючу систему, об'єкт дослідження, послідовно з'єднані приймальну оптичну систему, поліхроматор, підсилювач, мікроконтролер та комп'ютер.Saratov University, 1998, 478p. page 379-382| consists of a source of optical radiation and an optical irradiating system, a research object, a serially connected receiving optical system, a polychromator, an amplifier, a microcontroller and a computer.

Недоліком цього пристрою є недостатня чутливість та точність вимірювання внаслідок наявності шумів при перетворенні різнорідних фізичних величин (світла в струм або напругу) та відсутності спеціальних заходів по їх зменшенню або компенсації.The disadvantage of this device is the lack of sensitivity and measurement accuracy due to the presence of noise during the conversion of heterogeneous physical quantities (light into current or voltage) and the absence of special measures to reduce or compensate for them.

Відомий також пристрій для проведення раман-фотолюмінесцентної діагностики стану тканин людини (див. патент НО 144665 01, МПК Аб1810/00, від 27.08.2014, Бюл. Мо 24).A device for carrying out Raman-photoluminescence diagnostics of the state of human tissues is also known (see patent NO 144665 01, IPC Ab1810/00, dated 08/27/2014, Byul. Mo 24).

Пристрій забезпечує також фотолюмінесцентне дослідження біологічних рідин, шкіряногоThe device also provides photoluminescence examination of biological fluids, skin

Зо покрову, слизових оболонок та інших тканин організму (іп мімо та іп міо), проведення аналізу складу таблеток, капсул, порошків та рідин. Пристрій має в своєму складі лазер з лазерним фільтром, систему дзеркал і лінз; систему виділення, фільтрування та аналізу сигналу, від досліджуваного об'єкта, спектрометр с ССО-камерою, спеціальні насадки та пристрої для експрес-підготовки проб об'єктів для їх дослідження в рідкому, сипучому або твердому стані, спектрометр з'єднаний с комп'ютером, на якому встановлено спеціальне програмне забезпечення.From the integument, mucous membranes and other tissues of the body (ip mimo and ip mio), analysis of the composition of tablets, capsules, powders and liquids. The device includes a laser with a laser filter, a system of mirrors and lenses; a system for selection, filtering and analysis of the signal from the object under investigation, a spectrometer with a CSO camera, special nozzles and devices for express preparation of samples of objects for their investigation in a liquid, solid or solid state, a spectrometer connected to a computer a computer on which special software is installed.

До недоліків розглянутого багатофункціонального пристрою слід віднести значну структурну складність, необхідність використання дороговартісної стандартної апаратури (наприклад, спектрометра), значна трудомісткість проведення вимірювань, наявність апаратурних шумів, які знижують чутливість і точність процесу вимірювання та визначення параметрів досліджуваних об'єктів.The disadvantages of the considered multi-functional device include significant structural complexity, the need to use expensive standard equipment (for example, a spectrometer), considerable labor-intensiveness of measurements, the presence of equipment noises that reduce the sensitivity and accuracy of the process of measuring and determining the parameters of the objects under study.

Відомий також пристрій (див. патент США 4556057, МПК А 61 В 6/08 від. 03.12.85.), що має в своєму складі канал зондуючого сигналу в складі джерела білого світла, фільтра, переривника та оптичного зонду, а також канал приймання та обробки люмінесцентного сигналу із послідовно з'єднаних фотодетекторів, електронної схеми перетворення і пристроїв реєстрації сигналів - комп'ютера, дисплея та спектрографа. До недоліків розглянутого технічного рішення слід віднести також складність пристрою, наявність світловодного оптичного зонду, недостатня чутливість, інформативність та глибина зондування через використання джерела білого світла.There is also a known device (see US patent 4556057, IPC A 61 B 6/08 dated 03.12.85.), which includes a probing signal channel consisting of a white light source, a filter, an interrupter, and an optical probe, as well as a receiving channel and processing of the fluorescent signal from serially connected photodetectors, electronic conversion circuit and signal recording devices - computer, display and spectrograph. The disadvantages of the considered technical solution should also include the complexity of the device, the presence of a light-conducting optical probe, insufficient sensitivity, informativeness and probing depth due to the use of a white light source.

