Оптическое устройство для исследования веществ при воздействии давления Советский патент 1990 года по МПК G01N21/01 

Изобретете относится к оптическим измерениям и может быть использовано для исследования фазовых переходов в веществе при воздействии давления.

Целью изобретения является повышение производительности измерений и достоверности определения параметров фазовых переходов под давлением.

На фиг. 1 изображена блок-схема оптического устройства для исследования веществ при воздействии давления} на фиг. 2 фоторегистратор, пример выполнения. °

Оптическое устройство для исследования веществ при воздействии давления содержит оптически последовательно связанные источник 1 ультрафиолетового излучения, конденсор 2, первый светофильтр 3, ячейку 4 высокого давления с оптически прозрачными окнами, выполненную из двух- соосно расположенных конусообразных инденторов 5 и 6 из оптически прозрачного материала и кольцевой прокладки 7, расположенной между ними, предназначенной для размещения в ее центральной части (в отверстии) образца 8 исследуемого вещества с примесью люминофора (например, мелкодисперсный порошок рубина, 2-5% от массы исследуемого вещества), объектив 9, первый делитель 10 светового потока, второй светофильтр 11, полихроматор 12 с входной щелью 13, выходной фокальной плоскостью 14 и фоторегистра- гтором 15 на выходе, механизм 16 на- гружения инденторов и оптически связанный с вторым выходом первого делителя 10 светового потока регистратор 17 оптического изображения, установленный на выходе полихромато- ра 12 перед его выходной фокальной плоскостью 14 второй делитель 18 светового потока. Механизм 16 нагру- жения снабжен электрически управляемым реверсивным приводом 19. Конденсор 2 расположен между источником 1 ультрафиолетового излучения и ячейкой 4 высокого давления с возможностью равномерного освещения исследуемого вещества. Объектив 9 расположен между ячейкой 4 высокого давления и полихроматором 12 с возможностью построения изображения образца 8 с люминофором на входной щели 13 поли- хроматора 12. Регистратор 17 оптического изображения выполнен двух- канальным и его второй вход оптичес

0

5

0

5

0

5

0

5

ки связан с вторым выходом второго делителя 18 с ветового потока, а выход фоторегистратора 15 соединен с входами управления регистратора 17 оптического изображения и электрически управляемого реверсивного привода 19.

Фоторегистратор 15 может быть выполнен из задатчика 20 давления (например, последовательно соединенные десятичный задатчик и преобразователь из десятичного кода в двоичный код) и последовательно соединенных многоканального приемника 21, дешифратора 22 (из кода Грея в двоичный код) и блока 23 сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика 20 давления, а выход служит выходом фотбрегистратора 15.

Возможны другие варианты выполнения фоторегистратора 15, например , (фиг. 2) в виде дифференциального фотоприемника 24 установленного на салазках 25 с возможностью поступательного перемещения вдоль выходной фокальной ппоскости 14 полихроматора 12, подключенного к соответствующим выходам дифференциального фотоприемника 24 дифференциального усилителя 26, трехуровнего компаратора 27 и механизма 28 перемещения фотоприемника 24 с отсчетным приспособлением 29 для измерения перемещения фотоприемника 24. Выход трехуровнегокомпаратора 27 служит выходом фоторегистратора 15 и предназначен для выдачи сигналов управления реверсивным приводом 19 (по сигналам +Г, О и -1) и сигнала для разрешения регистрации оптического изображения регистратором 1 7.

.Устройство работает следующим разом.

Образец 8 исследуемого вещества помещают в отверстие кольцевой прокладки 7. Предварительно исследуемое вещество смешивают с мелкодисперсным порошком люминофора либо последний наносят на одну из внешних поверхностей образца. С помощью механизма 16 нагружения образец вещества сдавливают инденторами 5 и 6. Механизм 16 нагружения инденторов приводится в действие электрически управляемым приводом 19, например шаговым двигателем или асинхронным двигателем с редуктором. Управление последним осуществляется сигналами с выхода

