Оптическое устройство для исследования веществ при воздействии давления

 

Изобретение относится к области оптических измерений и может быть использовано для исследования фазовых переходов в веществе при воздействии давления. Целью изобретения является повышение производительности измерений и достоверности определения параметров фазовых переходов под давлением. Излучением от источника 1 освещается образец, размещенный между инденторами 5 и 6. Люминесценция образца регистрируется полихроматором 12 и регистратором 17. На выходе полихроматора 12 установлен фоторегистратор 15, с выхода которого идет управление регистратором 17 и приводом 19 механизма нагружения инденторов 5 и 6. На регистратор 17 одновременно поступает спектр люминесценции от делителя 18, установленного перед выходом полихроматора 12. Сигнал управления приводом 19 и регистратором 17 вырабатывается в фоторегистраторе 15, состоящем из многоканального приемника 21, дешифратора 22, блока 23 сравнения и задатчика 20 давления. Заданное давление в центре образца устанавливается автоматически за счет чего уменьшается время проведения эксперимента. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 G 01 N 21 01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ =

Н А BTOPCHCMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4381229/31-25 (22) 18.01.88 (46) 30.07.90. Бюл. К - 28 (71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (72) Г.И.Максимочкин (53) 535.853 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 14083 14, кл . G 01 N 21/41, 1986.

Barnett J.D. et al. An optical fluorescense system for quantitative pressure measurement of the diamond-anvil се11, Rev. Sci. Instrum., 1973, 44, 9 1, р.1 4. (54) ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЩЕСТВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области оптических измерений и может быть использовано для исследования фазовых переходов в веществе при воздействии давления. Целью изобретения является повышение производительности измере ний и достоверности определения пара1бб7б

„„Я0„„1582086 А 1

2 метров фазовых переходов под давлением. Излучением от источника 1 освещается образец, размещенный между инденторами 5 и 6. Люминесценция образца регистрируется полихроматором

12 и регистратором 17. На выходе полихроматора 12 установлен фоторегистратор 15, с выхода которого идет управление регистратором 17 и приводом 19 механизма нагружения инденторов 5 и 6. На регистратор 17 одновременно поступает спектр люминесценции от делителя 18, установленного перед выходом полихроматора

12. Сигнал управления приводом 19 и регистратором 17 вырабатывается в фоторегистраторе 15, состоящем из многоканального приемника 21, дешифратора 22, блока 23 сравнения и эадатчика 20 давления. Заданное давление в центре образца устанавливается автоматически, за счет чего уменьшается время проведения эксперимента.

1 3 и .. ф JIbI 2 HJI

1582086

ЗО

Изобретение относится к оптическим, измерениям и может быть использовано для исследования фазовых переходов в веществе при воздействии давления.

Целью изобретения является повыше5 ние производительности измерений и достоверности определения параметров фазовых переходов под давлением.

На фиг. 1 изображена блок-схема оптического устройства для исследо вания веществ при воздействии давления, на фиг. 2 — фоторегистратор, пример выполнения.

Оптическое устройство для исследования веществ при воздействии давления содержит оптически последовательно связанные источник 1 ультрафиолетового излучения, конденсор 2, первый светофильтр 3, ячейку 4 высокого давления с оптически прозрачными окнами, выполненную из двух1 соосно расположенных конусообразных инденторов 5 и 6 из оптически прозрачного материала и кольцевой прокладки 25

7, расположенной между ними, предназначенной для размещения в ее центральной части (в отверстии) образца

8 исследуемого вещества с примесью люминофора {например, мелкодисперсный порошок рубина, 2-57. от массы исследуемого вещества), объектив.9, первый делитель 10 светового потока, второй светофильтр 11, полихроматор

12 с входной щелью 13, выходной фокальной плоскостью 14 и фоторегистра=

"тором 15 на выходе, механизм t6 нагружения инденторов и оптически связанный с вторым выходом первого делителя 10 светового потока регистратор 17 оптического изображения, установленный на выходе полихроматора 12 перед его выходной фокальной плоскостью 14 второй делитель 18 светового потока. Механизм 16 нагружения снабжен электрически управляемым реверсивным приводом 19. Конден-, сор 2 расположен между источником