Найближчім аналогом до технічного рішення, що заявляється, є пристрій (див. патент ВО 94010321А, МПК Аб1В 5/00, СО1М 21/64 від 01.1995) що має в своєму складі блок живлення, джерела УФ, ІЧ та видимого випромінення, з підключеним до останнього світловодом і три канали - візуального спостереження, аналізу спектральних характеристик сигналу люмінесценції та аналізу часових параметрів. В свою чергу канал візуального спостереження включає в себе телевізійну камеру, з'єднану через волоконний світловод та блок світлофільтрів з фотоприймачем, до виходу якого під'єднано перетворювач часового інтервалу в код, вихід якого підключено до комп'ютера.The closest analog to the claimed technical solution is a device (see patent VO 94010321A, MPK Ab1B 5/00, СО1М 21/64 dated 01.1995) that includes a power supply unit, sources of UV, IR and visible radiation, connected to the latter with a light guide and three channels - visual observation, analysis of the spectral characteristics of the luminescence signal and analysis of time parameters. In turn, the visual surveillance channel includes a television camera connected through a fiber optic cable and a block of light filters to a photoreceiver, the output of which is connected to a time interval to code converter, the output of which is connected to a computer.

До недоліків слід віднести складність розглянутого технічного рішення, яка полягає в необхідності використання обов'язкового багатоканального оптичного аналізатора, наприкладThe disadvantages include the complexity of the considered technical solution, which consists in the need to use a mandatory multi-channel optical analyzer, for example

ОМА-284, підключеного через оптичні лінії зв'язку, та інших дороговартісних елементів, що бо обмежує широке використання пристрою в медичній практиці. Окрім того шумові характеристики такого набору апаратури суттєво знижують чутливість та точність вимірювання параметрів слабкого сигналу люмінесценції об'єктів дослідження.OMA-284, connected through optical communication lines, and other expensive elements, which limits the widespread use of the device in medical practice. In addition, the noise characteristics of such a set of equipment significantly reduce the sensitivity and accuracy of measuring the parameters of the weak luminescence signal of the research objects.

До загальних недоліків апаратури для вимірювання потужності сигналу люмінесценції слід віднести також необхідність, використання як фотоприймача фотопомножувача (ФЕУ) та високовольтного блока живлення.The general disadvantages of the equipment for measuring the power of the luminescence signal include the need to use a photomultiplier (PMT) and a high-voltage power supply as a photoreceiver.

В основу корисної моделі поставлено задачу створити такий фотометричний вимірювач інтенсивності оптичного люмінесцентного випромінювання, в якому б шляхом введення нових елементів і зв'язків забезпечувалось би спрощення схеми пристрою, підвищення чутливості та точності вимірювання потужності люмінесцентного світлового потоку, а також спрощення використання пристрою в медичній діагностичній практиці.The basis of a useful model is the task of creating such a photometric meter of the intensity of optical luminescent radiation, in which, by introducing new elements and connections, it would be possible to simplify the scheme of the device, increase the sensitivity and accuracy of measuring the power of the luminescent light flux, as well as simplify the use of the device in medical diagnostics practice

