Способ измерения пропусканий оптических фильтров и спектрофотометр для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК G01J3/42 

Изобретение относится к измерительной технике в области оптических спектральных приборов и может быть использовано для измерений оптических плотностей, количественного обсорбционного, флуоресцентного анализа состава вещества.

Известен способ, основанный на сравнении световых сигналов, прошедuiHx через эталон и образец, причем фотометрический тракт работает по методу постоянного тока.

Спектрофотометр для реализации этого способа .содержит источник излучения , монохроматор, переключатель световых Лучков, фотодатчик, усилитель, аналого-цифровой преобразователь и счетно-ремаюцее устройство 1.

Недостатком этого способа и устройства является низкая точность измерения пропусканий объектов с величиной пропускания меньшей, чем 0,01%.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ измерения пропусканий оптических фильтров, включающий измерение световых сигналов, прошедших через канал образца и канал эталона, и последующее сравнение этих сигналов Г2 J

Наиболее близким к предлагаемому является спектрофотометр, содержащий источник монохроматического излучения, механизм перемещения образцов, фотодатчик, счетно-решающее устройство и индикаторный прибор 2.

Недостатками известных способа и устройства являются ограниченный со стороны сверхмалых пропусканий ди10намический, диапазон и связанная с этим ограниченная точность измерений образцов с малыми пропусканиями.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона в сто15рону сверхмалых пропусканий и увеличение точности измерений.

Эта цель достигается тем, что согласно способу измерения пропус1 аний оптических-фильтров, включающему из20мерение световых сигналов, прошедгчих через канал образца и канал эталона, и последующее сравнение этих сигналов, измерение сигналов производят путем определения методом счета фото25нов с пo 1oщью реверсивных счетчиков времен накопления одинаковых количеств импульсов в реверсивных счет-чиках образца и эталона, а сравнение сигналов производят по соотношению

30 этих времен. Причем в спектрофотометр, содержаЩий источник монохроматического излучения, механизм перемещения образцов фотодатчик, счетно-решающее устройство м индикаторный прибор, включают до полвитально механизм светозатвора, усилитель-дискриминатор, реверсивный счетчик импульсов канала образца, реверсивный счётчик импульсов канала эталона,счетчик-нормирователь заданного числа импульсов, таймер эталона таймер образца и таймер-нормирователь по времени измерения, причем выход фотодатчика через усилитель-дискриминатор соединен с входами всех упомянутых счетчиков импульсов, информационные выходы реверсивных счетчиков импульсов каналов эталона и образца соединены с магистралью данных счетно-решающего устройства, а выходы таймеров и счетчика-нормирователя заданного числа импульсов соединены с соответствующими адресными Входами счетно-решающего устройства, соответствующие выходы сигналов управления счетно-решающего устройства соединены с входами управления упомянутых счетчиков импульсов, таймеров, механизма светозатвора и механизма перемещения Образцов, а магистраль данных счетнорешающего устройства соединена с входом индикаторного прибора. На чертеже изображена функциональная блок-схема спектрофотометра, реализующего предлагаемый способ измерения. Спектрофотометр включает источник 1 монохроматического излучения, механизм 2 CBetosaxBOpa, фотодатчик 3, выход которого черкез усилитель-дискриминатор 4 соединен с входами реверсивного счетчика 5 импульсов канала эталона, реверсивного счетчика 6 импульсов канала образца и счетчиканормиров теля 7 заданного числа импульсов. Информационные выходы реверсивных счетчиков импульсов 5 и 6 соединены с магистралью данных счетно-решающего устройства. Выходы таймеров 8-10 и .счетчика-нормирователя 7 соединены с соответствующими адресными входами счетно-решающего устройства 11. Соответствующие выходы управления счетно-решающего устройства il соединены с входами управления счетчиков 5-7 импульсов, таймеров 81U, исполнительных механизмов 2 саетозатвора и каретки 13 перемещения образцов, в которой помещены эталон 14 и измеряемый образец 15. Магистраль данных счетно-решающего устройства 11 соединена с входом индика.торного прибора 12. Устройство работает следующим образом. Дпя уменьшения влияния нестабильности измеряемого светового потока весь процесс измерения разбит на зментарные циклы. Количество импульсов, для набора в элементарном цикле, задается в программе счетно-решающего устройства. Элементарный измерительный цикл состоит из следующим этапов. При введенном эталоне 1-4 автоматически открывается светозатвор 2, запускаются реверсивный счетчик 5, счетчик-нормирователь 7 и таймеры 8 и 10. Происходит счет импульсов светового потока до величины ДМо / время экспозиции обозначим йТ. Затем автоматически светозатвором 2 перекрывается световой поток и за такое же время .дТр происходит вычитание из ДМр темновнх импульсов Л-М. После окончания обратного счета в реверсивном счетчике 5 остается аМ, в световой поток автоматики вводит- ся измеряемый образец 15. Информация в счетчике-нормирователе 7 сбрасывается, и светозатвор 2 открывается. Во втором этапе запускаются реверсивный счетчик б, счетчик-нормирователь 7, таймеры 9 и 10. Процесс измерения такой же, как при измерении эталона. Для обеспечения требуемой точности измерения элементарные циклы автоматически повторяются до набора в реверсивных счетчиках 5 и 6 соответствующих одинаковых количеств импульсов. После окончания всего измерения в таймерах 8 и 9 остаются записаны значения TO и Т. Затем счетно-решающее устройство вычисляет пропускание или оптическую поотность, при этом автоматически учитывается мертвое время реверсивных счетчиков 5 и б. Предлагае1 ый способ основан на том, что с накоплением сигнала в счетчиках эталона и образца до заданного числа импульсов измеряютсявремена накопления, при этом автоматически обеспечивается одинд овая точность измерения световых сигналов разных интенсивностей. Счётчики импульсов работают по методу счета фотонов, позволяющему без какой-либо перестройки аппаратуры регистрировать интенсивности, различающиеся на 6-7 порядков. Это достигается путем накопления полезного сигнала в течение длительного времени, что реально недостижимо в других методах. . Использование этого способа имеет значительные эксплуатационные удобства. Информация сразу, без каких-либо преобразователей, получается в цифровом виде. Это облегчает автоматизацию исследований, непосредственную связь с ЭВМ и т.п. Способ очень удобен и с точки зрения экономии времени измерений. Выбор заданного числа импульсов, для достижения определен