Колориметр Советский патент 1991 года по МПК G01J3/46 

Изобретение относится к колориметрии и может быть использовано при создании колориметрических приборов для измерения отражающих характеристик объектов.

Целью изобретения является увеличение отношения сигнал/шум.

На фиг. 1 представлена схема колориметра; на фиг. 2 - ход лучей при освещении образца.

Колориметр содержит формирователь светового потока, выполненный в виде тора 1, во внутренней полости которого установлены источники 2 света. По поверхности тора, обращенной к исследуемому образцу, выполнена кольцевая осветительная щель 3, через которую под углом 45° облучается исследуемый образец 4. На оси, составляющей угол 0° к нормали образца, расположен объектив 5 формирователя отраженного от образца светового потока Центральная

часть объектива выполнена из круглого непрозрачного экрана 6 Объектив переносит изображение образца на входной зрачок фотоприемного устройства 1 измерительного блока, включающего также и измерительное устройство 8

Колориметр работает следующим образом

Смотровое окно держателя исследуемого образца 4 освещается световым потоком, прошедшим через щель 3 в торе. Часть потока излучается на образец 4 непосредственно от той части тела свечения источника 2 света, которая обращена к образцу. Излучение источника 2, не прошедшее в щель 3, падает на стенки тора 1, покрытые диффузно-отражающим материалом.В результате многократных отражений на стенке тора 1 на исследуемый образец 4 дополнительно падает через щель 3 световой поток, испускаемы-й частью поверхно t

ю

сти тора, расположенной за щелью на пересечении оптической оси, образующей угол 45° с нормалью образца, с поверхностью тора. Щель 3 ограничивает апертуру пучка лучей, падающих на образец, которая не должна превышать 5°.

Положительный эффект от выполнения формирователя в виде тока достигается за счет увеличения коэффициента использования источника, и, следовательно, увеличе- ния отношения сигнал/шум. Эффект достигается как для точечных источников, так и для источников с протяженным телом свечения.

Отраженный от образца 4 световой по- ток собирается объективом 5 на входном зрачке фотоприемного устройства 7. Центральная часть объектива 5 выполнена из круглого непрозрачного экрана 6, Такое исполнение объектива позволяет собрать от- раженный от образца свет, распространяющийся под углом наблюдения отличным от 0°, который может достигать 10°. При этом апертура отраженного пучка лучей 5° достигается выбором геомет- рических размеров объектива и его непрозрачного экрана.

Соотношения, связывающие геометрические размеры тора, круговой щели с размерами смотрового окна могут быть получены на фиг. 2, где приведены окружность, образующая тор, источник 2 света и исследуемый образец 4. Линейный размер щели равен удвоенной длине перпендикуляра, опущенного из точки пересечения лу- ча АС, который имеет максимальный угол наклона относительно осевого луча OD с окружностью, образующей тор, к осевому лучу OD. Длина отрезка АР , где din - геометрический размер щели, определяется из следующих уравнений:

du, 2PB tg Ј

PB OD BD-OP,

BD dOTB/2 cos{90°- $-sin (90°-y)ctg Ј

OD R/sin

R

sin p

.Г-HHLf 2

50

где г- радмус окружности, образующей тор;

р- угол освещения;

|- апертурный угол. Преобразовав эту систему уравнений, получим квадратное уравнение55

-V duLjZ

из которого можно определить размер щели daiАналогично могут быть получена соотношения, связывающие размер непрозрачного экрана объектива с размерами объектива и смотрового окна колориметра. Формула изобретения Колориметр, содержащий осветитель, формирователь светового потока, установленный с возможностью освещения смотрового окна держателя образца под углом 45°, приемный объектив, расположенный нормально к плоскости смотрового окна, фотоприемное устройство и измерительное устройство, отличающийся тем, что, с целью увеличения отношения сигнал/шум, формирователь светового потока выполнен в виде полого тора, внутренняя поверхность которого покрыта диффузно- отражающим материалом, а в полости расположен осветитель, при этом на поверхности тора выполнена кольцевая осветительная щель, ширина 6щ которой определяется из формулы

(1-с1дЈ)V

( дщ 2

где dors - диаметр смотрового окна;

R - расстояние от центра окружности образующей тора до нормали к плоскости смотрового окна;

г - радиус окружности образующей тора;

Ј- апертурный угол освещающего пучка света, центральная часть приемного объектива снабжена непрозрачным круглым экраном, при этом размеры объектива и экрана определены по формулам

йл 2Ид (a + yS) + doTB.

d3 doTa-2itg ( /3-а), где dn - диаметр объектива;

da - диаметр непрозрачного экрана;

I - расстояние от смотрового окна до объектива;

а -угол наблюдения;

/8- апертурный угол отраженного пучка света,

причем диапазон изменения значений угла наблюдения лежит в пределах

Изобретение относится к колориметрии и может быть использовано при создании колориметров и спектрофотометров. Целью изобретения является увеличение отношения сигнал/шум. Колориметр содержит осветитель, включающий источник света и формирователь светового потока, облучающего исследуемый образец под углом 45° по всему азимуту, измерительный блок, включающий фотоприемное и измерительное устройство; формирователь отраженного от образца излучения, представляющий собой объектив Осветитель выполнен в виде тора, во внутренней полости которого, покрытой материалом с высоким коэффициентом диффузного отражения, установлены источники света, а на поверхности тора имеется осветительная щель Центральная часть объектива непрозрачная 2 ил

2tg§t a- fi(sln + )

arctg

JOTS

21

«S10°.

rr

, s

Фиг. I

4

/

SO- 4

n