Поставлена задача вирішується тим, що у вимірювач потужності люмінесцентного випромінювання, який містить блок живлення, джерела УФ, ІЧ випромінення, канал візуального спостереження з відеокамерою, вихід якої підключено до комп'ютера, а також канал приймання і обробки люмінесцентного сигналу із послідовно з'єднаних світлофільтра, фотодетектора, схеми перетворення і пристроїв реєстрації сигналів - комп'ютера та дисплея, який відрізняється тим, що в нього введені мікроконтролер, послідовно з'єднані комутаційно-модуляційний перетворювач світлових потоків (надалі модулятор), перемикач виду освітлення та закрита оптична опромінюючо-приймальна детекторна головка, причому вхід модулятора підключений до блока живлення, схема перетворення люмінесцентного випромінювання виконана у вигляді послідовно з'єднаних підсилювача, квадратичного детектора, вибіркового фільтра частоти модуляції синхронного детектора, фільтра нижніх частот та аналого-цдифрового перетворювача, причому вхід схеми перетворення підключено до виходу фотодетектора, а її вихід - до першого входу комп'ютера, вихід відеокамери підключений до другого входу комп'ютера, перший вихід мікроконтролера під'єднано до управляючих входів модулятора та синхронного детектора, а другий - до перемикача виду освітлення, виходи якого підключені до джерел УФ і ІЧ випромінювання, вхід мікроконтролера сполучено з третім виходом комп'ютера, вихід якого підключено до дисплея.The task is solved by the fact that the fluorescent radiation power meter, which contains a power supply unit, sources of UV, IR radiation, a channel for visual observation with a video camera, the output of which is connected to a computer, as well as a channel for receiving and processing a fluorescent signal from serially connected light filter, photodetector, conversion circuit and signal recording devices - a computer and a display, which is distinguished by the fact that a microcontroller, a series-connected switching-modulation converter of light flows (hereinafter modulator), a switch for the type of lighting and a closed optical irradiator are introduced into it receiving detector head, and the input of the modulator is connected to the power supply, the fluorescent radiation conversion circuit is made in the form of a series-connected amplifier, a quadratic detector, a selective filter of the modulation frequency of the synchronous detector, a low-pass filter and an analog-to-digital converter, and the input of the conversion circuit is connected to the output of the photo detector, and its output is connected to the first input of the computer, the output of the video camera is connected to the second input of the computer, the first output of the microcontroller is connected to the control inputs of the modulator and the synchronous detector, and the second is connected to the switch of the type of lighting, the outputs of which connected to sources of UV and IR radiation, the input of the microcontroller is connected to the third output of the computer, the output of which is connected to the display.

Саме введення мікроконтролера, послідовно з'єднаних комутаційно-модуляційного перетворювача (надалі модулятор), перемикача виду освітлення та закритої оптичноїIt is the introduction of a microcontroller, a serially connected switching-modulation converter (hereinafter referred to as a modulator), a switch for the type of lighting and a closed optical

Зо опромінюючо-приймальної детекторної головки, а також схеми перетворення, що містить послідовно з'єднані підсилювач, квадратичний детектор, вибірковий фільтр частоти модуляції, синхронний детектор, фільтр нижніх частот та аналого-дифровий перетворювач, з'єднаних зазначеним чином, дозволяє спростити схему, збільшити чутливість і точність вимірювання потужності люмінесцентного випромінення.From the irradiating-receiving detector head, as well as the conversion circuit, which includes a series-connected amplifier, quadratic detector, selective modulation frequency filter, synchronous detector, low-pass filter and analog-to-digital converter, connected in the specified way, allows to simplify the circuit, increase the sensitivity and accuracy of measuring the power of fluorescent radiation.

Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на кресл. представлена функціональна схема вимірювача потужності люмінесцентного випромінення. Пристрій містить блок живлення 1, вихід якого через модулятор 2 та перемикач виду освітлення З підключається до УФ світлодіода 5 або 14 світлодіода 6, закриту оптичну опромінюючо-приймальну детекторну головку 4, опромінюваний об'єкт дослідження 6, світлофільтр 8, відеокамеру 9, фотодетектор 10, вихід якого підключений до електронної схеми перетворення в складі підсилювача 11, квадратичного детектора 12, фільтра частоти модуляції 13, синхронного детектора 14, фільтра нижніх частот 15 та аналого-дифрового перетворювача 16 під'єднаного до першого входу комп'ютера 17, до другого входу якого підключена відеокамера 9. Перший вихід комп'ютера 17 сполучений з мікроконтролером 18, а другий - з дисплеєм 19.The essence of the useful model is explained by the drawing where the chair is. the functional scheme of the fluorescent radiation power meter is presented. The device includes a power supply unit 1, the output of which is connected to a UV LED 5 or 14 LED 6 through a modulator 2 and a switch of the type of lighting C, a closed optical irradiating-receiving detector head 4, an irradiated research object 6, a light filter 8, a video camera 9, a photo detector 10 , the output of which is connected to an electronic conversion circuit consisting of an amplifier 11, a quadratic detector 12, a modulation frequency filter 13, a synchronous detector 14, a low-pass filter 15 and an analog-to-digital converter 16 connected to the first input of the computer 17, to the second input to which the video camera 9 is connected. The first output of the computer 17 is connected to the microcontroller 18, and the second - to the display 19.

