Устройство для измерения индикатрис рассеяния нагретых образцов Советский патент 1987 года по МПК G01N21/47 G01J1/04 

113

Изобретение относится к физической оптике и может быть использовано в материаловедении при изучении процессов взаимодействия излучений с веществом, влияния различных физических параметров па свойства поверхностей различных материалов, а также для непосредственного измерения спектров коэффициентов отражения и пропускания различных материалов и их индикатрис в широком диапазоне температур.

Цель изобретения - повьппение точности измерений и уменьшение темпера- турньгх градиентов в объеме образца и на его поверхности.

На фиг.1 схематично представлено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - оптическая схема блока зеркальной приемной системы.

Устройство состоит из источника 1 зондирующего излучения, механическо- го модулятора 2, сферического зеркала 3, поворотного плоского зеркала 4, монохроматора 5, плоских поворотных зеркал 6-8, сферического зеркала 9, регулируемой диафрагмы 10, цилинд рической камеры 1I для исследований и блока зеркальной приемной системы 12, расположенной на верхней вращающейся плите камеры для исследований.

Камера для исследований состоит из неподвижного основания 13, стоек 14, с закрепленным на них радиально- опорным подшипником 15, поддерживающим верхнюю вращающуюся плиту 16. В неподвижном основании 13 вырезано круглое отверстие, центр которого совпадает с центром основания камеры для исследований. В этом отверстии расположена круглая поворотная плата 17 с возможностью ее вращения на 360, установленная в подшипнике 18, внешняя обойма которого скрепляется с неподвижным основанием 13 посредством юстировочных винтов 19. На поворотной плате 17 на стойках 20 закрепле- ны с зазором и параллельно меткду собой два аналогичных по конструкции нагревательных элемента 21, включающих в себя водоохлаждаемые,экраны- диски с вмонтированными в них нагре- нательными элементами, состоящими их теплоизолирующих пластин 22, отделяющих водоохлаждаемые экраны от нагревательных спиралей 23 и теплопередаю32

щих пластин 24. Верхний и нижний водоохлаждаемые экраны-диски скреплены между собой с помощью регулируемых по высоте стоек 25, установленных по периферии плоскости дисков, образуя рабочую полость, обеспечиваюшуго обзор поверхности образца под углами 190 (фиг.З).

Верхний и нижний нагревательные элементы могут иметь такую форму внутренних теплопередающих пластин, которая задает необходимый для исследования профиль поля температур.

В центре верхнего нагревательного элемента и водоохлаждаемого экрана, а также в верхней вращающейся плите камеры для исследований выполнены отверстия для ввода держателя 26 образцов, который фиксируется в рабочем положении с помощью конусообразного посадочного гнезда 27, выполненного непосредственно в верхнем водо- охлаждаемом экране.

Держатель образцов содержит посадочную втулку 28 конусовидной формы со cKBosHbnviH отверстием 29 на оси держателя для ввода термопары. На верхней части втулки установлен цанговый зажим 30 рубашки термопары и отсчетный лимб 31, а на нижней части установлен шарнирно скрепленный с телом держателя столик 32 для крепления образцов 33, имеющий юстировоч- ный винт 34 и отделенный от посадочной втулки теплоизолирующей втулкой 35.

Для исключения влияния внешних засветок на работу камеры стык между верхней вращающейся плитой 16 и верхним водоохлаждаемым экраном оснащен световой ловушкой 36.

Приемная часть блока зерксшьной приемной системы (фиг.4) состоит из поворотных плоских зеркал 37-39, сферического зеркала 40, служащего объективом, диафрагмы 41, определяющей угловое разрешение устройства, и установленного за ней приемника 42 излучения. Все детали 37-42 закреплены на верхней вращающейся плите 16 для прохода излучения из верхней части камеры I1 для исследований в блок приемной системы 12 через отверстие 43 в плите 16.

Устройство работает следующим образом.

Уменьшенное изображение источника 1 излучения, промодулированное

3

модулятором 2, с помощью осветительной системы зеркал 3 и 4 проектируется на входную щель монохромато- ра 5. Монохроматический поток излучения формируется системой зеркал 6-9 в виде слабосходящегося луча, поперечное сечение которого регулируется диафрагмой 10. Сформированный таким образом луч через отверстие 44 цилиндрической камеры для исследования с помощью зеркала 8 попадает на исследуемый образец 33. Излучение, рассеянное образцом, регистрируется с помощью зеркальной приемной системы 12. Приемная система, расположенная на верхней плите, имеет возможность вращаться относительно образца на ЗбО, обеспечивая возможность измерений как индикатрис отражения, так и индикатрис пропускания образца

Юстировка взаимного расположения образца относительно плоскости, в которой происходит вращение приемной части, а также оси зондирующего луча обеспечивается юстировочными винтами 19 и 34 и устройством оправы зеркал 7 и 8. Точность воспроизведения положения образца относительно зондирующего луча в камере для исследований обеспечивается конусным посадочным гнездом 27. Воспроизводимость установки меридиального угла наблюдения рассеянного поверхностью образца излучения, равного о относительно нормали к поверхности образца, достигается с помощью юстировочных винтов 19 и 34. С помощью винтов 19 выставляется параллельность осей вращения верхней плиты камеры и оси посадочного гнезда 27 держателя образцов, что позволяет избежать изменения угла наблюдения поверхности образца при вращении поворотной платы 17, вращением которой обеспечивается необходимое расположение свободной от стоек 25 рабочей полости относительно оси зондирующего луча, фиксируя два азимутальных положения, позволяющих производить измерения поля рассеянного излучения как на пропускание, так и на отражение.

