Фотометрическая камера

 

Союз Советскнк

Социалксткческмх

Республнк (iii 735932

1 . Q iI 7 г*

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свкд-ву— (22) Заявлено 01. 12.77 (21)2548920/18-25 (5! )М. Кл. с присоединением заявки И (23) Приоритет

001 3 1/04

Гюеударатвевлый кенитет

СССР по делан иаебретеиий н еткрытнй

t (5 ) УД,-К 535. 242..2 (088.8) Опубликовано 25.05. 80 Бюллетень % 19

Дата опубликования описания - 30.05.80

A. И. Колядин, К. Г. Алексеева, О. B. Апександров, Е. И. Лебедев и A. И. Сомсиков (72) Авторы изобретения (7I ) Заявитель (54) ФОТОМЕТРИЧЕСКАЯ КАМЕРА

Изобретение относится к фотометрии и может быть использовано для определения показателей поглощения или другнте оптических характеристик твердых и жидких веществ.

Известны фотометрические камеры для исследования поглошающих вешеств, выполненные в виде многаходовых кювет (1 и (2). Однако в этнх камерах не предусмотрены меры для исключения ошибки, возникающей вследствие преломления светового пучка в данном образце.

Поэтому данные устройства предназначены и применяются только для исследования газов.

Наиболее близкой к изобретению sanaется фотометрическая камераа содержащая входную и выходную диафрагмы и два отражателя, один из KQTopbIx выпопнен в виде сферического зеркала и установлен с возможностью поступательного перемещения в направлении продольной оси камеры(33. Для компенсации преломления в твердом или жидком образце, установленном на этой оси, расстояние между отражателями подбираегся таким образом, чтобы пучки излучения, отраженные 0Т каждого из них, фокусировались на продольной оси камеры в оптически сопряженных точках. Излучение комбинационного рассеяния выводится на выходную диафрагму через боковую стенку камеры.

Одна эта камера непригодна для точных измерений показателя поглощения или связанных с ним характеристик.

Объясняется это тем, что оптически сопряженные точки расположены в цент ральной части камеры, внутри анализируемого, образца. Это не позволяет установить вблизи сопряженных точек дополнительные оптические элементы для вывода иэ камеры излучения, прошедшего через образец, без потерь этого излучения, т.е. без снижения точности иэмера ний. Кроме того, количество проходов излучения в известной камере очень ве3 73593 лико (50 и более). Следовательно при, использовании ее для измерения поглощения или оптической плотности неизбежны погрешности, обусловленные потерями при многократном прохождении излучения через границу раздела воздух-образец.

Цепью изобретения является повышение точности измерений показателя поглощения образца. 10

Достигается это тем, что камера снабжена, системой pjIB отсчета положения. зеркала, а второй отражатель выполнен в виде смежных граней призмы, установленной между входной и выходной дивф- 15 рагмами симметрично продольной оси камеры.

Кроме того призма установлена с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной продольной оси камеры, в камера снабжена дополнительным сфе-, рическим зеркалом, закрепленным на продольной оси камеры, при этом оба сферических зеркала имеют одинаковые

25 радиусы кривизны и установлены с противопопожных сторон призмы.

На фиг. 1 приведена принципиальная оптическая схема фотометрической каЗО меры, на фиг. 2.— то же, вариант.

Камера содержит входную диафрагму .

1, первый отражатель-основное сферическое зеркало 2 и дополнительное сферическое зеркало 3, установленные на

I 35 продольной оси 00 камеры и имеющие . одинаковые рвдиусы кривизны, второй отражатель-призму 4, две .смежных грани которой являются зеркалами 5 и 6 камеры, столик-держатель 7 образ ца 8, выходную диафрагму 9 и систему 10 дпя отсчетного положениясферического зеркала 3, выполненную, на.пример, в виде шкалы, закрепленной на корпусе камеры, и индекса, связанного с зеркалом 3, При этом сферическое

:.зеркало 3 имеет возможность перемещения в направлении продольной оси

00, т.е. может устанавливаться и фиксироваться на различных расстояниях от призмы 4.Если в спектрофотометре, для которого предназначена данная камере, образец устанавливается после монохромвтора (на чертеже не показан) то в качестве входной диафрагмы

1 может быть использована выходная щель монахроматорв. При установке .образца перед монохромвтором с его входной щелью может быть совмеще2 на выходная диафрагма 9. При этом входная 1 и выходная 9 диафрагмы ка меры должны быть оптически сопряжены зеркалами 5,3 и 6, т.е. изображение входной диафрагмы 1 совмещено с выходной диафрагмой 9.

В камере (см. фиг. 1) дополнительное сферическое зеркало 3 вместе со сферическим зеркалом 2 установлено на столи- ке-держателе 7, который установлен с возможностью перестановочного перемещения в направлении А, перпендикулярном продольной оси 00 камеры. В варианте (см. фиг. 2) зеркала 2 и 3 распола- гаются с противоположных сторон призмы

4, причем дополнительное сферическое

/ зеркало 3 и столик-держатель 7 закреплены неподвижно, а призма 4 установлена с возможностью перестановочного поворота на 180 относительно

Ф оси, перпендикулярной оси 00, например относительно горизонтальной оси 00.

Определение оптических характеристик (пропускания, поглощения оптической плотности и т.д.) с применением данной камеры производится следующим образом.