Вимірювач потужності люмінесцентного випромінювання працює наступним чином.The fluorescent radiation power meter works as follows.

На першому етапі проводиться вимірювання потужності люмінесценції при збудженні УФ сигналом. Для цього за допомогою програмного забезпечення комп'ютера 17 і мікроконтролера 18 перемикач виду освітлення З установлюють в положення а та подають напругу на УФ світлодіод 5 (довжина хвилі 368 нм). Під дією прямокутних імпульсів з мікроконтролера 18 модулятор 2 почергово з частотою 0-25 підключає живлення на вибраний світлодіод 5, що приводить до періодичної модуляції світлового потоку, який опромінює об'єкт дослідження 6 та отримання модульованого відгуку сигналу люмінесценції.At the first stage, the luminescence power is measured upon excitation by a UV signal. To do this, with the help of the software of the computer 17 and the microcontroller 18, the switch of the type of lighting C is set to position a and voltage is applied to the UV LED 5 (wavelength 368 nm). Under the action of rectangular pulses from the microcontroller 18, the modulator 2 alternately with a frequency of 0-25 connects power to the selected LED 5, which leads to periodic modulation of the light flux that irradiates the research object 6 and obtaining a modulated response of the luminescence signal.

Прямокутну функцію модулятора 2 можна представити у виглядіThe rectangular function of modulator 2 can be represented as

ЕД) - ЕЦі) ЕЕ) -1 г) 1.2 увіп(ди- ЦО; 1.2 хувіп(ди- ЦО кі- у відн уED) - ECi) EE) -1 d) 1.2 uvip(dy- TSO; 1.2 huvip(dy- TSO ki- in rel.

Де 2 л п-і1 2п-1 ; 2 л п-і1 2п-1 йWhere 2 l p-i1 2p-1 ; 2 l p-i1 2p-1 y

В перший півперіод дії цього сигналу, коли подається живлення на світлодіод 5, формується люмінесцентне випромінення, яке приймається фотодетектором 10 ф)- Кф) фі) (2) фу) . - нд Кк що де 72 - опромінюючий сигнал світлодіода 5; 0" - коефіцієнт енергетичного виходу люмінесценції, що визнається як відношення виділеної енергії люмінесценції до енергії поглинутого збуджуючого сигналу; фі) - сигнал шумів, наводок та інших завад на вході фотодетектора 10, які можуть виникати в закритому середовищі оптичної опромінюючо- приймальної детекторної головки 4 та каналі перетворення люмінесцентного сигналу. До таких шумів можуть належати теплові шуми, флікер шум, темновий струм фотодетекторів та інші, які значно знижують чутливість та точність вимірювання інтенсивність люмінесцентного сигналу.In the first half-period of the action of this signal, when power is supplied to the LED 5, fluorescent radiation is formed, which is received by the photodetector 10 f) - Kf) f) (2) f) . - sun Kk what where 72 - irradiating signal of LED 5; 0" is the coefficient of energy output of luminescence, which is recognized as the ratio of the extracted luminescence energy to the energy of the absorbed excitation signal; fi) - the signal of noise, interference and other disturbances at the input of the photodetector 10, which can occur in the closed environment of the optical irradiating-receiving detector head 4 and fluorescent signal conversion channels. Such noises can include thermal noise, flicker noise, dark current of photodetectors, and others, which significantly reduce the sensitivity and accuracy of measuring the intensity of the fluorescent signal.

В другий півперіод за відсутності живлення на вході фотодетектора 10 присутній тільки сигнал шумів, фа) - Фі) (3)In the second half-cycle, in the absence of power, only a noise signal is present at the input of the photodetector 10, fa) - Fi) (3)

Таким чином, сигнал на вході фотодетектора 10 за період комутації описується рівняннями й (г) - Кф, (г)-- ф, (г) фіг) - фі)Thus, the signal at the input of the photodetector 10 during the switching period is described by the equations and (d) - Kf, (d) - f, (d) fig) - fi)

Ди . .Dy. .

