СПЕКТРОФОТОМЕТР Советский патент 1970 года по МПК G01J1/36 

Данное изобретение относится к конструкциям спектрофотометров, используемых для исследования интегрального и спектрального светопропускания различных веществ.

Известны спектрофотометры, работающие по двухлучевой схеме с компенсационным методом регистрации, содержащие источник и приемники излучения, аналитическую ячейку и электронно-механическую реверсивную следящую систему. Эта система с помощью отрабатывающего электродвигателя перемещает светоослабитель и перо самописца с переменной скоростью,, зависящей от изменения оптической плотности образца. Большая инерционность такой системы ограничивает скорость и снижает точность регистрации.

Предложенный спектрофотометр отличается от известного тем, что светоослабительный диск снабжен равноотстоящими один от другого выступами, расположенными по его периферии. По обеим сторонам диска установлены источник и приемник излучения, расположенные таким образом, чтобы при вращении диска его выступы пересекали световой поток этого источника; при этом приемник излучения связан со счетчиком импульсов и системой управления спектрофотометром. Такая конструкция светоослабителя позволяет регистрировать результаты измерений в цифровой форме и уменьшить инерционность спектрофотометра.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого спектрофотометра, которая состоит из оптико-механической части Л, схемы управления В, преобразователя вал-цифра С и системы регистрации D.

В свою очередь выделенные части функциональной схемы содержат следующие элементы: двухлучевой осветитель 1, исследуемый образец 2, механизм 3 перемещения образца,

пучок (канал) 4 образца, пучок (канал) сравнения 5, светоослабитель 6, вспомогательный осветитель 7, датчики 8 и 9 углового положения светоосветптеля, плоские зеркала 10, 11, 12, модулятор 13, сферические зеркала 14,

15, подвижное плоское зеркало 16, монохроматор 17, фотоэлектрический приемник 18, электродвигатель 19, редуктор 20, вспомогательный осветитель 21, генератор опорного напряжения 22, схему формирования 23, схемы совпадения 24, 25, линию задержки 26, пропускатель 27, счетчик импульсов 28, формирователь кода 29, самописец 30, цифропечатающее устройство 31, перфоратор 32, устройство 33 для записи информации на магнитной ленте.

Оптико-механическая часть А предназначена для разделения излучения источника на пучки 4, 5 образца и сравнения, изменения интенсивности пучка сравнения и поперементакже для разложения излучения источника в спектр. Разделение излучения источника на два пучка производит двухлучевой осветитель 1. На пути одного из них устанавливается исследуемый образец 2. При изменениях интегрального светопропускания образца используется механизм J перемещения образца.

Оптическая система осветителя 1 фокусирует пучок сравнения в плоскость светоослабителя 6, который выполнен в виде диска с изменяющимся по кругу коэффициентом ослабления светоослабляющей части /г. Для обеспечения регистрации углового положения светоослабляющей части светоослабителя на диске имеются прорези т, а для обеспечения регистрации момента выхода светоослабляющей части k из пучка сравнения прорезано окно п. Вспомогательный осветитель 7 посылает через прорези m и окно п пучки света на датчики 8 и 9 углового положения светоослабителя.

Зеркала 10, 11, 12 сводят пучки образца и сравнения в плоскости модулятора liS, .который попеременно направляет их посредством сферических зеркал /if, J5 и плоского зеркала 16 в монохроматор 17, а затем на нриемник 18.

При измерении интегрального светопропускания образца зеркало 16 отводится, и пучки поступают на приемник, минуя монохроматор.

Модулятор 13 выполнен в виде зеркального диска с секторными вырезами. Электродвигатель 19 через редуктор 20 вращает синхронно и синфазно осветоослабитель и модулятор независимо от светонропускания образца. Вспомогательный осветитель 21 направляет через вырезы модулятора 13 пучок света на генератор опорного напряжения 22.

Схема управления В предназначена для управления нропускателем 27 и формирователем кода 29. Она состоит из фотоэлектрического малоинерционного приемника 18 типа фотоумножителя, преобразующего световые потоки пучков образца и сравнения в электрические сигналы, схемы формирования 23, преобразующей сигналы приемника 18 в прямоугольные импульсы, фаза которых зависит от соотношения амплитуд сигналов пучков образца в сравнении, генератора опорного напряжения 22, выдающего прямоугольные импульсы напряжения, двух схем совпадения 24, 25 и линии задержки 26.

