Устройство для определения опти-ческих характеристик рассеивающихсред

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Реслублик

<1 1 819646

Ф

l (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.06.79 (21) 2784603/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

G 01 N 21/59

Гасударственный камитет

N делам изобретений и открытий

Опубликовано 07.04.81. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 17.04.81 (53) УДК 535.242 (088.8) (72) Авторы изобретения

Е. Б. Шелемин и А. Н. Несруллаев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК РАССЕИВАЮЩИХ СРЕД

Изобретение относится к области оптического приборостроения, измерительной тех нике и может найти применение в приборах отображения информации и в исследовании и определении качества рассеивающих сред.

Известно устройство для исследования оптических характеристик жидких кристаллов. Устройство содержит источник излучения (Не-е лазер), исследуемых жидкокристаллический образец и регистратор (ФЭУ) (1).

Недостатком устройства является достаточно большая длительность процесса определения параметров рассеивающих сред, так как для построения индикатрисс рассеяния необходимо получение множества экспериментальных точек, каждая из которых определяется при отдельном измерении. Кроме того, точность определения индикатрисс рассеяния ограиичивается точностью угла, на который устанавливается регистратор. Не большие неточности в задании этого угла могут вносить большие погрешности при определении узконаправленных индикатрисс рассеяния. Точность определения параметров ограничивается также в ИК-диапазоне чувствительностью регистратора (ФЭУ) .

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для определения оптических характерис тик рассеивающих сред, содержащее источник излучения, регистратор двумерного распределения плотности мощности излучения (2) .

Недостаток устройства — недостаточное быстродействие определения характеристик рассеивающих сред и малая точность измерения.

to Целью изобретения является повышение быстродействия определения характеристик рассеивающих сред при увеличении точности измерений, обеспечение возможности измерения в ИК-диапазоне.

Для достижения поставленной цели в уст ройство, содержащее источник излучения, регистратор двумерного распределения плотности мощности излучения, введен диффузный рассеиватель, установленный между исследуемой средой и регистратором и выполненный в виде волоконной шайбы, причем ось шайбы образует с осью просвечивающего излучения угол Ы, выбираемый из соотношения

Й

ct ф — arctg —, 819646

45

Формула изобретения

55 где,6 — половина угла раскодимости излучения;

h — толщина шайбы;

d — диаметр волокон;

Кроме того. для обеспечения возможности измерений в ИК-диапазоне волоконная шайба выполнена в виде плоской пластины, снабженной системой отверстий, внутренние поверхности которых выполнены отражающими.

На чертеже представлена оптическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник излучения 1, который может быть выполнен как в виде лампы накаливания, так и в виде лазера, ограничительную диафрагму 2, исследуемую рассеивающую среду 3, рассеиватель

4, выполненный в виде волоконной шайбы, фотоаппарат 5, установленные последовательно по коду излучения.

Волоконная шайба устанавливается под углом с к оси просвечивающего излучения, а угол 2 выбирается из условия

d =,6 — arctg4/1, где  — половина угла расходимости излучения;

h — толщина шайбы;

d — диаметр волокон.

При использовании устройства в ИКдиапазоне волоконная шайба выполняется в виде плоской пластины, снабженной системой отверстий, внутренние поверхности которых являются отражающими.

Волоконная шайба изготавливается из стекла и прозрачна в видимом диапазоне.

Для измерения в ИК-диапазоне необходимо изготовить волоконную шайбу в виде плоской пластины из материала, прозрачного для ИК-диапазоне (например, AgC1, SiOz и т.д.) Пластина снабжается системой отверстий, внутренние поверхности отверстий покрыты отражающим покрытием.