Враховуючи, що за наявності світлового потоку або шумів в ланцюзі фотодетектора 10 протікають фотоструми, які пропорційні амплітуді світлового потоку джерела люмінесценції та шумів на навантаженні фотодетектора 10, за період комутації виділяються сигнали й ()- 5ЦКуи (г) зи, (в) им) - би, і), ці ) 1 Кі ) (5) де 5 ;- крутість перетворення фотодетектора 10.Taking into account that in the presence of light flux or noise in the circuit of the photodetector 10, photocurrents flow that are proportional to the amplitude of the light flux of the luminescence source and noises on the load of the photodetector 10, during the commutation period, signals и ()- 5цкуй (г) зи, (c) им) are released - would, and), these ) 1 Ki ) (5) where 5; - the steepness of the transformation of the photodetector 10.

Сигнали (5) можна представити у вигляді напруги на навантаженні фотодіодаSignals (5) can be represented in the form of voltage across the photodiode load

У, - 5К Ів, (6) у, - ЗК, (7) де Іо ; І, - струми, які відповідають амплітуді люмінесцентного випромінювання та шумових завад; Е, - опір навантаження фотодетектора 10, який можна вважати постійною одиничною величиною. Сигнали (6) та (7) подаються на вхід підсилювача 11 та надходять на квадратичний детектор 12, в результаті на його виході за період комутації отримуємо різницю напруги частоти комутації, яка виділяється селективним фільтром частоти комутації 13 та подається на синхронний детектор 14. 2. . у, - БК КК, - У хівпвіп СІ (в) де 71, 72- коефіцієнти передачі підсилювача 11 та селективного фільтра 13; 72 - крутістьIn, - 5K Iv, (6) in, - ZK, (7) de Io ; And, - currents that correspond to the amplitude of fluorescent radiation and noise disturbances; E is the load resistance of the photodetector 10, which can be considered a constant unit value. Signals (6) and (7) are fed to the input of the amplifier 11 and are fed to the quadratic detector 12, as a result, at its output during the switching period, we get the difference in the voltage of the switching frequency, which is isolated by the selective switching frequency filter 13 and fed to the synchronous detector 14. 2. . y, - BK KK, - U khivpvip SI (c) where 71, 72 are transmission coefficients of amplifier 11 and selective filter 13; 72 - steepness

Зо перетворення амплітудного детектора 12; 6. 4 кА від(2и - ЦО; зівпвіпог - 2 У пл ОЇFrom the conversion of the amplitude detector 12; 6. 4 kA from (2y - TSO; zivpvipog - 2 U pl OI

Лов 2п-1 - сігнум-функція (обвідна періодичного імпульсного процесу).Lov 2p-1 is a signum function (circular periodic pulse process).

Опорний прямокутний сигнал, яким управляється модулятор 2 та синхронний детектор 14, можна представити у вигляді 4 22: біди - ЦО? 2. иді)- ДЕ ву уки у - У хвірпвіп С л пл пт , (9), де Ох. амплітуда опорного сигналу.The rectangular reference signal, which is controlled by the modulator 2 and the synchronous detector 14, can be represented in the form of 4 22: problems - TSO? 2. idi)- DE vu uki y - U khvirpvip S l pl pt , (9), where Oh. amplitude of the reference signal.

В результаті перемноження отриманого сигналу (8) з імпульсним опорним сигналом (9) частоти о, що надходить з мікроконтролера 18 фільтром нижніх частот 15 виділяється постійна напруга еквівалентна потужності люмінесцентного випромінювання, яка з урахуванням рівняння 6 і 7 та постійності амплітуди опорного сигналу о, має вигляд и ЯК яко (д,- у-в (Ки, - 2 17172723 73-4 1 2 2 У уто у у 0,55У5К о В, (о), 53 . ву . г. де - крутість перетворення синхронного детектора 14; - сумарний коефіцієнт перетворення вимірювального каналу.As a result of multiplying the received signal (8) with a pulse reference signal (9) of frequency o, which comes from the microcontroller 18, the low-pass filter 15 produces a constant voltage equivalent to the power of fluorescent radiation, which, taking into account equations 6 and 7 and the constancy of the amplitude of the reference signal o, has form и ХА as (d,- у-в (Ки, - 2 17172723 73-4 1 2 2 У уто у у 0.55У5К о В, (о), 53 . ву . d. where is the steepness of the transformation of the synchronous detector 14 - the total conversion factor of the measuring channel.