Преобразователь вал-цапфа С предназначен для регистрации величины светопропускания образца в момент равенства сигналов пучков образца и сравнения, а также передачи информации, полученной в этот момент, на самописец, цифропечатающую машину, перфоратор, магнитную ленту и т. д. Он состоит из датчика 8 углового положения светоослабителя, выдающего прямоугольные импульсы напряжения при изменении на определенную величину коэффициента ослабления светоослабителя в пучке сравнепия, пропускателя 27, счетчика импульсов 28, формирователя кода 29, преобразующего информацию со счетчика 28 для передачи ее в систему регистрации, и датчика 9 углового положения светоослабителя, который в начале цикла измерения через каждый оборот светоослабителя подает сигнал на сброс счетчика и формирователя кода в исходное положение.

Система регистрации D результатов измерений состоит из самописца 30 с дискретной

системой записи, цифропечатающего устройства 31, перфоратора 32 и устройства 33 для записи информации на магнитной ленте.

При входе светоослабляющей части k светоослабителя 6 в пучок сравнения на датчик

8 начинает периодически поступать излучение вспомогательного осветителя 7 через прорези т. ПрИ этом второй пучок осветителя 7 перекрывается непрозрачной частью светоослабителя, ;и датчик 9 пе работает. Датчик 8

преобразует прерывистый световой поток в прямоугольные нмпульсы напряжения н направляет их на пропускатель 27.

Одновременно модулятор 13 попеременно направляет пучки образца и сравнения на

приемник 18, который под их воздействием вырабатывает электрические сигналы. Последние поступают в схему формирования 23 п там преобразуются в прямоугольные импульсы, фаза которых зависит от соотношения

амплитуд сигналов пучков образца и сравнепия. Эти импульсы в противофазе поступают па схемы совпадения 24, 25.

Кроме того, модулятор 13 пропускает через секторные вырезы излучение вспомогательного

осветителя 21 на генератор опорного напряжения 22. Под воздействием прерывистого светового потока генератор вырабатывает прямоугольные импульсы напряжения, которые в фазе также поступают на схемы совпадения 24, 25.

Пока световой поток пучка сравнения меньше (больше) чем световой поток пучка образца, схема совпадения 25 и пропускатель 27 открыты, а схема совпадения 24 заперта.

Следовательно, импульсы напряжения датчика 8 будут проходить через пропускатель 27 на счетчик 28. При равенстве световых потоков пучков образца и сравнения схема совпадения 25 и пропускатель 27 запираются, счет

импульсов на счетчике 28 прекращается. Затем световой поток пучка сравнения становится больше (меньше) светового потока пучка образца, схема формирования 23 изменяет фазы выходных импульсов, вследствие чего

открывается схема совпадения 24, сигнал с которой через линию задержки 26 открывает формирователь кода 29.

Информация счетчика 28, соответствующая светопропускапию образца, поступает па формирователь кода 29 п на спстему регистрации. Кроме того, па систему регистрации постоянно поступает через переключатель /7 информация с механизма скапироваппя длин волн монохроматора 17 (спектральные измерения) или

с механизма 3 перемещения образца (изменение интегрального светопропускания).

При выходе светоослабляющей части k светоослабителя 6 из пучка сравнения на датчик 9 попадает излучение осветителя 7 через окно п, датчик 9 посылает сигнал на счетчик 28 и формирователь кода 29 и приводит их в исходное положение. После этого цикл работы спектрофотометра повторяется.

Предмет изобретения

Спектрофотометр, содержащий источник и приемники излучения, светоослабительный диск, аналитическую ячейку и электронно-механическую следящую систему, перемещающую светоослабитель и перо самописца, отличающийся тем, что, с целью уменьшения инерционности и осуществления регистрации оптической плотности в цифровой форме, светоослабительный диск снабжен выступами, расположенными по его периферии, а по обеим сторонам диска установлены источник и приемник излучения, расноложенные таким образом, чтобы при вращении диска выступы пересекали световой поток этого источника, при этом приемник излучения связан со счетчиком импульсов и системой управления спектрофотометром.

«П