Денситометр

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к устройствам определения оптических свойств материалов. Цель изобретения - повышение точности расширение диапазона измерения интегральных оптических плотностей и упрощение конструкции. Для этого в денситометре, содержащем источник видимого излучения, собирающую линзу, молочное стекло с диафрагмой, световод, проекционную систему и фотоприемник, световод выполнен в виде усеченного стеклянного конуса так, что лучи, попадающие на его коническую поверхность, испытывают однократное полное внутреннее отражение. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 1529083 А 1 (S1) 4.G Ol N 21/59

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

l :/

since ) п

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4369604/31-25 (22) 29.01.88 (46) 15.12.89. Бюл. У 46 (72) М.П.Гришин, В.Н.Гурко, Б.А.Зверев, А.В.Киндзерский и В.Г.Пономаренко (53) 535.24(088.8) (56) Зернов В.А. Фотографическая сенситометрия. M. Искусство, 1980, с. 177.

Там же, с. 180. (54) ДЕНСИТОМЕТР (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к

Изобретение относится к исследованиям материалов путем определения их оптических свойств, а именно к устройствам денситометрирования и фотометрирования оптических плотностей изображений в проходящем свете.

Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона измерения интегральных оптических плотностей и упрошение конструкции.

На фиг. 1 изображена оптическая схема предлагаемого денситометра; на фиг. 2 — ход лучей в световоде.

Денситометр содержит источник видимого излучения, состояший иэ тела 1 накала и теплового фильтра

2, собирующую линзу 3, молочное стекло с диафрагмой 4, световод 5, проекционную систему, состоящую из линз

6 и 7, измерительные светофильтры 8 и фотоприемник 9.

2 устройствам определения оптических свойств материалов. Цель изобретения— повышение точности, расширение диапазона измерения интегральных оптических плотностей и упрощение конструкции ° Для этого в денситометре, содержашем источник видимого излучения, собираюшую линзу, молочное стекло с диафрагмой, световод проекционную систему и фотоприемник, световод выполнен в виде усеченного стеклянного конуса так, что лучи, попадаюшие на его коническую -поверхность, испытывают однократное полное внутренее отражение. 2 ил.

Денситометр работает следуюшим образом.

Световой поток от тела 1 накала проходит теплофильтр 2 и собирается линзой 3 в плоскости диафрагмы 4. Угловая апертура освешаюшего пучка составляет 10 град. Свет, рассеянный измеряемым образцом, собирается световодом 5 и направляется проекционной системой через измерительные светофильтры 8 на фотоприменик 9, Угол q образующей усеченного конуса

ll световода ограничен снизу" условием полного внутреннего отражения, которое имеет вид (см. фиг, 2), где ot. — угол падения лучей на внутреннюю поверхность световода;

1529083 деляется выражением

h

tg5, — tp;g

Следовательно, 25

1 а

g > 2srosin(†) — 90 п

180

+ 2< + макс а + мсикс + P

Решая ее, получаем

180

= б м ка- 2у.

50

Я 7 ма ко 2Ч

n — коэффициент преломления материала снетонода.

Максимальный угол (YMav- отклонения лучей в светоноде после их попадания туда равен

sinU

6м„к = агcsin(-----), о о где 60 (И C 90 — измеряемый апер- 10 турный угол.

Из фиг. 2 видно, что

Ы, = 180 -6„,-

90 — ч" о и ю = 90 +Я макс °

Тогда условие полного внутреннего отражения принимает вид 20

sin(90 + P -G „) ) п

М Макс + аГСЯ1П(-) — 90 а

В предельном случае, если U

90, то условие ограничения снио и зу угла (образующей усеченного конуса снетонода принимает нид

Система уравнений, описывающих ход лучей н снетоводе, имеет вид:

Для уменьшения размеров элемейтов оптической системы максимальный угол 5<, образованный лучом, отраженным от конической поверхности, и оптической осью равен максимальному углу (7, образованному лучом, распространяющимся без отражения в светоноде, и оптической осью. Сле- довательно, в предельном случае (усеченный конус вырождается в конус вследствие неограниченного уменьшения измерительной диафрагмы) Отсюда получаем условие ограничения угла сверху н виде

1 1 . sinU

g — G -arcsin(----), 3 "а С 3 и

Диаметр D меньшего основания усеченного конуса D выбирается больше диаметра диафрагмы 4, для того, чтобы весь световой поток, пройдя через объект, собирался снетоводом 5.

Высота h светонода 5 тогда опреТа«, если используется стекло К8 с коэффициентом преломления п — 1,5163, измеряемый апертурный угол — 60, а меньшее основание усеченного конуса Э = 3,8 мм, то получаются следующие значения для нысоты и угла р образующей усеченного конуса: h = 28,5 мм; (= 9 10, Снетонод 5 с линзой 6 для измерений интегральной оптической плотности образцов разной толщины имеет возможность перемешаться вдоль оптической оси. Поэтому входная понерхность снетонода расположена в передней фокальной плоскости проекционной системы.

Использование полного внутреннего отражения в световоде позволяет собирать на фотоприемнике при измерении интегральной оптической плотности весь световой поток, прошедший через объект, без потерь на частичное поглощение световой энергии в рассеивающем элементе и зеркальной поверхности светонода прототипа, и позволяет унеличить точность производимых измерений и расширить их диапазон.

Формула изобретения

Денситометр, содержащий расположенные последовательно вдоль оптической оси источник видимого излучения, собируюшую линзу, диафрагму, снетовод, выполненный в ниде усеченного конуса, ось которого совпадает с оптической осью денситометра, проекционную систему и фотоприемник, причем меньшее основание конуса является входной поверхностью световода и расположено в передней фокаль-

1529083 плоскости проекционной системы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, расширения диапазона измерения интеграль- . ной оптической плотности и упрошения конструкции, световод выполнен цельным из оптического стекла, его выходная поверхность расположена с примыканием к передней поверхности проекционной системы, а высота h усеченного конуса и угол между его образующей и осью определяются соотношениями

tg (arcsin(— — ) — 2 ) — tg g з1п / ) и

5 где Dдиаметр меньшего основания конуса; коэффициент преломления материала световода; с U (90 п60

2arcsin(-) — 90 C q (-arcsin(†--), ) о 1 . sinU и 3 и °

1529083

Фиг.2

Составитель Ю. Гринева

Техред Л.Сердюкова Корректор. М. Шароши

Редактор С. Лисина

Заказ 7632/37 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская араб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101