Отримане значення потужності люмінесцентного випромінення перетворюється АЦП 16 в 5 код і подається на пристрої реєстрації сигналів - комп'ютер та дисплей.The received value of the power of fluorescent radiation is converted by ADC 16 into 5 code and is fed to the signal recording device - computer and display.

На другому етапі проводиться дослідження люмінесцентного відгуку в ІЧ діапазоні. За допомогою програмного забезпечення комп'ютера 17 і мікроконтролера 18 перемикач виду освітлення З установлюють в положення в та подають напругу на ІЧ світлодіод 6 (довжина хвилі 720 нм).At the second stage, a study of the luminescent response in the IR range is carried out. With the help of the computer software 17 and the microcontroller 18, the switch of the type of lighting C is set to the position and voltage is applied to the IR LED 6 (wavelength 720 nm).

Опромінюють об'єкт дослідження, отримують люмінесцентний відгук і аналогічним чином проводять вимірювання та реєстрацію потужності люмінесцентного випромінення за підключеного світлодіода б ІЧ діапазону. Крім того, за використання ІЧ сигналу телевізійна камера забезпечує фіксацію реакції біотканини на опромінюючий сигнал (зони поглинання та відбиття), які створюють додатковий діагностичний фон.The research object is irradiated, a luminescent response is obtained, and the luminescent radiation power is measured and registered in the same way with a connected LED in the IR range. In addition, with the use of an IR signal, the television camera provides fixation of the reaction of biotissue to the irradiating signal (absorption and reflection zones), which create an additional diagnostic background.

Світлофільтр 8, який підключається згідно з вибраним світлодіодом, забезпечує додаткове ослаблення інтенсивності відбитого зондуючого сигналу УФ або ІЧ діапазону.The light filter 8, which is connected according to the selected LED, provides additional attenuation of the intensity of the reflected probing signal of the UV or IR range.

Таким чином, як слідує з опису структурної схеми пристрою, використання комутаційно- модуляційного перетворення для формування опромінюючого сигналу та приймання і виділення потужності люмінесцентного випромінення значно спрощує пристрій. Окрім того, як видно з отриманого рівняння (10) шуми, що виникають в закритій оптичній опромінюючо- приймальній антені, фотодетекторі та каналі перетворення, не впливають на результат вимірювання потужності люмінесцентного випромінення, що суттєво (на 1-2 порядки) збільшує чутливість пристрою, а відповідно і точність визначення сигналу люмінесценції.Thus, as follows from the description of the structural diagram of the device, the use of switching-modulation transformation to form the irradiating signal and receive and allocate the power of fluorescent radiation greatly simplifies the device. In addition, as can be seen from the obtained equation (10), the noises arising in the closed optical radiating-receiving antenna, photodetector and conversion channel do not affect the result of measuring the power of fluorescent radiation, which significantly (by 1-2 orders of magnitude) increases the sensitivity of the device. and, accordingly, the accuracy of determining the luminescence signal.

Відомо, що поріг чутливості більшості фотоелектронних помножувачів (ФЕУ-62,ФЕУ-71 та інші) знаходиться в межах 10-1079...1072 лм/Гце, а темновий струм 10-7...108А, в той час як чутливість пристроїв з комутаційно-модуляційним перетворенням може сягати 10-3...1075 ВтIt is known that the sensitivity threshold of most photoelectronic multipliers (FEU-62, FEU-71 and others) is within 10-1079...1072 lm/Hz, and the dark current is 10-7...108A, while the sensitivity of the devices with switching-modulation conversion can reach 10-3...1075 W

Їдив. Скрипник Ю.А., Яненко А.Ф., Манойлов В.Ф. и др. Микроволновая радиометрия физических и биологических обьектов - Житомир: Изд-во "Вольінь", 2003-408 сі.went Yu.A. Skrypnyk, A.F. Yanenko, V.F. Manoilov. et al. Microwave radiometry of physical and biological objects - Zhytomyr: Volyn Publishing House, 2003-408 si.

