Диффузный излучатель Советский патент 1993 года по МПК G01J1/10 G01J1/04 G01N21/47 

С/)

С

Использование: в фотометрии для метрологической аттестации (в том числе градуировки) и проверки спектрофотометров с практически любыми угловыми полями: от предельно малых для яркомеров до 2 л для измерителей освещенности. Сущность изобретения: две интегрирующие сферы оптически сопряжены своими выходным и входным отверстиями, где установлена сменная калиброванная диафрагма. Внутренние поверхности сфер и сферические поверхности калиброванных диафрагм покрыты одним и тем же составом. 3 ил.

Изобретение относится к фотометрии, а именно к диффузным излучателям - рабочим средствам измерений и может быть использовано для метрологической аттестации и- поверки спектрофотометров с практически любыми угловыми полями: от предельно малых для яркомеров до 2 п- для измерителей освещенности, а также для измерения потоков излучения от мощных источников (например, лазеров) измерителями с малыми входными величинами.

Изобретение направлено на повышение воспроизводимости измерений при калибровке измерительных трактов фотометров.

Сущность изобретения заключается в том, что з диффузном излучателе, содержащем интегрирующуюю сферу с встроенным источником излучения или с входным отверстием для внешнего;источника излучения и с выходным отверстием, излучатель снабжен второй интегрирующей сферой с внутренним покрытием того же состава, что и внутреннее покрытие первой интегрирующей сферы и с входным и выходным отверстиями, при этом входное отверстие второй интегрирующей сферы оптически спряжено с выходным отверстием первой интегрирующей сферы, а выходное отверстие второй интегрирующей сферы оптически сопряжено с приемным устройством, в выходном отверстии первой интегрирующей сферы и входном отверстии второй интегрирующей сферы установлена сменная диафрагма с калиброванным отверстием, выполненная в виде круглой пластины, противоположные стороны которой имеют форму вогнутой сферической поверхности с покрытием того же состава, что и покрытие внутренних поверхностей сфер, а центры вогнутых сферических поверхностей совпадают с центрами интегрирующих сфер.

00

о

N ел о

ICJ

Для создания ряда значений гомогенного потока излучения в выходном отверстии второй интегрирующей сферы, калиброванное отверстие в сменной диафрагме может быть разных размеров.

Вогнутые сферические поверхности сменной диафрагмы покрыты тем же высокоотражающим составом,что и внутренние поверхности интегрирующих сфер.

На фиг. 1 представлен диффузный излу- чатель; на фиг. 2 представлено соединение двух сфер и установка сменной диафрагмы; на фиг. 3 представлена градуировочная характеристика яркости выходного отверстия.

Диффузный излучатель (фиг. 1) состоит из двух интегрирующих сфер 1, 2, внутренняя поверхность которых покрыта высокоотражающим составом (ВаЗОд, МдО, порошок Ф-4п и др.). Интегрирующая сфера 1 содержит источники излучения 3 в виде ламп типа КГМ.

Интегрирующая сфера 2 расположена по отношению к сфере 1 так, что входное отверстие 4 сферы 1 совпадает с входным отверстием 5 сферы 2, а выходное отверстие 6 сферы 2 расположено по оси, перпендикулярной к оси входного отверстия 5.

Между выходным отверстием 4, сферы 1 и выходным отверстием 5 сферы 2 помещена сменная калиброванная диафрагма 7 (фиг. 2).

Сменные калиброванные диафрагмы 7 выполнены из круглой пластины, стороны которой выполнены в форме вогнутой сферической поверхности, покрытой тем же высокоотражающим составом, что и внутренние поверхности интегрирующих сфер 1 и 2.

Для создания ряда значений гомогенного потока излучения в выходном отверстии второй интегрирующей сферы, калиброван- ное отверстие в сменной диафрагме 7 может быть разных размеров.

Сфера 2 снабжена дополнительным отверстием 8, на выходном отверстии 6 установлена шторка из оптически непрозрачного материала и кассета 10 для установки корректирующих светофильтров (на чертеже не показаны).

Сменная калиброванная диафрагма 7 помещена в устройстве 11, соединяющем сферы 1 и 2 (фиг. 2) и содержащем направляющие 12 и обойму 13.

В предлагаемом диффузном излучателе, энергетическая светимость М выходного отверстия 6 второй интегрирующей сферы 2 будет зависеть от площади переходного отверстия 4, 5.

Помещая в устройство 11, соединяющее две сферы 1, 2, калиброванную диафрагму

7, площадь отверстия которой G1, устанавливают выходную светимость М1, при диафрагме с площадью выходного отверстия G2 устанавливают выходную светимость М2 и т.д.