1 ультрафиолетового излучения и ячейкой 4.высокого давления с возможностью равномерного освещения исследуемого вещества. Объектив 9 расположен между ячейкой 4 высокого давления и полихроматором 12 с возможностью построения изображения образца 8 с

55 люминофором на входной щели 13 полихроматора 12 ° Регистратор 17 оптического изображения выполнен двухканальным и его второй вход оптически связан с вторым выходом второго делителя 18 светового потока, а выход, фоторегистратора 15 соединен с входами управления регистратора 17 оптического изображения и электрически управляемого реверсивного привода. 19.

Фоторегистратор 15 может быть выполнен из задатчика 20 давления (например, последовательно соединенные десятичный задатчик и преобразователь из десятичного кода в двоичный код) и последовательно соединенных многоканального приемника 21, дешифратора 22 (из кода Грея в двоичный код) и блока 23 сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика 20 давления, а выход служит выходом фотбрегистратора 15.

Возможны другие варианты выполнения фоторегистратора 15, например (фиг. 2) в виде дифференциального фотоприемника 24 установленного на салазках 25 с возможностью поступательного перемещения вдоль выходной фокальной плоскости 14 полихроматора

12,. подключенного к соответствующим выходам,цифференциального фотоприемника 24 дифференциального усилителя

26, трехуровнего компаратора 27 и механизма 28 перемещения фотоприемника 24 с отсчетным приспособлением 29 для измерения перемещения фотоприемника 24. Выход трехуровнегокомпаратора 27 служит выходом фоторегистратора 15 и предназначен для выдачи сигналов управления реверсивным приводом

19 (по сигналам "+1", "О" и "-1") и сигнала для разрешения регистрации оптического иэображения регистратором 17. ,Устройство работает следующим об разом.

Образец 8 исследуемого вещества помещают в отверстие кольцевой прокладки 7. Предварительно исследуемое вещество смешивают с .мелкодисперсным порошком люминофора либо последний наносят на одну из внешних поверхностей образца. С помощью механизма 16 нагружения образец вещества сдавливают инденторами 5 и 6. Механизм 16 нагружения инденторов приводится в действие электрически управляемым приводом 19, например шаговым двигателем или асинхронным двигателем с редуктором. Управление последним осуществляется сигналами с выхода

1582086 трехуровнего компаратора 27. По сигналу "+1" осуществляется увеличение усилия сжатия инденторов 5 и 6, по сигналу "-1" — уменьшение сжатия, по сигналу "0 привод 19 обесточен.

В исходном состоянии в задатчик 20 давления вводят требуемое для исследования значение давление в центральной части образца, величина которого в двоичном коде подается на один из входов блока 23 сравнения. С помощью источника 1 ультрафиолетового излучения, конденсора 2 и светофильтра

3 исследуемый образец равномерно ос.— вещают излучением с длиной волны порядка 0,4 мкм, вызывая люминесценцию в более длинноволновой части спектра. Свечение образца через объектив 9 поступает на входную щель

13 полихроматора 12. Фоновое свечение на длине волны источника 1 ослабляется светофильтром 1. На входной щели

13 в вертикальной плоскости получают изображение одной из поверхностей образца, а через щель 13 проходит составляющая светового потока, соответствующая узкой полоске, проходящей через центр иэображения образца. С ростом давления длина волны люминесцентного излучения смещается в сторону больших длин волн. Величина смещения в первом приближении линейно зависит от давления. Так как в камерах типа "наковален" Бриджмена распределение давления по сечению образца неравномерное (в центре образца максимальное давление и постепенный спад давления при смещении к краям образца), входная щель 13 полихроматора 12 освещается в своей центральной части более длинноволновым излучением, чем по краям, что отражает распределение давление в образце вдоль направления щели 13, вследствие чего изображение входной щели 13, построенное в фокальной плоскости

