РУЧНОЙ УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЙ ФОНАРЬ ДЛЯ МИНУТНОГО ЗРИТЕЛЬНОГО ОБНАРУЖЕНИЯ ИСКОМОГО ЛЮМИНЕСЦЕНТНОГО ВЕЩЕСТВА Российский патент 2003 года по МПК G01N21/64 

Изобретение относится к освещению переносным осветительным устройствам с аккумуляторными батареями, а именно к ручным электрическим ультрафиолетовым фонарям; далее, к химии, микробиологии, микроорганизмам, а именно, к обнаружению спор; к физике, измерениям, исследованию материалов путем определения их физических свойств с помощью оптических средств, к системам, в которых материал возбуждается оптическими средствами, в результате чего он люминесцирует, к системам, предназначенным для особых целей, для выявления загрязнителей в таре, а также пыли, к исследованию особыми способами таких материалов как пищевые продукты, медпрепараты, взрывчатые вещества; а также к контрольным устройствам для бумажных денег с использованием УФ-излучений, а именно, для обнаружения подделок, невидимых помет и заразных загрязнителей; наконец, к сигнализации о нежелательных режимах работы для обеспечения безопасности людей, а именно, об опасных загрязнителях.

Известен ручной УФ-фонарь для минутного зрительного обнаружения искомого люминесцентного вещества на месте его нахождения, содержащий корпус, в котором размещены источник УФ-излучения в виде ртутно-кварцевой лампы с цепью питания, имеющей одну часть соединителя с кабелем носимого источника питания, и оптическая система, содержащая отражатель, сменный фильтр и линзы /1/. Фонарь предназначен для выполнения узкой задачи: обнаружение нарушения герметичности устройства по появлению течи из него фотолюминесцентного вещества (далее "люминесцент"), т.е. вещества, содержащего хотя бы один люминофор. "Искомый люминесцент" - обобщающий термин, он имеет 2 частных значения: 1-е значение - единственный, поэтому известный люминесцент, появление которого ищут, например, штатный люминесцент, для которого предназначен аналог (на другие люминесценты не обращают внимания), поэтому в фонаре установлен фильтр, пропускающий только ту часть УФ-потока, которая возбуждает известный поисковику цвет люминесценции штатного люминесцента, и поисковик обнаруживает его в течение минуты; 2-е значение - один из заданных для поиска известных люминесцентов, появление которого нужно обнаружить на местности, для этого нужно средство для быстрого перебора фильтров, сравнительных цветных образцов и названий этих люминесцентов.

Недостатки аналога:
1. Невозможность минутного обнаружения искомого люминесцента (во 2-м значении) из-за отсутствия средств для быстрого перебора фильтров, цветных образцов и названий люминесцентов.

2. Затруднительное использование фонаря на местности из-за недостатков ртутно-кварцевой лампы (работа только в вертикальном (±10^o) положении, нестабильность горения дугового разряда, взрывоопасность).

В качестве прототипа выбран ручной ультрафиолетовый фонарь для минутного зрительного обнаружения искомого люминесцентного вещества, содержащий корпус в котором размещены источник ультрафиолетового излучения с цепью питания, оптическая система и набор фильтров /2/. Прототип содержит цилиндрический корпус, в котором размещены источник УФ-излучения в виде шариковой безэлектродной лампы, цепь питания, содержащая индукционную катушку, нагревательный элемент для поджига разряда, ВЧ-генератор, связанный кабелем с источником питания в носимом корпусе, и оптическая система, содержащая зеркало и фильтр из носимого набора. В прототипе устранен 2-й недостаток аналога благодаря замене ртутно-кварцевой лампы шариковой лампой, поэтому прототип существенно лучше подходит для обнаружения люминесцентов на местности.

Недостаток прототипа - невозможность минутного обнаружения искомого люминесцента во втором значении этого термина из-за отсутствия средства для быстрого перебора фильтров, цветных образцов и названий люминесцентов.

Технический результат изобретения - устранение указанного недостатка, т. е. возможность минутного зрительного обнаружения искомого люминесцента (во 2-м значении этого термина) на местности.

Этот технический результат достигается тем, что ручной ультрафиолетовый фонарь минутного зрительного обнаружения искомого люминесцентного вещества, содержащий корпус, в котором размещен источник ультрафиолетового излучения с цепью питания, оптическую систему и набор фильтров, согласно изобретению снабжен набором образцов сравнения, на поверхностях которых выполнены люминесцентные слои с известными характеристиками, держатель которых выполнен в виде обруча, располагаемого по краю потока ультрафиолетового излучения, и спиц для крепления обруча к корпусу, а также набором пластинок, на которых выполнены таблицы соответствия фильтров и образцов названию искомого вещества, причем набор пластинок выполнен с возможностью крепления на корпусе и чтения поисковиком, а набор фильтров выполнен в виде полимерной ленты с возможностью ее перематывания между катушками, установленными в магазинах, выполненных по сторонам корпуса.

