Способ измерения абсолютного коэффициента отражения Советский патент 1993 года по МПК G01N21/55 

СП

с

Использование: спектрофотометрия, исследования для точных измерений коэффициентов отражений/меньших 0,1. Сущность изобретения: монохроматический пучок излучения делят на два пучка, направляют пучки на призменные системы полного внутреннего отражения (сравнительную трехкратного и измерительную двукратного) с измеряемым образцом. При этом изменяют и нормируют масштаб шкалы абсолютного коэффициента отражения путем введения в сравнительный канал в сочетании с призменными системами оптического нейтрального ослабителя с абсолютным коэффициентом пропускания То , где п - целое число, нормирующее порядок диапазона измеряемого абсолютного коэффициента отражения R. Это позво- ляет считывать измеряемую величину непосредственно со шкалы регистрирующего прибора с учетом масштаба. 1 ил. .

Изобретение относится к спектрофото- метрии и может использоваться для точных измерений малого значения абсолютного коэффициента отражения.

Цель изобретения - расширение диапазона измерения абсолютного коэффициента отражения в области значений, меньших ,0,1, при сохранении простоты и удобства измерений.

Сущность изобретения поясняется чер- т ежом,. на котором представлено устройство для измерения абсолютного коэффициента отражения.

Устройство содержит последовательно расположенные на оптической оси источник 1 излучения, щелевой монохроматор2, приемник 3 излучения блоком 4 усиления сигнала и регистрирующим прибором 5. Между монохроматор.ом 2 и приемником 3 излучения расположены подвижные 6 и 7 и неподвижные 8 и 9 зеркала для разделения монохроматического пучка излучения на

два пучка, образующих сравнительный и измерительный каналы. В процессе измере- ния между зеркалами 6 и 9 может быть введен в сочетании с призменными системами (последовательно со сравнительной призменной системой трехкратного полного внутреннего отражения, состоящей из призм 10 и 11), оптический нейтральный ослабитель 12 с нормированным абсолютным коэффициентом.пропускания Т0 , где п - целое число, нормирующее порядок диапазона измеряемого абсолютного коэффициента отражения. Между зеркалами 8 и 7 в процессе измерений может быть введена призменная система двукратного полного внутреннего отражения, содержащая призмы 13 и 14, симметрично расположенные относительно измеряемого образца 15,

. Первая от источника 1 излучения призма 10 в сравнительной системе выполнена с четырьмя рабочими гранями, две из которых являются гранями полного внутреннего от-.

со

О 4 GJ

Јь 00

ражения, а вторая по ходу пучка грань полного внутреннего отражения перпендикулярна ее входной грани. Вторая призма 11 в сравнительной системе и обе призмы 13 и 14 в измерительной системе выполнены с тремя рабочими гранями, одна из которых является гранью внутреннего отражения. При этом входные и выходные грани всех четырех призм перпендикулярны оптической оси пучка. Оптические длины пути в воздушных промежутках между призмами, а также между соответствующими гранями в системах равны между собой. Для создания одинаковых условий работы призмы 10, 11.13 и 14 выполнены из одного и того же материала, а зеркала 6-9 - с одинаковым коэффициентом отражения.

Использование в сочетании с призме- ными системами нейтрального, например сетчатого, оптического ослабителя с нормированным коэффициентом пропускания Т0 , где п - целое числа, соответствующее порядку диапазона измеряемого абсо- лютного коэффициента отражения, позволяет получать непосредственно на шкале регистрирующего прибора результат измерения абсолютного коэффициента отражения, учитывая при этом лишь изменение масштаба шкалы.

Способ реализуют следующим образом. Излучение от источника 1 проходит через монохроматор 2, и зеркалами 6-9 пучок излучения делится на два пучка, формируя сравнительный и измерительный каналы и направляя пучки на приемник 3 излучения. Усилителем 4 усиливают сигналы с приемника, соответствующие интенсивности пучков, прошедших каналы, регистрируют сигналы прибором 5. Регулируя интенсивность пучка источником 1 и щелями моно- хроматора 2, а усиление сигналов регулируют усилителем 4 до получения на шкале регистрирующего прибора с обоих каналов поочередно сигнала 0, соответствующего абсолютному коэффициенту отражения, равному 1, вводят в соответствующие каналы призменные системы: сравнительную, состоящую из призм 10 и 11 в сочетании с оптическим нейтральным ослабителем 12, имеющим абсолютный коэффициент пропускания Т0 , где п - целое число, нормирующее порядок диапазона измеряемого абсолютного коэффициента отражения, и измерительную, состоящую из призм 13 и 14, расположенных симметрично относительно измеряемого образца 15. Одинаковым для обоих каналов увеличением интенсивности монохроматического пучка и коэффициента усиления сигнала с приемника излучения,