14, искривляется, приобретая колоколообразную форму в соответствии с распределением давления вдоль указанного направления в исследуемом образце вещества. Часть указанного изображения, соответствующая вершине колоколообразной кривой и, следовательно, соответствующая давлению в центральной части образца проходит через щель в плоскости 14 и поступает на элемент приемника 21., соотвегствующий текущему давлению в центре образца. Таким образом, измеряется текущее давление в центре образца, величина которого в двоичном коде поступает с выхода дешифратора 22 на первый

5 вход блока 23 сравнений. В зависимости от знака разности сравниваемых величин на выходе блока 23 формируется тот или иной управляющий сигнал, по .команде которого осуществляется нагружение инденгоров 5 и 6 и регулировка давления в центральной части образца на уровне значения, заданного эадагчиком 20. При равенстве текущего давления заданному значению давления на выходе блока 23 получают сигнал "0", по которому привод 19 обесточивается, а для регистратора

17 оптического иэображения последний

20 сигнал является разрешающим сигналом, по которому приводят в действие, например, затворы фотокамеры или пусковые устройства телекамеры. На регистратор 17 подаются одновременно опти25 ческое иэображение образца в проходящем свете через делитель 10 светового патока и картина распределения давления в образце вдоль выбранного направления.

30 При использовании второго варианта выполнения фоторегистратора l5 заданное значение давления устанавливается перемещением спаренного приемника 24 в то или иное положение, соответствующее смещению длины волны люминесценции для укаэанного значения давления. Несовпадение истинного значения давления и заданного приводит к разбалансу моста, образованного эле40 ментами приемника 24 и дифференциального усилителя 26. Сигнал на выходе дифференциального усилителя 26 с помощью трехуровнего компаратора 27 преобразуется в один из нормированных

45 сигналов "-1, "0 или -+1 для управления приводом 19 и регистратора 17.

Линейка 29 может быть отградуирована непосредственно в единицах давления.

Заданное да.вление в центре образца

50 устанавливается автоматически и поддерживается на заданном уровне, например, при изменении температуры или других причин, осуществляется одновременная регистрация оптического изображения исследуемого образца и картина распределения давления в образце вдоль одного выбранного направления при тех же условиях нагружения образца. За счет этого повыша158208б . 7 ется достоверность определения параметров фазовых переходов и уменьшается время проведения эксперимента.

Формула изобретения

Составитель С.Иванов

Техред.Д,Олийнык Корректор M.Ñàìáîðñêàÿ

Редактор Е.Копча

Заказ 2084 Тираж 511 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

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

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

Оптическое устройство для исследования веществ при воздействии давления, содержащее оптически свя10 ,занные источник ультрафиолетового излучения, конденсор, первый свето фильтр, ячейку высокого давления для образца, выполненную иэ двух соосно

15 размещенных конусообразных инденторов из оптически прозрачного материа ла и кольцевой прокладки, расположенной между ними, объектив, первый

;делитель светового потока, второй

;светофильтр, спектральный прибор, 20

,фоторегистратор, регистратор оптического изображения, первый оптический вход которого оптически связан с первым делителем светового потока, а также механизм нагружения конусообразных инденторов, снабженный приводом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности измерений и достоверности опре.деления параметров фазовых переходов в веществе под давлением, устройство дополнительно содержит второй делитепь светового потока, регистратор оптического изображения дополнительно содержит второй оптический вход и вход управления, спектральный прибор выполнен в виде полихроматора, привод механизма нагружения выполнен реверсивным и электрически управляемым, второй делитель светового пучка размещен по ходу луча перед выходной фокальной плоскостью полихроматора и оптически связан с вторым оптическим входом регистратора оптического изображения, выход фоторегистратора соединен с входом управления регистратора оптического изображения и приводом механизма сканирования.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что фоторегистратор содержит многоканальный приемник, дешифратор, блок сравнения, снабженный первым и вторым входами и выходом, и задатчик давления, при этом многоканальный приемник через дешифратор соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с задатчиком давления, а выход является выходом фоторегистратора.