На чертеже изображен предложенный фонарь. Если после названия позиции в описании нет номера, значит, она понятна из уровня техники и описания, она может даже отсутствовать на чертеже.

В корпусе 1 установлены те же части, что и в прототипе, он снабжен средством для быстрой смены фильтров, содержащим магазины: правый 2п и левый 2л, скрепленные с незамкнутым упругим крепежным хомутом 3, защелкнутым в кольцевой канавке 4, в магазинах 2 установлены катушки с ручками 5 для их вращения, на катушки намотан набор фильтров (с известными из уровня техники характеристиками) в виде полимерной ленты 6. Фонарь снабжен набором сравнительных образцов 7, напоминающих бельевые прищепки, на их поверхностях выполнены люминесцентные слои с известными характеристиками, соответствующими искомым люминесцентам. Фонарь снабжен также держателем образцов 7, он содержит трубчатый обруч 8 и Г-образные трубчатые спицы: нижнюю 9н, левую 9л и правую 9п, они скрепляют обруч 8 с корпусом 1 так, что обруч 8 не мешает снятию и установке хомута 3 с магазинами 2. Наконец, фонарь снабжен таблицей 10 соответствия фильтров и образцов 7 названию искомого люминесцента (во 2-м значении, тот же термин в ограничительной части формулы имеет обобщающее значение), например, в виде ленты из пластинок, складывающиеся, как гармошка, и вставленной в заднею часть корпуса 1.

Подробности и возможные видоизменения фонаря. Электроцепь фонаря позволяет работать от любого подходящего источника питания. Магазины 2 могут быть заменены диском с гнездами для пластинчатых фильтров или двойной передвижной рамкой как в диапроекторах. Образец 7 выполнен цельным с раздвоенными передним и задним концами с упругим шарниром в виде тонкой перемычки между прорезями на концах. На широких поверхностях переднего конца нанесен слой люминесцента под прозрачным покрытием, это такое же вещество, что и искомое, а если оно опасно, то его люминесцентная подделка, в виде смеси люминесцентов, дающая тот же цвет, что и искомый люминесцент. Каждый образец 7 имеет свой знак, он может быть выполнен люминесцентом, это удобно для поисковика. Каждый фильтр может иметь тот же знак для облучения именно через этот фильтр, это проще для поисковика, но возможны фильтры-двойники в наборах для разных люминесцентов. На заднем конце образца 7 закреплен предохранительный мешочек, закрывающий передний конец, перед включением фонаря его сдвигают на задний конец, открывая люминесцент. Детали держателя могут быть сборно-разборными защелкиванием передних концов спиц 9 с обручем 8, а задних - с корпусом 1. Спицы 9 соединены с обручем 8 шарнирно с ограничителями поворота до плоскости обруча 8 и перед местом скрепления, например, отверстием в корпусе 1, это удобно: поисковик несколько изгибает упругие спицы 9 и вводит их в отверстия - обруч 8 закреплен на его месте по краю УФ-пучка, где освещенность меньше освещенности в середине пучка в 4 метрах настолько, что освещенность сетчатки глаза поисковика от люминесценции искомого вещества, рассыпанного в 4 метрах, приблизительно равна освещенности от образца 7 при расчетных условиях (это задача разработчика фонаря), а расстояние в 4 м выбрано по такой причине: одни из самых сложных работ бывают в разрушенных зданиях, поэтому поисковик сможет обнаружить люминесцент на полу 1-го этажа сквозь пролом в поле 2-го этажа, поставив фонарь на край пролома на выступающие концы спиц 9, это расстояние примерно 4 м с запасом. Фонарь снабжен таблицей 10 соответствия, в которой на каждый искомой люминесцент, который можно ожидать в данном месте, на пластинке указано название и построчно сверху вниз указаны: слева - знак фильтра, справо - пятно цвета люминесценции искомого люминесцента и знак образца 7, люминесцирующего как искомый люминесцент. В этом порядке поисковик облучает заданное место указанным фильтром и сравнивает его цвет с образцом 7, если они совпадают - искомый люминесцент обнаружен. В походном положении фонарь в разобранном на основные части виде размещен в гнездах носимого ящика для корпуса 1, для магазинов 2, для образцов 7, для обруча 8 со сложенными спицами 9, таблица 10 - в корпусе 1.

