Способ определения коэффициента диффузного отражения Советский патент 1980 года по МПК G01J1/04 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗНОГО ОТРАЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к области фотометрии, спектрофотометрии и спектроскопии светорассеивающих сред и может быть использовано для j измерения коз ффициентов отражения и испектрон поглощения слабопоглощаю- . . щих сильнорассеивающих образцов.

Известен способ определения коэф- ю фициента диффузного отражения, основанный на том,что с помощью фотомет-. рического шара создают диффузное освещение образца и эталона, помещенных в центре шара, и регистрируют j интенсивности излучения,отраженного по к поверхности 1 .

Недостатками зтого способа являются необходимость помещения образца и эталона в фотометрический шар 20 и малая светосила.

Наиболее близким по своей технической сущности к данному изобрютению является известный способ определения коэффициента диффузного отраже- 25 ния, основанный на том, что образец и эталон освещают направленным пучком света по нормали к поверхности и измеряют интенсивность отраженного от них света f2.JQ

Исследуемый образец и образец сравнения (эталон) в этом способе помещают в фотометрический шар, освещают их поочередно по нормали к поверхности направленным световым пучком, измеряют интегральные по углу диффузно отраженные потоки и по .их отношению и известному коэффициенту диффузного отражения эталона определяют коэффициент диффузгэго отражения образца.

Этот способ требует помещения образцов в фотометрический шар, в связи с чем он не может быть использован для проведения измерений с образцами больших размеров и в непре{%1вном, например технологическом, процессе.

Целью настоящего изобретения является расширение области применения способа за счет обеспечения возможнбсти измерений коэффициента отражения образцов любых размеров и в непрерывном процессе.

Указанная цель достигается тем, что регистрируют интенсивности излучения и Jj , отраженного от образца и эталона под углом 0,V 65° к нормали, и определяют коэффициент

диффузного отражения образца г„с по формуле

.P J JirlSv

где - коэффициент диффузного отражения эталона.

Эта цель достигается также, если освещение производят под углом О V 65 к нормали, а регистрирую интенсивности и излучения, отраженного по нормали к поверхности.

На чертеже приведен график, иллюстрирующий погрешность определени коэффициента диффузного отражения, предлагаемым способом.

Проведенные исследования гЮказывают, что при освещении полубесконеного рассеивающего слоя параллельны пучком света под углом arccos|Lip к нормали интенсивность излучения, отраженного под углом arccosju , при 1 (или 1 1) описывается формулой

, o(,,,,).(--K- ; ,„

где (SjUQ - освещенность, создаваемая подающим пучком на поверхности слоя; Ctf - параметр, зависящий от индикатриссы рассеяния элементарного объема; - параметр, зависящий от индикатриссы рассеяния и соотношения между показателями поглощения и рассеяния.

Коээфициент Г диффузного отражения при направленном освещении под углом arccos JUQ равен

,g-V4T{1 2.)

Соответственно коэффициент R диффузного отражения при диффузном освещении равен

.

Формулы (1)-(3) применимы при Н 0,4; о 0,4; 7 0,3.

Из формул (1)-(2)1 видно, что освещая образец и эталон по нормали к поверхности ( ju 1) и регистрир интенсивность отраженногр излучени Здб и Лд под углом V arccos| , можно определить коэффициент диффузного отражения образца при освещении по нормали по формуле

,- л 2.5S 3T{3).

(М

Из формул (1)-(2) видно, что ту же величину можно определить по той же формуле { , если освещать .образец и эталон направленным пучком света под углом V к нормали, а регистрировать интенсивности отраженного излучения Ло5 и по нормали поверхности.

Отметим, что, зная величину на основании формул (2) и (3) можно определить коэффициенты диффузного отражения образца при направленном освещении Г-об(о) под произвольным 5 углом arccos (о О,) и при диффузном освещении формулам

jtgjMg об(о)--(Гоб) 3 , (5)

р ,/„ 0,78 . (6)

Пример. Для определения коэффициента диффузного отражения рассеивающего образца освещают образец и эталон по нормали к поверхности и c регистрируют интенсивности излучения Зоб и 3j отраженного от образца и эталона под углом V 48-. Пусть коэффициент диффузного отражения эталона при освещении по норМали Tg-f 0,95, а отсчеты измерительного прибора, пропорциональные ОоБ и Зэт f соответственно равны: NQ 60 делений и N37 80 делений. Тогда Гоб 0,713.

По формулам (5) и (6) можно,кроме того, рассчитать величины Гоб() и Коб1+2ЯО

Q(),

ROS - Использование предлагаемого технического решения по сравнению с известным позволяет проводить измерения коэффициентов диффузного отражения образцов любых размеров, проводить измерения в непрерывном режиме и, в частности,вести контроль промышленных образцов в непрерывном технологическом процессе.

Погрешность определения коэффициента диффузного отражения предлагаемым способом иллюстрируетбя чертежом, где показана зависимость измеряемого коэффициента отражения от истинного при двух значениях угла V 0° и V 48° для образцов с i разными индикатрисами рассеяния и различными соотношениями между показателями поглощения и рассеяния.

Кружками показаны данные , крестиками - V 48°, прямая -

ньм

Проведенные исследования и чертеж показывают, что наименьшая по грешность обеспечивается при V 48.

При использований формул {5) (6) предлагаемый способ позволяет определять также коэффициент диффузного отражения образца ) при .направленном освещении под произвольным углом arccos jUo и коэффициент диффузного отражения Коб Р диффузном освещении, широко используемые в спектроскопии диффузного 5 отражения.

Формула изобретения 1. Способ определения коэффициента диффузного отражения, основанный на том, что образец и эталон освещают направленным пучком света . по нормали к поверхности и измеряют интенсивность отраженного от них света, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения способа за счет обеспечения возможности измерений коэффициента отражения образцов любых размеров и в непрерывном, процессе, регистрируют интенсивности излучения 3 и

отраженного от образца и эталозт

на под углом О С V 65° к нормали, и определяют коэффициент диффузного отражения образца по формуле

,.

(т)

2coSV

эт

JST

- коэффициент диффузного отгде Гэт ражения эталона.

2. Способ ПОП.1, отличающий .с я тем, что освещение производят под углом О 1 jp 4 65 к нормали, а регистируют интенсивности Здб и Одт излучения, отраженного по нормали к поверхности.

. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Иванов А.П. Оптика рассеивающих сред. Минск, изд-во Наука и техника, 1969, м.108.

2.Иванов А.П. Оптика рассеивающих сред. Минск, изд-во Наука и техника, 1969, с.98 (прототип).