С использованием устройства 10 сферическое зеркало 2 устанавливается в такое положение, что расстояние от этого зеркала до призмы 4 превышает расстояние между призмой 4 и дополнительным сферическим зеркалом на величину E(i--„}, где 3 — длина анапизируемого образца, а n — его показатель преломления на интересуюшей длине волны. На столик-держатель 7 устанавливается твердый образец 8 (или кювета с анализируемой жидкостью) и производится отсчет требуемой оптической характеристики. Затем поступательным перемещением столика-держателя 7 (см. фиг . 1) или поворотом призмы 4 на 180 (см.фиг.2) образец 8 и зеркало 2 выводятся, а зеркало 3 вводится в ход лучей и производится второй отсчет.

Благодаря смещению сферического зеркала 2 относительно дополнительного сферического зеркала 3 ца указанную. величину, как при введенном, так и вььведенном образце, излучение, прошедшее через входную диафрагму 1, после последовательного отражения от зеркала 5

I и 2 (или 3 и 6), т.е. после двухкратного прохождения через образец, будет фокусироваться на выходной диафрагме 9.

Следовательно, данная камера, в отличие от. известных, позволяет искпюПри снабжении камеры приводом врашения или возвратно-поступательного перемещения призмы 4 обеспечивается автоматическая подача пучков излучения

5 поочередно на образец 8 и на дополнительное сферическое зеркало 2, т.е. появляется воэможность полной автоматизации процесса измерения поглошения длинных образцов.

Экспериментальная проверка камеры подтвердила эффект повышения точности измерений, обеспечиваемый использованием камеры. Показано, в частности, что имеется возможность находить спект15 ральные показатели поглошения оптических стекоп в видимой области спектра, которые не могут быть измерены с помошью известных камер для спектроф ом ров.

Если дисперсия показателя прелом,ления образца в исследуемом спектральном диапазоне, измерения можно проводить при постоянном смешении сферического зеркала 2, рассчитанном для одного значения, соответствуюшего средней длине волны области спектрофотометрирования. В случае большой дисперсии необходимо в процессе сканирования спектра осушествлять дополнительное, перестановочное перемешение сферичес- 40 кого зеркала 2 до выполнения укаэанного выше соотношения.

5 чить погрешность, возникаюшую вследствие преломления светового пучка в образце без внесения потерь при вводе и выводе излучения из камеры и беэ потерь при многократном преломлении в образце, т.е. повысить точность измерения.

В случае необходимости количество отсчетов на выбранной длине волны мо.жет быть увеличено. Затем монохроматор,спектрофотометра устанавливается на новую длину волны, описанный цикл измерения повторяется и т.д.

Так как при использовании варианта камеры, показанного на фиг. 2, выведение образца из хода -лучей осушествляется поворотом небольшой призмы 4, устраняются динамические нагрузки, связанные с перемещением столика-держателя 7 с образцом 8, вес которого может составлять несколько килограммов. В связи с этим данный вариант камеры обеспечивает более высокую точность измерений. Однако вариант, представленный на фиг. 1> может оказаться предпочтительнее в том случае, когда имеются ограничения на размеры приставки в направлении .ее продольной оси.

Помимо изображенных на чертеже, возможны другие варианты реализации камеры. Например, дополнительное сферическое зеркало 3 может отсутствовать, при этом основное сферическое зеркало

2 должно при введении и выведении образца 8 перемешаться в противоположных направлениях вдоль продольной оси каме- ры на величину С(1 — ). Кроме того, — А камера может быть снабжена несколькими сферическими зеркалами 2 и несколькими столиками-держателями 7 с образнами 8. В этом случае переход к измерениям каждого образца осушествляется поворотом призмы 4 яа соответствуюо ший угол, отличный от 180 .

Формула изобретения

1. Фотометрическая камера, содержашая входную и выходную диафрагмы и два отражателя, один из которых выполнен в виде сферического зеркала и уста/. новлен с возможностью поступательного перемешения в направлении продольной оси камеры, о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью повышения точности измерений показателя поглощения образ« ца, она снабжена системой для отсчета положения зеркала, а второй отражатель выполнен в виде смежных граней призмы, установленной между входной и вы» ходной диафрагмами симметрично продольl ной оси камеры.

2. Камера поп. 1, от,пич аюш а я с я тем, что призма установлена с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной продольной оси камеры, а камера снабжена дополнительным сферическим зеркалом, закрелленным на продольной оси камеры, при этом оба сферических зеркала имеют одинаковые радиусы кривизны и установлены с противоположных сторон призмы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

i @ohms U.Olhita Ьои Ор ссА РсАйь of

,а в Арею щ е 3ouvnaK of Ие Ор .саК

Socius о Ame ica,Ч.32, № 5, 1942, р. 285-288»

2. Неуймин Г. Г., Агафонов Г. А., Морской мнОгоходовой фотометрпро . зрачномер. Оптйко-механическая про-. мышленность, 1968, ¹ 8, с. 3 136.

73ИМ2 8

3, g.N GouQ 5,СооьМцсА ою а 40ае о1

Р еИесЯг ц МцИ р Ва - азу Absovbtian

СеИь go О е Utb a-Чнйе1 Visible und

noae АЬ6 ол е.d, Курбе@ Ьрсс0 о сора, 1 э 1971, р. 1 03.

Составитель - Н. Гусева

Редактор E. Гончар Техред Ж. Кастелевич Корректор М. Пожо

Заказ 2413/33 Тираж 713 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4