устанавливают по шкале регистрирующего прибора сигнал 0, вызываемый пучком, прошедшим сравнительный канал, и регистрируют по шкале прибора сигнал И,

вызываемый пучком, прошедшим измерительный канал, и соответствующий измеряемому абсолютному коэффициенту отражения, при этом масштаб шкалы абсолютного коэффициента отражения прибора

нормируют по абсолютному коэффициенту пропускания оптического нейтрального ослабителя.

Поскольку шкалу прибора нормируют по абсолютному коэффициенту отражения,

то измеряемый абсолютный коэффициент отражения регистрируют непосредственно по шкале прибора в долях от единицы или в %, учитывая при этом множитель Т0, изме- няющий в Г масштаб шкалы.

Техническая эффективность изображения по сравнению с прототипом состоит в следующем.

Расширен диапазон измерения за счет обеспечения возможности точного измерения абсолютного коэффициента отражения, меньшего 0,1 при сохранении простоты и удобства измерений.о

По сравнению со способом измерения малого относительного коэффициента отражения данный способ позволяет обходиться без образцов сравнения (эталонов) и благо- даря этому новому свойству решать проблему выбора эталонов с абсолютным коэффициентом отражения, меньшим 0,03.

При этом призменные системы полного внутреннего отражения в сочетании с нейтральными оптическими ослабителями, например сетчатыми, используемые в заявляемом способе обладают по

сравнению с эталонами абсолютного

коэффициента отражения следующими

преимуществами: пренебрежимо малой за: висимостью коэффициента пропускания от

длины волны ослабляемого излучения; возможностью расчета и изготовления оптических ослабителей с .заранее заданным коэффициентом пропускания, например с Т0 10, где п - целое число, что позволяет при измерениях выбирать оптимальный.

масштаб регистрации малых значений абсолютного коэффициента отражения и выполнять условие соизмеримости; стабильностью коэффициента пропускания во времени; независимостью коэффициента

пропускания от состояния поляризации пучка в каналах.

Способ повышает удобство измерений,

- так как позволяет проводить измерения и

автоматическую запись малых значений аб срлютного коэффициента отражения в удобном масштабе, в широкой области спектра и при этом обходиться без математической обработки результатов измерений.

Формул а изо бретени я Способ измерения абсолютного коэф- фициента отражения, заключающийся в том, что монохроматический пучок излучения делят на два пучка, направляют их поочередно на приемник излучения, соединенный с регистрирующим прибором, и регистрируют величины его сигналов, изменяют интенсивности пучков и коэффициент усиления приемника излучения до регистрации на шкале регистрирующего прибора величины сигнала с приемника излучения 1о, соответствующего абсолютному коэффициенту отражения, равному 1, затем указанные пучки излучения направляют соответственно на сравнительную призмен- ную систему трехкратного полного внутреннего отражения и измерительную призменную систему двукратного полного внутреннего отражения с измеряемым образцом, регистрируют интенсивность пучка на выходе сравнительной призменной системы трехкратного полного внутреннего отражения и изменяют интенсивность пучков на входе в эту систему и коэффициент усиления приемника излучения до регистрации величины сигнала с приемника излучения, равного 0, а затем регистрируют интенсивность пучка на выходе измерительной призменной системы двукратного полного внутреннего отражения с измеряемым образцом путем регистрации соответствующей величины сигнала И-приемника излучения по шкале регистрирующего прибора, по которому судят о величине абсолютного коэффициента отражения, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений в область коэффици; ентов отражений, меньших 0,1 при сохранении простоты и удобства измерений, перед направлением пуска излучения на сравнительную призменную систему трехкратного полного внутреннего отражения пучок излучения ослабляют в То 1 раз нейтральным ослабителем, где п - целое число, нормирующее порядок диапазона измеряемого абсолютного коэффициента отражения R, а о величине абсолютного коэффициента отражения R судят с учетом соотношения R tiT0.