ДВУХЛУЧЕВОЙ ФОТОМЕТР Советский патент 1973 года по МПК G01J1/04 

1

Изобретение относится к оптике и может быть использовано, например, в спектроскопии при создании двухлучевых спектрофотометров для ультрафиолетовой, видимой или инфракрасной области.

Известны двухлучевые спектрофотометры, содержащие источник излучения, один или два вращающихся светоделителя, например в форме зеркального лолудиска, для разделения лучистого потока от источника на рабочий канал и .канал сравнения или для пространственного объединения (сведения) -потоков излучения из обоих каналов, фотоэлектрическую приемную систему, и связанный с отсчетным устройством фотометрический клин для компенсации поглощения излучения образцом.

Однако использование фотометрического клина приводит к тому, что при измерении плотных образцов значительно уменьшается общий световой поток, достигающий фотоприемника, что ухудщает условия работы фотоприемной системы и снижает чувствительность измерений.

Целью изобретения является повыщение чувствительности измерений.

Для этого зеркальный светоделитель выполнен в виде набора элементов с переменной щириной в направлении перемещения светоделителя, а отсчетное устройство связано с приводом перемещепия светоделителя.

Изобретение пояснено чертежами. На фиг. 1 приведена оптическая схема двухлучевого фотометра, на фиг. 2, 3 - варианты выполнения светоделителя для работы с узкими и широкими световыми пучками.

Двухлучевой фотометр содержит осветитель 1 и мопохроматор 2, формирующий монохроматический световой поток и направляющий его на зеркальный светоделитель 3, который

может перемещаться при помощи привода 4. Отсчетное устройство 5 с отсчетной щкалой или регистратором связано с приводом 4 перемещения светоделителя. В приборе имеется кюветное отделение 6, предназначенное для

размещения образцов 7, сферические и плоские зеркала 8 и модулятор 9, попеременно направляющий световые потоки па фотоэлектрическую приемную систему 10. Форма отражающих и пропускающих зон

на светоделителе, т. е. профиль зеркальных элементов, зависит от конкретной задачи, рещаемой прибором. В частности, пример, показанный на фиг. 2, относится к случаю получения линейного отсчета пропускания образца

в диапазоне О-200 % при поступательном перемещении светоделителя по линейному закону. При использовании такого светоделителя образец устанавливают в тот канал, лучистый поток, в который направляется зеркальной поверхпостью светоделителя (па фиг. 2 заштрнхована). Пунктиром показано сечение светового пучка .в плоскости светоделителя в положениисветоделителя, соответствующем 100Моному -пропусканию .образца. Форма границы раздела отражающей и прозрачной зон светоделителя должна соответствовать закону

F(x) A(),

где X - линейное перемещение светоделителя, пропорциональное пропусканию образца, Л- суммарный размер пропускающей и отражающей зон.

Для получения линейной зависимости между перемещением светоделителя и оптической плотностью должна удовлетворяться зависимость

F(x) A/(l + 0-).

В том случае, если границы зеркальных элементов имеют форму прямых, закон изменения коэффициента деления при перемещении светоделителя может быть реализован при помощи привода, например за счет введения в него кулачка, выполненного по заданному закону.

Фотометр может быть использован и в других оптических приборах, например калориметрах, поляриметрах и т. п.

При фотометрировании щироких световых пучков светоделитель представляет собой две перемещающиеся навстречу друг другу пластины с прямоугольными зеркальными элементами 11, выполненными так, что площади зеркальной отражающей поверхности (на фиг. 3 заштрихована) и разделяющих элементы прорезей равны. Пунктиром показано сечение светового пучка в плоскости светоделителя.

При использовании фотометра, сравнение лучистых потоков производится автоматически следующим образом: при неравенстве потоков, например вследствие поглощения части лучистого потока образцом 7 (см. фиг. 1) приемная система 10 вырабатывает управляющий сигнал, который подается на привод 4 перемещения светоделителя 3. Поскольку соотношение площадей отражающих элементов и прозрачных зон па светоделителе 3 плавно изменяется в направлении его перемещения, то при движении светоделителя коэффициент деления изменяется таким образом, что более слабый -световой поток усиливается, а более интенсивный ослабляется. Перемещение светоделителя продолжается до тех пор, пока интенсивности потоков не сравняются и управляющий сигнал не станет равным }1улю. Так как отсчетное устройство 5 связано с приводом перемещения светоделителя, то его отсчет будет являться мерой этого перемещения, т. е. мерой неравенства лучистых потоков.

Таким образом, в фотометре светоделитель одновременно вы-полняет функции деления лучистых потоков и компенсации их неравенства. Поэтому нет необходимости в использовании специальных компенсирующих элементов, например фотометрического клина, т. е. упрощается оптическая схема прибора.

Благодаря тому, что компенсация неравецства происходит не за счет умеиьщения потока .в канале сравнения, а за счет перераспределения основного потока между каналами,

изменение суммарного потока в зависимости от пропускания будет меньше, чем в известных фотометрах, т. е. предложенный светоделитель обеспечивает общее увеличение уровня лучистого потока, падающего на фотоэлектрическую приемную систему, что имеет особенно важное значение при измерении сильно поглощающих поток образцов. Одновременно повышается чувствительность фотоэлектрической приемной системы при измерении оптической плотности.

Предложенный фотометр обеспечивает также расширение диапазона измерения отношения сравниваемых потоков как в сторону измерения потоков больще эталонного, так и потоков, значительно меньших. Например, при измерении пропускания флуоресцирующих или других излучающих лучистый поток образцов применение предложенного светоделителя позволяет увеличить поток в канале сравнения,

что обеспечивает возможность получения линейного отсчета пропускания в диапазоне О- 200% (0-300% и т. д.).

При измерении оптической плотности сильно поглощающих образцов достигается значительный выигрыш в точности за -счет того, что используются те же участки светоделителя, что и при измерении в основном диапазоне.

При измерении плотных образцов необходимо лишь установить в канал сравнения эталонный ослабитель с плотностью 1, чтобы перейти от диапазона измерения плотности 1 - 1 к диапазону О-2; эталонный ослабитель с плотностью 2 позволяет измерять плотность в диапазоне 1-3 и т. д.

Хотя в описанных вариантах фотометра компенсация неравенства световых потоков осуществляется за счет поступательного перемещения светоделителя, возможны и другие модификации конструктивного выполнения

прибора: в частпости, светоделитель может быть выполнен поворотным и т. д.

Предмет изобретения

Двухлучевой фотометр, содержащий подвижный зеркальный светоделитель, фотоэлек рическую приемную систему и отсчетное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, зеркальный светоделитель выполнен в виде набора элементов с переменной шириной в направлении перемещения светоделителя, а отсчетное устройство связано с приводом перемещения светоделителя.