трехуровнего компаратора 27. По сигналу +1 осуществляется увеличение усилия сжатия инденторов 5 и 6, по сигналу -1 - уменьшение сжатия, по сигналу О1 привод 19 обесточен. В исходном состоянии в задатчик 20 давления вводят требуемое для исследования значение давление в центральной части образца, величина которого в двоичном коде подается на один из входов блока 23 сравнения. С помощью источника 1 ультрафиолетового излучения, конденсора 2 и светофильтра 3 исследуемый образец равномерно освещают излучением с длиной волны порядка 0,4 мкм, вызывая люминесценцию в более длинноволновой части спектра. Свечение образца через объектив 9 поступает на входную щель 13 полихроматора 12, Фоновое свечение на длине волны источника 1 ослабляется светофильтром 11 . На входной щели 13 в вертикальной плоскости получают изображение одной из поверхностей образца, а через щель 13 проходит составляющая светового потока, соответствующая узкой полоске, проходящей через центр изображения образца. С ростом давления длина волны люминесцентного излучения смещается в сторону больших длин волн. Величина смещения в первом приближении линейно зависит от давления. Так как в камерах типа наковален Бриджмена распределение давления по сечению образца неравномерное (в центре образца максимальное давление и постепенный спад давления при смещении к краям образца), входная щель 13 полихроматора 12 освещается в своей центральной части более длинноволновым излучением, чем по краям, что отражает распределение давление в дбразце вдоль направления щели 13, вследствие чего изображение входной щели 13, построенное в фокальной -плоскости . 14, искривляется, приобретая колоко- лообразную форму в соответствии с

0

5

0

ца. Таким образом, измеряется текущее давление в центре образца, величина которого з двоичном коде поступает с выхода дешифратора 22 на первый вход блока 23 сравнения. В зависимости от знака разности сравниваемых величин на выходе блока 23 формируется тот или иной управляющий сигнал, по .команде которого осуществляется нагружение инденюров 5 и 6 и регулировка давления в центральной части образца на уровне значения, заданного задаччиком 20. При равенстве текущего давления заданному значению давления на выходе блока 23 получают сигнал О, -по которому привод 19 обесточивается, а для регистратора 17 оптического изображения последний сигнал является разрешающим сигналом, по которому приводят в действие, например, затворы фотокамеры или пусковые устройства телекамеры. На регистратор 17 подаются одновременно опти5 ческое изображение образца в проходящем свете через делитель 10 светового потока и картина распределения давления в образце вдоль выбранного направления.

При использовании второго варианта выполнения фоторегистратора 15 заданное значение давления устанавливается перемещением спаренного приемника 24 в то или иное положение, соответствующее смещению длины волны люминесценции для указанного значения давления. Несовпадение истинного значения давления и заданного приводит к разбалансу моста, образованного эле0 ментами приемника 24 и дифференциаль- ного усилителя 26. Сигнал на выходе дифференциального усилителя 26 с помощью трехуровнего компаратора 27 преобразуется в один из нормированных

5 сигналов -1, О или - ч-1 для управления приводом 19 и регистратора 17. Линейка 29 может быть отградуирована непосредственно в единицах давления. Заданное давление в центре образца

0

5

Изобретение относится к области оптических измерений и может быть использовано для исследования фазовых переходов в веществе при воздействии давления. Целью изобретения является повышение производительности измерений и достоверности определения параметров фазовых переходов под давлением. Излучением от источника 1 освещается образец, размещенный между инденторами 5 и 6. Люминесценция образца регистрируется полихроматором 12 и регистратором 17. На выходе полихроматора 12 установлен фоторегистратор 15, с выхода которого идет управление регистратором 17 и приводом 19 механизма нагружения инденторов 5 и 6. На регистратор 17 одновременно поступает спектр люминесценции от делителя 18, установленного перед выходом полихроматора 12. Сигнал управления приводом 19 и регистратором 17 вырабатывается в фоторегистраторе 15, состоящем из многоканального приемника 21, дешифратора 22, блока 23 сравнения и задатчика 20 давления. Заданное давление в центре образца устанавливается автоматически за счет чего уменьшается время проведения эксперимента. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

распределением давления вдоль указан- 50 устанавливается автоматически и подного направления в исследуемом образце вещества. Часть указанного изображения, соответствующая вершине коло- колообразной кривой и, следовательно, соответствующая давлению в центральной части образца проходит через щель в плоскости 14 и поступает на элемент приемника 21, соответствую- щий текущему давлению в центре образдерживается на заданном уровне, например, при изменении температуры или других причин, осуществляется одновременная регистрация оптического изображения исследуемого образца и картина распределения давления в образце вдоль одного выбранного направления при тех же условиях нагру- жения образца. За счет этого повышается достоверность определения пара- Метров фазовых переходов и уменьшается время проведения эксперимента.

Формула изобретения

0

5

0

в веществе под давлением, устройство дополнительно содержит второй делитель светового потока, регистратор оптического изображения дополнительно содержит второй оптический вход и вход управления, спектральный прибор выполнен в виде полихроматора, привод механизма нагружения выполнен реверсивным и электрически управляемым, второй делитель светового пучка размещен по ходу луча перед выходной фокальной плоскостью полихроматора и оптически связан с вторым оптическим входом регистратора оптического изображения, выход фоторегистратора соединен с входом управления регистратора оптического изображения и приводом механизма сканирования.

КНГ