Способ определения оптической плотности рассеивающей среды Советский патент 1987 года по МПК G01N21/59 

113

Изобретение относится к оптике рассеивающих сред и может быть использовано для определения оптической плотности веществ, находящихся в растворе в дисперсном состоянии, газов в атмосферной оптике, для определения концентрации рассеивающих частиц

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона определяемых оптических плотностей.

Через исследуемый слой пропускают широкий коллимированный световой поток таким образом, чтобы он полность перекрывал данньй слой в его сечении и измеряют отраженный 1 и прошедший Ipp световые потоки при известном падающем IqaA световом потоке„ После чего увеличивают толщину слоя, оставляя при этом поперечные размеры постоянными, одновременно измеряя прошедший и отраженный световые потоки. Увеличение толщины и измерение потоков производят до тех пор, пока не будет получено нулевое пропускание. Нулевое пропускание наступает тогда, когда пропущенный световой поток уменьшается более чем в 100 раз по сравнению с падающим све- товым потоком. Чем больше это различие, тем точнее определение оптической плотности. Увеличение толщины слоя производят, например, в стандартной, кювете Бейли или используют набор кювет различной толщины, но одинаковых поперечных размеров. При этом нельзя увеличивать оптическую толщину путем добавления частиц взвеси, т.е. путем увеличения концентрации. После получения нулевого пропускания измеряют R отраженный световой поток слоя нулевого пропускания и нормируют его на величину падающего потока. Полученное значение R используют в расчетах. Расчет оптической плотности D проводят по следующей методике. Из уравнений для световых потоков прошедших слой и отраженных слоем можно получить следующее выражение:

л - 1 In ll li+Ii)

iJ J J-n -r

1,+1,,-R

(1)

прошедший световой по- ток;

отраженный световой по- ток;

52

R - отраженный световой поток слоя нулевого пропускания;К - функция ослабления.

Пример 1. Проводится определение оптической плотности раствора частиц полистиролового латекса (диаметр частиц 0,2 мкм). Раствор помещают в кювету с геометрическими

размерами х 20 мм, у z 100 мм. Коллимированный световой поток от теплового источника направляется на кювету с исследуемой средой. Интенсивность световых потоков измеряется с помощью световодов. Приемником излучения служит ФЭУ-79. Рассеяние можно считать релеевским, так как длина волны излучения (633 мм) пре- вьш1ает размер частиц более чем в

3 раза. Интенсивность падающего светового потока 1пд,д составляет 630 мА (в отн.ед.).

Измеряют отраженный IOTD и прошедший I „ световые потоки

Inp 20 -2

, -,-- - g|5 0,7714. Ino o30

Увеличивают оптическую толщину слоя. С этой целью раствор той же концентрации взвеси помещают в кювету большей геометрической толщины, оставляя прежними поперечные геомет- рические размеры, т.е. х 40 мм; у Z 100 мм. Вновь измеряют прошедший поток ,- 1„р/1п лА 1,5/630 2,410 . Эта величина составляет менее 1% от падающего, поэтому измеряют отраженный от данного слоя световой поток и вычисляют 1 ГОТР - -ПЧА 487 мА/630 мА 0,7730 R.

При подстановке полученных значений в формулу для релеевской индикатрисы определяют D

о ji| Ы ,..П.

50 Формул, а изобретения

Способ определения оптической . плотности рассеиваюа ей среды, основанный на измерении коллимированно- 55 го падающего и прошедшего через, исследуемый слой потоков, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона определяемых оптических плотноетей, дополнительно измеряют отраженный световой поток, увеличивают толщину слоя при сохранении поперечных размеров и концентрации до получения пропускания, при котором отношение пр ошедшего потока к падающему не пре- вьшает одного процента, измеряют соответствующий отраженный световой поток R, нормированный на величину падающего потока, и рассчитывают опти- ческую плотность по следующей формуле

1 + R

(1-R 1-(г-/3)

In

1-Н(1,+1г)

I,

де I, соответственно прошедший, и отраженный световые потоки, нормированные на величину падакяцего светового потока;

и и /3 - проекции индикатрисы рассеяния соответственно на направление падающего светового потока и противоположное направление; R - отраженный световой поток слоя нулевого пропускания.

Изобретение относится к способам определения оптических свойств рассеивающих сред и может быть использовано для измерения оптических постоянных взвесей, определения концентрации рассеивающих частиц. Изобретение повышает точность определения и расширяет пределы измерения оптической плотности. Это достигается тем, что, измерив отраженный и пропущенный сигнал слоем данной оптической плотности, увеличивают оптическую длину слоя, например, в кювете Бейли, оставляя постоянными поперечные оптические размеры, для получения нулевого пропускания, вновь измеряют световой поток и нормируют все измеренные потоки на величину падающего потока, после чего определяют оптическую плотность по соотношению, приведенному в формуле изобре-- тения. § (Л оо ьо 4 сл ел