Работа с фонарем. Известные действия, особенно подготовительные и по окончании работы, не упоминаются, но выполняются. Основные действия с фонарем, показанным на чертеже. Поисковик достает из носимого ящика корпус 1, вставляет в него таблицу 10 нужной пластинкой наружу, защелкивает на корпусе хомут 3 с магазинами 2, по таблице 10 устанавливает фильтр по его знаку, отводит спицы 9 от плоскости обруча 8, вставляет задние концы спиц 9 в отверстия в корпусе 1, несколько изгибая спицы 9; поскольку они скреплены с обручем 8 через 120^o, получилась симметричная, достаточно устойчивая к небольшим нагрузкам конструкция; прицепляет образцы 7 согласно таблице 10 к обручу 8, наводит фонарь на нужное место, включает фонарь сравнивает цвета люминесценции освещенного УФ-излучением места, если они есть, и образцов 7, если совпадения нет, поворотом ручки 5 устанавливает следующий фильтр и повторяет описанные действия, при совпадении цветов согласно инструкции делает вывод об обнаружении искомого люминесцента. Продолжает поиск, если возможны другие люминесценты на этом месте, подлежащие обнаружению.

Отличия и дополнения. Если в спектре люминесценции есть фосфореценция и флуоресценция, обычно надо начинать с фильтра, который возбуждает флуоресценцию, чтобы ее не исказила предварительная фосфоресценция, хотя в каждом случае решение зависит от условий поиска, например, при поточном производстве логично облучать все предметы на конвейере, например письма, возбудив фосфоресценцию, а сотрудники извлекут эти подозрительные предметы для уточнения искомого люминесцента. Фонарь может быть использован для минутного (и даже секундного) обнаружения искомых люминесцентов как во время технологического процесса, так и при случайных или преднамеренных распространениях люминесцентов, например: скоплений микроорганизмов, спор, взрывчатых веществ, загрязнителей продуктов, в том числе в таре, подделок продтоваров и медпрепаратов, выполненных даже на основе современных технологий. Такие фонари можно встроить в технологические линии на медпредприятиях, а в аптеках для проверки закупленного, в т.ч. в ампулах, для проверки качества после длительного хранения, где могут появится люминесцирующие вещества, для обнаружения поддельных денег, невидимых меток или заразных загрязнителей а также для сигнализации, т.е. оповещения людей, при ненормальной работе производственных установок, при геологических экспедициях для обнаружения полезных минералов и загрязнителей, при спасательных работах на месте катастроф. Для этого нужны последующие изобретения применительно к определенным задачам.

Преимущества предложенного изобретения:
1. Единственная возможность минутного обнаружения люминесцента в доступном для поисковика месте.

2. Простота конструкции и изготовления фонаря, следовательно высокая надежность и дешевизна.

3. Простота действий с фонарем, поэтому массовость его использования.

4. Возможность обнаружения искомых люминесцентов в любом агрегатном состоянии.

5. Возможность установки на прототип деталей, которыми снабжен этот фонарь.

Источники информации
1. Зажигин А.С. и др. "Малогабаритный ультрафиолетовый переносной светильник", а.с. СССР 402717, МКИ F 21 l 5/00, 1973 г.

2. Бердников С.Л. и др. "Портативный ультрафиолетовый осветитель", пат. РФ 2127468 C1, МКИ-6 H 01 J 65/64, 1999 г. (прототип).

Использование: для обнаружения в течение минуты любого вещества на любом доступном месте его нахождения, способного люминесцировать при облучении УФ-фонарем. Фонарь снабжен набором сменных фильтров в виде ленты 6 и сменником для быстрой их смены, содержащим магазины 2н для ленты 6, скрепленные хомутом 3 с корпусом 1 фонаря, набором образцов 7 сравнения и их держателем, состоящим из обруча 8 и спиц 9н, 9п и 9л, скрепляющих обруч 8 с корпусом 1, а также таблицей 10 соответствия фильтров и образцов искомому веществу. Исследуемое место облучают фонарем через фильтры согласно таблице 10 и сравнивают цвета появившейся люминесценции (если она появилась) с цветами набора образцов 7. Если они соответствуют таблице 10, делают вывод об обнаружении искомого вещества. Техническим результатом является возможность минутного зрительного обнаружения искомого вещества на местности. 1 ил.

Ручной ультрафиолетовый фонарь для минутного зрительного обнаружения искомого люминесцентного вещества, содержащий корпус, в котором размещены источник ультрафиолетового излучения с цепью питания, оптическая система и набор фильтров, отличающийся тем, что он снабжен набором образцов сравнения, на поверхностях которых выполнены люминесцентные слои с известными характеристиками, держатель которых выполнен в виде обруча, располагаемого по краю потока ультрафиолетового излучения, и спиц для крепления обруча к корпусу, а также набором пластинок, на которых выполнены таблицы соответствия фильтров и образцов названию искомого вещества, причем набор пластинок выполнен с возможностью крепления на корпусе и чтения поисковиком, а набор фильтров выполнен в виде полимерной ленты с возможностью ее перематывания между катушками, установленными в магазинах, выполненных по сторонам корпуса.