Для установления плоскости поверхности образца параллельно оси посадочного гнезда служит винт 34 столика держателя образца. Воспроизводимость установки азимутапьного положения образца относительно зондирующе

433134

го луча контролируется с помощью нониуса и лимба 31.

Для нагрева образцов применен наг- ревательный блок, обеспечивающий возможность проведения измерений угловых распределений интенсивности рассеянного света в диапазоне углов 190 относительно нормали к поверх- 10 ности образца как на пропускание,

так и на отражение с минимальным температурным градиентом в месте установки исследуемого образца.

15 Фор мула изобретения

1. Устройство для измерения индикатрис рассеяния нагретых образцов, включающее расположенные последова20 тельно по ходу излучения источник излучения, модулятор, монохроматор, зеркальную оптическую систему формирования зондирующего луча, держатель образцов и приемную зеркальную систе25 му с приемником излучения, а также цилиндрическую камеру для исследований с закрепленным на ее нижнем основании блоком нагревателя с водоохлаж- даемыми экранами, причем держатель

30 образцов и приемная зеркальная оптическая система с приемником излучения размещены на верхней вращающейся плите камеры, отличающее- с я тем, что, с целью повьшения точ25 ности измерений, нижнее основание

камеры вьтолнеио в виде двух концентрических частей - внутренней поворотной платы и внешней неподвижной части, блок нагревателя с водоохлаждае40 мыми экранами укреплен на внутренней

поворотной плате, установленной в подшипнике, внешняя обойма которого скреплена с внешней частью основания камеры посредством юстировочных вин45 тов, при этом блок нагревателя выпйл- 1нен в виде двух плоских нагреватель- (ных элементов с теплопередающими пластинами, вмонтированных в плоск ие водоохлаждаемые экраны-диски, распоgQ ложенных с зазором взаимно параллельно и скрепленных между собой с помощью регулируемьк по высоте стоек, расположенных по периферии плоскости водоохлаждаемых экранов-дисков.

55

а в верхнем водоохлаждаемом экране, нагревательном элементе и теплопере- дающей пластине, а также в верхней вращающейся плите камеры выполнета. отверстия для ввода держателя образцов, причем центры этих отверстий размещены на общей оси вращения поворотной платы и верхней вращающейся плиты камеры, расположенной в плоскости поверхности образца и совпадающей с осью симметрии камеры, а нагревательные элементы и теплопередающие пластины выполнены сменными.

2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что держатель образцов вьтолнен по своей оси с от

верстием для ввода термопары и содержит посадочную втулку конусной формы, на верхней части которой установлены цанговый зажим рубашки термопары и отсчетный лимб, на нижней части - шарнирно скрепленный с телом держателя столик для крепления образцов, имеющий юстировочный винт и отделенный от посадочной втулки теплоизолирующей прокладкой, а отверстие в верхнем водоохлаждаемом экране имеет конусную форму.

Изобретение относится к области физической оптики и может быть ис- использовано при исследовании оптических процессов в широком диапазоне температур. Цель изобретения - повышение точности измерений. Эта цель достигается особым вьшолнением цилиндрической камеры, в которую помещают при исследованиях образец. Камера выполнена из двух частей: неподвижной части и подвижной части с блоком нагревателя и держателем образца. Конструкция блока нагревателя позволяет увеличить диапазон углов падения излучения на образец, задавать требуемые градиенты тепловых полей. Конструкция держателя, предус- матривакнцая центровку за счет конусного соединения с камерой, обеспечивает измерение температур в тепловом поле образца, его юстировку. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л со 4 со Од

f

12

Фиг.1

f6

A-A

29 36r

ffe

iX

J

y.

/

я

19

17 Фиг.2

18 19

25

Фиг.З

Фиг.

Редактор Н.Егорова

Составитель В.Калечиц Техред Л.Сердюкова

Заказ 4816/44 Тираж 776Подписное

ВНИЯПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и О гкрьгги N3035, Москва, Ж-ЗЗ, Раушская наб. , д. 4/5

- - --- - - -- - ---.-.. - . .. -,..-.. -.-..- - --.«.«.- ., -, ,-, -.. -... -.в.-

производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор М.Пожо