Таким образом, обладая набором сменных диафрагм 7 с различными калиброванными отверстиями и зная спектральную энергетическую яркость выходного отверстия второй сферы 2 в одной точке (например, с диафрагмой G1) и величину Kgi, в которую отличается яркость выходного отверстия второй сферы 2 в одной точке (например, с диафрагмой G1), и величину Kgi, в которую отличается яркость выходного отверстия второй сферы 2, при установке других диафрагм Gi, можно с большой точностью воспроизводить контрольные значения энергетической яркости выходного отверстия диффузного излучателя от 0 до М и производить калибровку каналов спектрофотометров.

Спектральный интервал длин волн, в котором данным диффузным излучателем достигается стабильность спектрального состава выходного излучения, определяется стабильностью источника излучения и стабильностью характеристик отражающего покрытия диффузного излучателя,

При использовании в качестве источника излучения ламп типа КГМ 12-100 с помощью диффузного излучателя можно проводить метрологическую аттестацию спектрофотометров в диапазоне длин волн 0,3-1,5 мкм.

Диффузный излучатель с 12 лампами КГС 12-100, с диаметром сфер 180 мм, и с диаметром калиброванных диафрагм от 0,015 мм до 100 мм обеспечивает создание спектральной плотности энергетической яркости от 10 до 1010 Вт/ср м3.

Диффузный излучатель работает следующим образом.

Световой поток от источников излучения 3 равномерно распределяется по поверхности интегрирующей сферы 1, в которой устанавливается в результате многократных отражений освещенность EL

Тогда в сферу 2 через диафрагму 7 входит световой поток

O Ei G,

где G - площадь отверстия диафрагмы 7. Световой поток равномерно распределяется на сфере 2, создавая освещенность Е2. Излучение, выходящее из сферы 2 полностью заполняет угловое поле спектрофотометра -яркомера, помещенного в выходном

отверстии 6 сферы 2, а по величине пропорционально площади калиброванной диафрагмы 7.

С целью повышения точности градуировки фотометра - яркомера контроль стабильности и уровня излучения проводят на дополнительно выполненном в сфере 2 отверстии 8.

Шторка из непрозрачного материала 9 на выходном отверстии 6 сферы 2 служит для исключения засветок чувствительного элемента спектрофотометра - яркомера в момент замены диафрагмы 7.

В случае необходимости, для установки коррегирующих светофильтров можно воспользоваться кассетой 10, установленной в выходном отверстии 6 сферы 2.

Конструкция диафрагмы 7 показана на фиг. 2.

Градуировочная характеристика яркости выходного отверстия 6 сферы 2 приведена на фиг. 3.

По сравнению с известными устройствами заявляемый диффузный излучатель позволяет:

1) создать ряд калиброванных значений излучения, определенных с известной погрешностью, отличающихся друг от друга в определенную, известную величину Kgi;

2) обеспечить воспроизводимость ряда значений излучения;

3) сохранить спектральную характеристику выходного потока излучения по сравнению с первичным;

4) повысить точность передачи единиц физических величин яркомерам и другим измерителям при метрологической аттестации в требуемых спектральном и динамическом диапазонах;

5) повысить технологичность и сократить время метрологической аттестации и поверки спектрофотометров.

Формула изобретения Диффузный излучатель, содержащий интегрирующую сферу с встроенным источником излучения или с входным отверстием для внешнего источника излучения и с выходным отверстием, приемное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения воспроизводимости измерений

при калибровке измерительных трактов фотометров, излучатель снабжен второй интегрирующей сферой с внутренним покрытием того же состава, что и внутреннее покрытие первой интегрирующей сферы, и с входным и выходным отверстиями, при этом входное отверстие второй интегрирующей сферы оптически сопряжено с выходным отверстием первой интегрирующей сферы, а выходное отверстие второй

интегрирующей сферы оптически сопряжено с приемным устройством, в выходном отверстии первой интегрирующей сферы и входном отверстии второй интегрирующей сферы установлена сменная диафрагма с

калиброванным отверстием, выполненная в виде круглой пластины, противоположные стороны которой имеют форму вогнутой сферической поверхности с покрытием того же состава, что и покрытие внутренних поверхностей сфер, а центры вогнутых сферических поверхностей совпадают с центрами интегрирующих сфер.

О Д, At Л3 4 ... Д7 Д8 Д9 А Произвольные единицы, Д

фиг. 3

Составитель Б.Молоков Редактор О.СтенинаТехред М.Моргентал Корректор М.Ткач

Заказ 1076Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5