Колориметр

 

Изобретение относится к колориметрии и может быть использовано при создании колориметров и спектрофотометров. Целью изобретения является увеличение отношения сигнал/шум. Колориметр содержит осветитель , включающий источник света и формирователь светового потока, облучающего исследуемый образец под углом 45° по всему азимуту, измерительный блок, включающий фотоприемное и измерительное устройство; формирователь отраженного от образца излучения, представляющий собой объектив Осветитель выполнен в виде тора, во внутренней полости которого, покрытой материалом с высоким коэффициентом диффузного отражения, установлены источники света, а на поверхности тора имеется осветительная щель Центральная часть объектива непрозрачная 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sI)s 6 01 J 3/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАН И Е И ЗОБРЕТЕ Н Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4482523/25 (22) 16.09,88 (46) 23.11.91. Бюл. № 43 (71) В.А.Соловьев и В.П.Шабалов (53) 535.6 (088,8) (56} Патент США ¹ 4464054, кл. G 01 J 3/50, 1984.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1318804, кл. G 01 J 3/46, 1986, (54) КОПОРИМЕТР (57) Изобретение относится к колориметрии и может быть использовано при создании колориметров и спектрофотометров. Целью изобретения является увеличение отношения сигнал/шум. Колориметр содержит осИзобретение относится к колориметрии и может быть использовано при создании колориметрических приборов для измерения отражающих характеристик объектов.

Целью изобретения является увеличение отношения сигнал/шум.

На фиг. 1 представлена схема колориметра; на фиг. 2 — ход лучей при освещении образца.

Колориметр содержит формирователь светового потока, выполненный в виде тора

1, во внутренней полости которого установлены источники 2 света. По поверхности тора, обращенной к исследуемому образцу, выполнена кольцевая осветительная щель

3, через которую под углом 45 облучается исследуемый образец 4. На оси, составляющей угол 0 к нормали образца. расположен объектив 5 формирователя отраженного от образца светового потока. Центральная

„„Я3 ÄÄ 1693398 А1 ветитель, включающий источник света и формирователь светового потока, облучающего исследуемый образец под углом 45 по всему азимуту, измерительный блок, включающий фотоприемное и измерительное устройство; формирователь отраженного от образца излучения, представляющий собой объектив. Осветитель выполнен в виде тора, во внутренней полости которого, покрытой материалом с высоким коэффициентом диффузного отражения, установлены источники света, а на поверхности тора имеется осветительная щель. Центральная часть объектива непрозрачная. 2 ил. часть обьектива выполнена из круглого непрозрачного зкоана б. Объектив переносит изображение образца на входной зрачок фотоприемного устройства 7 измерительного блока, включающего также и измерительное устройство 8.

Колориметр работает следующим образом, Смотровое окно держателя исследуемого образца 4 освещается световым потоком, прошедшим через щель 3 в тоое. Часть этого потока излучается на образец 4 непосредственно от той части тела свечения источника 2 света, которая обращена к образцу. Излучение источника 2, не прошедшее в щель 3, падает на стенки тора 1, покрытые диффуэно-отражающим материалом,В результате многократных отражений на стенке тора 1 на исследуемый образец 4 дополнительно падает через щель 3 световой поток, испускаемый частью поверхно1693398 — 1Г2 q щ )2 г — v дщ г

35 где ботв — диаметР смотРового окна;

R — расстояние от центра окружности образующей тора до нормали к плоскости смотрового окна; г — радиус окружности образующей то40 ра: (— апертурный угол освещающего пучка света, центральная часть приемного объектива снабжена непрозрачным круглым экраном, при этом размеры объектива и экрана определены по формулам

45 бл =2! tg (G+Pj+ ботв, Оз = оотв 21 19 (P- а) где dft — диаметр объектива;

ds — диаметр непрозрачного экрана;

I — расстояние от смотрового окна до

50 объектива; а — угол наблюдения;

P — апертурный угол отраженного пучка света, причем диапазон изменения значений угла

55 наблюдения лежит в пределах щ=2РВ 9 ф

PB = OD=BD — OP, ВD = dотв/2 (cos(90о — ф э1п (90 — p)ctg f)i

OD R/sin

R сти тора, расположенной за щелью на пересечении оптической оси, образующей угол

45 с нормалью образца, с поверхностью тора. Щель 3 ограничивает апертуру пучка лучей, падающих на образец, которая не должна превышать 5о.

Положительный эффект от выполнения формирователя в виде тока достигается за счет увеличения коэффициента использования источника, и, следовательно, увеличения отношения сигнал/шум. Эффект достигается как для точечных источников, так и для источников с протяженным телом свечения.

Отраженный от образца 4 световой поток собирается объективом 5 на входном зрачке фотоприемного устройства 7. Цвнтральная часть объектива 5 выполнена из круглого непрозрачного экрана 6, Такое исполнение объектива позволяет собрать отраженный от образца свет, распространяющийся под углом наблюдения аотличным от Оо, который можетдостигать 10о. При этом апертура отраженного пучка лучей 5 достигается выбором геометрических размеров обьектива и его непрозрачного экрана, Соотношения, связывающие геометрические размеры тора, круговой щели с размерами смотрового окна могут быть получены на фиг. 2, где приведены окружность, образующая тор, источник 2 света и исследуемый образец 4. Линейный размер щели равен удвоенной длине перпендикупара, опущенного из точки пересечения луча АС, который имеет максимальный угол наклона относительно осевого луча OD c окружностью, образующей тор, к осевому лучу OD. Длина отрезка AP = дщ/2, где бщ— геометрический размер щели, определяется из следующих уравнений; г -(2 ) где r — радиус окружности, образующей тор; угол освещения; апертурный угол.

Преобразовав эту систему уравнений, получим квадратное уравнение ощ = 2 tg ((— (sin P -т ctg (cos p )—

sin Q 2

5 из которого можно определить размер щели ощ.

Аналогично могут быть получены соотношения, связывающие размер непрозрачного экрана обьектива с размерами

10 объектива и смотрового окна колориметра.

Формула изобретения

Колориметр, содержащий осветитель, формирователь светового потока, установленный с возможностью освещения смотро15 вого окна держателя образца под углом 45, приемный объектив, расположенный нормально к плоскости смотрового окна, фотоприемное устройство и измерительное устройство, отличающийся тем, что, 20 с целью увеличения отношения сигнал/шум, формирователь светового потока выполнен в виде полого тора, внутренняя поверхность которого покрыта диффузноотражающим материалом, а в полости рас25 положен осветитель, при этом на поверхности тора выполнена кольцевая осветительная щель, ширина бщ которой определяется из формулы

30 2R V2 дщ = 2 т9 g (— оотв (1 ctg () 5 — arctg < а S 10 .

2(1693398

Фяг.1

Составитель В. Варнавский

Редактор О. Хрипта Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Т. Малец

Заказ 4068 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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