Устройство для определения спектральной зависимости коэффициента диффузного отражения

Изобретение относится к области колориметрии и предназначено для измерения спектральной зависимости коэффициента диффузного отражения различных материалов, что может быть использовано для определения их цветовых координат

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении точности измерения спектральной зависимости коэффициента диффузного отражения за счет устранения проблемы триплетного поглощения путем использования непрерывного освещения исследуемого образца.

Устройство для определения спектральной зависимости коэффициента диффузного отражения, включает спектрофотометр СФ-46, кюветное отделение которого дополнительно оснащено светонепроницаемой камерой, обеспечивающей геометрию измерения 45/0, фотоумножителем, апертурной диафрагмой, создающей стандартные условия наблюдения и корригирующим светофильтром, отсекающим энергию в полосе люминесценции. Устройство работает следующим образом. В кюветное отделение спектрофотометра СФ-46 устанавливают образец исследуемого материала. Руководствуясь правилами работы на спектрофотометре СФ-46, устанавливают заданную длину волны. В соответствии с паспортом на фотоумножитель измеряют величину анодного тока I. Затем вместо образца исследуемого материала в кюветное отделение помещают эталон белого света и также измеряют величину анодного тока I₀ фотоумножителя. Значение коэффициента диффузного отражения исследованного образца подсчитывают по формуле =I/I₀.

Технический результат состоит в том, что предлагаемое устройство позволяет существенно повысить точность определения спектральной зависимости коэффициента диффузного отражения за счет устранения проблемы триплетного поглощения путем использования непрерывного освещения исследуемого образца.

Изобретение относится к области колориметрии и предназначено для измерения спектральной зависимости коэффициента диффузного отражения различных материалов, что может быть использовано для определения их цветовых координат.

Известен спектроколориметр "Пульсар" предназначенный для измерения спектральных коэффициентов диффузного отражения люминесцирую-щих и нелюминесцирующих материалов [Спектроколориметр "Пульсар". Паспорт 5П1.500.004ПСМ - Чирчик - 8, Ташкентской области: Чирчикское ОКБА НПО "Химавтоматика", 1989. - 44 с.]. Принцип действия прибора основан на одновременном измерении коэффициентов отражения на двадцати четырех фиксированных длинах волн в видимой области спектра 380-720 нм за одну вспышку импульсной лампы с последующей математической обработкой результатов измерения с помощью программно-технического комплекса.

К недостаткам этого устройства следует отнести то обстоятельство, что приборы, в которых используют импульсные лампы, могут давать результаты инструментальной оценки цвета, в частности белизны, не соответствующие визуальной оценке. Это происходит из-за явления, называемого триплетным поглощением, вызванного интенсивностью импульса света. В ряде веществ это триплетное поглощение весьма значительно в видимом диапазоне. Указанная проблема отсутствует в приборах с непрерывным освещением исследуемого образца, так как в этом случае интенсивность освещения сравнима с той, которая используется при визуальной оценке.

Известен способ определения спектральной зависимости коэффициента отражения тонкопленочных покрытий [Патент РФ 2291407, МПК G01J 3/46, 2007.], согласно которому измерения осуществляют с помощью приставки к спектрофотометру СФ-46 относительным методом, сравнивая образец с неизвестным коэффициентом отражения с эталоном, коэффициент отражения ₀ от которого известен, при этом при измерениях коэффициентов отражения менее 20% в качестве эталона используют пластину с матированной зачерненной задней гранью, изготовленную из оптического стекла К-8, а при измерениях коэффициентов отражения более 20% - зеркало с наружным отражающим слоем хрома.

Недостатком этого способа является невозможность определения спектральной зависимости коэффициента диффузного отражения различных материалов, в частности керамической глазури.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении точности измерения спектральной зависимости коэффициента диффузного отражения за счет устранения проблемы триплетного поглощения путем использования непрерывного освещения исследуемого образца.

Это достигается тем, что устройство для определения спектральной зависимости коэффициента диффузного отражения включает спектрофотометр СФ-46, кюветное отделение которого дополнительно оснащено светонепроницаемой камерой, обеспечивающей геометрию измерения 45/0, фотоумножителем, апертурной диафрагмой, создающей стандартные условия наблюдения и корригирующим светофильтром, отсекающим энергию в полосе люминесценции.

Измерения на предлагаемом устройстве осуществляют относительным методом, состоящем в вычислении отношения у интенсивности света р, отраженного от исследуемого образца, размещенного в кюветном отделении спектрофотометра СФ-46, к интенсивности света ро эталона белого света, помещенного в то же самое кюветное отделение. В качестве эталона белого света используют слегка спрессованный тонкоизмельченный оксид магния, диффузно отражающий более 90% белого света.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 представлена схема регистрации спектральных характеристик излучения диффузно отраженного поверхностью образца или эталона. На металлической пластине, сориентированной под углом 45° к монохроматическому пучку света, выходящему из отверстия S монохроматора спектрофотометра, устанавливают окно АВ, к краям которого пружиной поджимают исследуемый образец или эталон 1. Монохроматический пучок света, выходящий из отверстия S монохроматора спектрофотометра, диффузно отражается от исследуемого образца или эталона 1 и после прохождения через корригирующий светофильтр 2 и апертурную диафрагму 3, попадает на фотокатод фотоумножителя 4.

Использование корригирующих светофильтров, отсекающих энергию в полосе люминесценции, позволяет проводить независимые измерения общего спектрального коэффициента яркости и спектрального коэффициента яркости диффузно отраженного света. Из полученных данных можно рассчитать коэффициент яркости люминесцентного излучения люминесцирующих материалов.

Устройство работает следующим образом.

В кюветное отделение спектрофотометра СФ-46 у окна АВ в положение 1 устанавливают образец исследуемого материала. Руководствуясь правилами работы на спектрофотометре СФ-46, устанавливают заданную длину волны. В соответствии с паспортом на фотоэлектронный умножитель измеряют величину анодного тока I. Затем вместо образца исследуемого материала в положение 1 помещают эталон белого света и также измеряют величину анодного тока I₀ фотоумножителя. Значение коэффициента диффузного отражения исследованного образца подсчитывают по формуле =I/I₀.

На фиг.2 представлены зависимости коэффициентов диффузного отражения от длины волны падающего света для образцов глазурованной керамической плитки, полученные на спектроколориметре "Пульсар" 1 и на предлагаемом устройстве 2. Исследованы восемь образцов керамической плитки следующей цветовой гаммы: а) оранжевый; б) светло-зеленый; в) фиолетовый; г) желтый; д) темно-красный; е) бирюзовый; ж) темно-зеленый; з) красный. Наблюдаемые различия спектральных зависимостей коэффициентов диффузного отражения, полученных на спектроколориметре "Пульсар" и на предлагаемом устройстве свидетельствуют о наличии в исследованных глазурях триплетных состояний, возбуждаемых импульсами света и обладающих поглощением в видимом диапазоне длин волн.

Технический результат состоит в том, что предлагаемое устройство позволяет существенно повысить точность определения спектральной зависимости коэффициента диффузного отражения за счет устранения проблемы триплетного поглощения путем использования непрерывного освещения исследуемого образца.

Устройство для определения спектральной зависимости коэффициента диффузного отражения, включающее спектрофотометр СФ-46, кюветное отделение которого дополнительно оснащено светонепроницаемой камерой c фотоумножителем, обеспечивающей геометрию измерения 45/0, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит апертурную диафрагму, создающую стандартные условия наблюдения и корригирующий светофильтр, отсекающий энергию в полосе люминесценции.