Свет от источника излучения 1, пройдя через ограничительную диафрагму 2, попадает на исследуемый объект 3. Рассеянный от объекта 3 свет попадает на наклонно расположенную волоконную шайбу 4 и после прохождения через нее с помощью фотоаппарата 5 фотографируют на фотопленку плотность распределения интенсивности рассеянного света. После проявления пленку микрофотометрируют, например, на приборе

ИФΠ— 451. По полученным кривым распределения плотности определяют точки для построения индикатрисс рассеяния. При этом количество определяемых точек ограничивается лишь точностью микрофотометрирования. Обычно погрешность микрофотометрирования составляет — 1О/0. В этом случае количество точек, которые можно определить при диаметре пятна рассеивающей области на фотопленке в 5 мм составляет 2 тыс.

Использование в предлагаемом устройстве волоконной шайбы, установленной нак1О

25 зо

40 лонно к направлению излучения, позволяет получать всю совокупность экспериментальных точек.

Использование волоконной шайбы приводит к увеличению светосилы рассеянного от исследуемой среды излучения, увеличение светосилы приводит к повышению чувствительности, что в конечном счете повышает точнсть определения параметров рассеивающих сред.

Использование фотоаппарата обеспечивает параллельность съема информации и быстродействие получения этой информации, так как практически для получения индикатриссы рассеяния одной рассеивающей среды требуется один кадр фотографируемой пленки.

Наклонность установления волоконной шайбы необходима для того, чтобы в каждом из волокон шайбы происходило минимум одно отражение, вследствие чего диаграмма рассеяния излучения, выходящего из каждого из волокон была одинаковой. Именно при наклоне шайбы относительно оси просвечивающего излучения на угол а обеспечивает многократность отражения излучения, при попадании в волокно шайбы.

При этом диаметр волокон должен быть возможно малым и минимальное значение d оценивается величиной дина.— — L, где Х длина волны излучения, при котором производится определение характеристик рассеивающих сред (для белого света с1„„„„= А.„,„„

Устройство дает возможность измерять оптические параметры рассеивающих сред: индикатриссы рассеяния, интенсивности рассеянного света по различным направлениям, угловые зависимости амплитуд рассеянного света, а также определение величины пропускания рассеивающих и прозрачных сред.

Устройство дает возможность определять термооптические параметры указанных сред, т.е. изменение этих параметров при изменении температуры.

Оно обеспечивает возможность определения оптических и термооптических характеристик любых рассеивающих сред (эмульсии, взвеси, любые матированные поверхности, рассеивающие текстуры жидких кристаллов) .

При использовании в качестве источника излучения лампы накаливания в устройство дополнительно вводились фокусирующая оптическая система и поляроид.

1. Устройство для определения оптических характеристик рассеивающих сред, содержащее источник излучения, регистратор двумерного распределения плотности мощности .излучения, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия определения характеристик рассеиваю819646

Составитель В. Юртаев

Редактор О. Филиппова Техред А. Бойкас Корректор Н.Швыдкая

Заказ 1290/20 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ 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 щих сред при увеличении точности измерений, в устройство введен диффузный рассеиватель, установленный между рассеивающей средой и регистратором и выполненный в виде волоконной шайбы, причем ось шайбы образует с осью просвечивающего излучения угол Ы, выбираемый из соотношения

cf =,6 — агс1дсЦ11,, где /з — половина угла расходимости излучения;

h — толщина шайбы;

d — диаметр волокон.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности измерений в ИК-диапазоне, волоконная шайба выполнена в виде плоской пластины, снаб женной системой отверстий, внутренние поверхности которых выполнены отражающими.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. К. С. Chu, W. L. McNillon «Static and

dynamic behavior near à second order smectic

А — nematiq phasetransition by light scattering», — Physcal Кеиеъ А», 1975, vol 11, № 3, рр. 1059 — 1067.

2. Nasao Kawachiet al «Light Scattering

Properties of à nematic — Cholesteric Mixuture with Positive Dielectric Unisotropy»

«Japan У. Арр1. Phys.» 1977, vol 16, № 7, рр. 1263 — 1264 (прототип).