Патент ссср 410263
ОП ИСАНИ Е
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
4Ю263
Союз Советских
Социалистических
Реслублик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 28.1I.1972 (№ 1754239/26-25) с присоединением заявки №
Приоритет—
Опубликовано 05Л.1974. Бюллетень № 1
Дата опубликования описания 6Х.1974
М. Кл. G ОЦ 1/18
Государственный комитет
Совета Министров СССР аа делам изаоретений и открытий
УДК 535,8(088.8) Авторы изобретения
П. И. Госьков и Г. А. Желтовский
Заявитель
Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ФОТОЭЛЕКТРОКОЛОРИМЕТР
Изобретение относится к дифференциальным фотоэлектроколориметрам, используемым для определения и контроля оптической плотности веществ или связанных с ней характеристик, например концентрации неизвестного вещества в исследуемой среде и т. п. Фотоэлектроколориметры обеспечивают достаточно высокую точность, надежность и хорошую воспроизводимость результатов при простой методике измерений вследствие того, что они содержат два фотоэлемента, а оптическая плотность исследуемого вещества находится в результате сравнения фототоков этих фотоэлементов.
Недостатками известных дифференциальных фотоколориметров являются: неравномерность (неодинаковость) изменения свойств фотоэлементов в результате изменения параметров окружающей среды или вследствие старения, неодинаковость зависимости свойств фотоэлементов от параметров оптических и электронных узлов (например, от нестабильности используемых световых потоков, источников питания и др.), неидентичность во времени свойств обоих каналов электронных узлов, использование УПТ для усиления разности фототоков обоих элементов.
В предложенном дифференциальном фотоэлектроколориметре указанные недостатки устранены благодаря использованию одного фоточувствительного полупроводникового линейного сканистора.
На фиг. 1 показана блок-схема предложенного фотоэлектроколориметра; на фиг. 2, а, б— осциллограммы напряжений.
Дифференциальный фотоэлектроколориметр состоит из источника света 1, создающего два световых потока, интенсивность которых можно регулировать; двух идентичных кювет 2 и
10 3, проточных или непроточных, в одну из которых помещается эталонная среда, а в другую — исследуемая среда; трехслойного (р-и-р или и-р-и) полупроводникового линейного сканистора 4, на передний фоточувстви15 тельный слой которого проектируются прошедщие сквозь кюветы 2 и 3 световые потоки.
К этому же слою с помощью металлических контактов подводится постоянное напряжение смещения от источника 5, а к заднему слою с
Z0 помощью металлической подложки подается пилообразное напряжение от генератора 6 через первичную обмотку дифференцирующего трансформатора 7; к вторичной обмотке трансформатора подключены детектор и диф25 ференцирующий усилитель 8, а также электронное сравнивающее устройство 9.
Фотоэлектроколориметр работает следующим образом.
Интенсивность световых потоков, прошед30 ших через кюветы, определяется оптической
410263 плотностью сред, содержащихся в кюветах.
Поэтому после выделения и обработки информации со сканистора с помощью трансформатора 7, детектора и усилителя 8 получают последовательность импульсов (фиг. 2, б), первый и последний U„„, У„из которых фиксируют начало и конец пилообразного напряжения, а второй и третий U „U q являются рабочими импульсами. Поскольку сканистор освещен в двух местах, напряжение на его заднем слое (выходное напряжение со сканистора) имеет вид, показанный на фиг. 2, а.
Амплитуды рабочих импульсов определяются интенсивностью световых потоков, попадающих на сканистор, а следовательно, оптиче- 15 скими плотностями сред, находящихся в кюветах, т. е. амплитуда U > определяется оптической плотностью среды, находящейся в кювете 2, а амплитуда U < оптической плотностью среды кюветы 3. 20
Электронное сравнивающее устройство 9 реагирует только на Ур и Up> (фиг. 2,в и r) и производит сравнение их амплитуд. Поэтому выходной сигнал AU устройства 9 является функцией разности амплитуд Uð< и Uð, т. е. 25
ЛУ является функцией Л0 — разности оптических плотностей сред, содержащихся в кюветах 2 и 3.
Таким образом, использование в фотоэлектроколориметре в качестве фотоприемника 30 одного сканистора позволяет практически полностью устранить неидентичность каналов, так как информация от обоих световых потоков обрабатывается в одних и тех же устройствах, а разделение по каналам Up< и UI, если оно 35 необходимо, будет производиться после усиления рабочих импульсов в одном и том же импульсном усилителе. Несмотря на то, что используется лишь одно фоточувствительное устройство, схема измерения по-прежнему остается дифференциальной. Кроме того, в данном случае не используются УПТ, и следовательно, отпадают недостатки, присущие УПТ и обуславливаемые дрейфом его нуля.
С помощью описанного фотоэлектроколориметра можно осуществлять целый ряд фотометрических измерений практически во всех случаях, когда требуется сравнить интенсивность двух световых потоков в пределах спектральных характеристик сканисторов. Выходной сигнал устройства 9 при необходимости можно регистрировать самописцем.
Предмет изобретения
Дифференциальный фотоэлектроколориметр, содержащий источник двух световых потоков, две кюветы с эталонной и исследуемой средой, фотоприемник и электронную часть, отличаю щ и:й с я тем, что, с целью повышения надежности и экономичности работы, в качестве фотоприемника использован полупроводниковый сканистор, передний по отношению к падающему световому потоку фоточувствительный слой которого соединен с генератором смещения, а ко всему заднему слою сканистора с помош,ью общей металлической шины подсоединен генератор пилообразного напряжения опроса через первичную обмотку дифференцирующего трансформатора, вторичная обмотка которого подключена ко входу дифференциального усилителя, на выходе которого включено электронное сравнивающее устройство.