Збільшення чутливості вимірювача дозволяє відповідно на 1-2 порядки знизити потужністьIncreasing the sensitivity of the meter allows you to reduce the power by 1-2 orders of magnitude

Зо джерел опромінення та зменшити шкідливий вплив УФ випромінення на біотканину в процесі проведення люмінесцентної діагностики. Пристрій забезпечує можливість використання як джерела опромінення УФ світлодіодів, наприклад, серії Віо-ОМ ГЕО з потужністю від 0,2 до 2 мВт, довжиною хвиль 255...340 нм, напругою живлення 3...4 В та струмом 20 мА або інших з аналогічними параметрами, в той час як напруга живлення ФЕУ знаходиться в межах 1-2,5 кВ.From sources of radiation and to reduce the harmful effect of UV radiation on biotissue in the process of conducting luminescent diagnostics. The device provides the possibility of using UV LEDs as a source of irradiation, for example, the Vio-OM GEO series with a power from 0.2 to 2 mW, a wavelength of 255...340 nm, a supply voltage of 3...4 V and a current of 20 mA or others with similar parameters, while the PV power supply voltage is within 1-2.5 kV.

Заявлений вимірювач потужності люмінесцентного випромінення може бути використаний для оперативної діагностики патологічного стану біотканини іп мімо в онкології, стоматології, дерматології та інших напрямках практичної медицини. Ультрафіолетове опромінення при цьому використовують для люмінесцентної діагностики та визначення надшкірної і підшкірної патології: новоутворень та пігментних аномалій, крововиливів, запальних процесів, грибкових уражень тощо. Інфрачервоне опромінення, яке характеризується більш глибоким проникненням в біологічну тканину, використовують для проведення люмінесцентної діагностики новоутворень, глибинних запальних процесів, опіків, стоматологічних патологій, наприклад, початкових форм карієсу та інших.The claimed luminescent radiation power meter can be used for operative diagnosis of the pathological state of biotissue ip mimo in oncology, stomatology, dermatology and other areas of practical medicine. At the same time, ultraviolet irradiation is used for luminescent diagnosis and determination of epidermal and subcutaneous pathology: neoplasms and pigment abnormalities, hemorrhages, inflammatory processes, fungal lesions, etc. Infrared radiation, which is characterized by deeper penetration into biological tissue, is used for luminescent diagnosis of neoplasms, deep inflammatory processes, burns, dental pathologies, for example, initial forms of caries and others.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA Fluorescent radiation power meter, which contains a power supply unit, sources of UV, IR radiation, a channel for visual observation with a video camera, the output of which is connected to a computer, as well as a channel for receiving and processing a fluorescent signal from series-connected light filters, photodetectors, conversion schemes and signal registration devices - a computer and a display, which is distinguished by the fact that it includes a microcontroller, a series-connected switching-modulation converter of light flows, connected to a power source, a switch for the type of lighting and a closed optical irradiating-receiving detector head , and the conversion scheme is made in the form of a series-connected amplifier,

an amplitude detector, a selective modulation frequency filter, a synchronous detector, a low-pass filter and an analog-to-digital converter, and the input of the conversion circuit is connected to the output of the photodetector, and its output is connected to the first input of the computer, the output of the video camera is connected to the second input of the computer, the first output of the microcontroller is connected to the control inputs of the modulator and the synchronous detector, and the second - to the switch of the type of lighting, the outputs of which are connected to the sources of UV and IR radiation, the input of the microcontroller is connected to the third output of the computer, the output of which is connected to the display. eV as GTU nen nad r u u osyuttyuyuvktlnnnnnnia h ia me A ii EX 5 i ko N , Kn Z | i EK shlnkkyu 17 shi Z ! shi | her own | SHY vi and I2 on not 2 kny M, shk Shi ik U o! shk nya i y - a : Yan shk i v