Устройство для измерения коэффициентов отражения металлов и сплавов в жидком состоянии

 

Изобретение относится к оптическим измерениям,- именно к изме рениям спектральных зависимостей коэффициента отражения металлических расплавов в сверхвысоком вакууме, в широкой области температур, частот и концентраций. С целью повышения точности измерений в устройстве применяется модуляция лучей опорного и измерительного .каналов разными частотами с последующим разделением их настроенными логарифмическими усилителями и осуществлением операции вычитания. Применен кварцевый световод с двумя входными-оптическими окнами, жестко сочлененный выходным торцом с входным окном фотоприемника, коэффициент усиления которого регулируется автоматически с помощью специального выполнения приемно-регистрирующеи системы 1 ил. (Л со 00 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 O 01 Н 21/55

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

4

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИП ",: ..!1!

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4165180/31-25 (22) 22.12.86 (46) 23.03.88. Бюл. В 11 (71) Кабардино-Балкарский государственный университет (72) P.Ø.Tåøåâ, А.А.Шебзухов и P.М.Карданов (53) 535.24 (088.8) (56) A.Moritani. Reflectance and

Wavelength Modulated Reflectance

Measurements by à double beam — single detekror — system. — Jap.J. of

Арр1. Phys., 1976, 15 к 8, 15491553.

D.М.Trotter et.al. Reflectance of

liguid Га-Те, In-Te and Tl-Te alloys.

Phys Råv., В, 1978, v.17, Ф 10,.

4004-4037.

„„SU„„1383167 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

В ЖИДКОМ СОСТОЯНИИ (57) Изобретение относится к оптическим измерениям,- именно к измерениям спектральных зависимостей коэффициента отражения метаплических расплавов в сверхвысоком вакууме, в широкой области температур, частот и концентраций. С целью повышения точности измерений в устройстве применяется модуляция лучей опорного и измерительного .каналов разными частотами с последующим разделением их настроенными логарифмическими усилителями и осуществлением операции вычитания.

Применен кварцевый световод с двумя входными. оптическими окнами, жестко сочлененный выходным торцом с входным окном фотоприемника, коэффициент усиления которого регулируется автоматически с помощью специального выполнения приемно-регистрирующем системы, 1 ил.

1383167

Изобретение относится к области оптических измерений и предназначено для измерения коэффициента отражения металлических расплавов в сверхвысо5 ком вакууме в широкой области частот, температур и концентраций.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На чертеже представлена скема уст- 10 ройства -чля измерения коэффициента отражения металлов и сплавов в жидком состоянии.

Устройство содержит источник 1 излучения, монохроматор 2, формирующую 15 диафрагму 3, светоделитель 4, представляющий собой кварцевую призму, целящую падающий на нее луч на два луча и отклоняющую каждый в вертикальной плоскости на угол 45О от горизон- 20 тали, модулятор 5, диск которого о установлен под углом 45 к оптическим осям каналов и выполнен с прорезями по двум окружностям радиусов R „ и

R<, плоское зеркало 6, термостат 7 25 с закрепленной внутри него рабочей кюветой 8 с образцом, световод 9 из кварцевого цилиндрического стержня, жестко сочлененного выходным торцом с входным окном фотоприемника, другойЗр конец которого имеет два вхбдных окна, образующих прямой угол и расположенных перпендикулярно к падающим лучам опорного и информационного каналов, фотоприемник 10 и приемно-регистрирующую систему., содержащую приемно-усилительный блок 11., блок

12 автоматического удержания баланса., блок 13 полосовых усилителей,линейный детектор 14, регулируемый 40 стабипизатор 15, источник 16 опорного напряжения, блок 17 высокого напряжения, интегратор 18, регистратор 19, датчик 20 меток длин волн и блок 21 сканирования спектра.

Элементы 5 и 6 образуют опорный канал, а элементы 5-8 — информационный (измерительный когда в рабочей кювете 8 исследуемая поверхность и эталонный — при эталонной поверх50 ности) канал.

При проведении измерений свет от источника 1 излучения с оптической системой попадает на входную щель монохроматора 2. Из выходной щели монохроматический луч света, пройдя формирующую диафрагму 3,. светоделителем 4 расщепляется в вертикальной плоскости на два луча. Угол отклонения от горизонтали каждого луча составляет о и определяется конструкцией призмы.. В нашем случае он равен о

45 . Пройдя модулятор 5, промодулированные разными частотами лучи опорноro и информационного каналов, отразившись соответственно от плоского зеркала 6 и исследуемой или эталонной поверхности, смешавшись в кварцевом световоде 9, попадают на фотокатод фотоприемника — электронного умножителя (ФЭУ). Попадание на одну и ту же площадь катода ФЭУ лучей опорного и информационного каналов р4еет важное значение, так как изменение сигнала в опорном канале вызывает пропорциональное изменение сигнала-в информационном канале и, наоборот, что устраняет влияния нестабильности

4 источника излучения и неравномерной чувствительности катода умножителя по площади.

С выхода ФЭУ суммарный сигнал,пройдя приемно-усилительный блок 11, попадает на регулировку баланса, смысл которой сводится к псевдоурав- ниванию сигналов информационного и опорного каналов на длине волны, где сигналы сильно отличаются друг от друга. После этого включается блок

12 автбматического удержания баланса, включающий цифровую схему, выполненную на базе аналого-цифрового преобразователя, управляемого с помощью реверсионного счетчика, алгоритм работы которого определяется величиной сигнала.на выходе схемы линейного детектора частоты опорного канала.

После автоматического удержания баланса смесь сигналов разделяется в блоке 13 полосовых усилителей и, пройдя линейный детектор 14, поступает на интегратор 18.

После линейного детектора опорный сигнал вместе с сигналом от источника

16 опорного напряжения формирует разностный сигнал, уровень которого задается источником опорного напряжения. Разностный сигнал поступает на вход регулируемого стабилизатора 15, к выходу которого подключен блок 17 высокого напряжения, являющийся источником питания ФЭУ. Если разностный сигнал увеличивается или уменьшается, что означает уменьшение или увеличение сигнала опорного канала, то блок высокого напряжения в течение короткого промежутка времени ((001383167

200 мс) автоматически увеличивает или уменьшает анодное напряжение ФЭУ и тем самым позволяет разностный, а следовательно, и опорный сигналы под- 5 держивать неизменными с высокой точностью во всей области исследуемого спектра.

Поступив на вход интегратора 18, опорный и информационный сигналы-ин- 10 тегрируются и попадают в регистратор . 19. Информационный сигнал поступает на прецизионный резисторный делитель с постоянным коэффициентом деления, а сигнал опорного канала — на делитель, в цепи которого находится расход потенциометра КСП-4, что обеспечивает при сканировании спектра автоматическую запись отношения информационного сигнала к опорному. Сканирование спектра осуществляется блоком 21, позволяющим производить поворот призмы монохроматора с помощью многоскоростного редуктора и син хронного двигателя. Датчик 20 меток 25 длин волн механически связанный с устройством поворота призмы, обеспечивает запись маркерных меток длин волн на диаграмнойленте самописца, которые ,при желаниимогут наноситьсявручную.

Записав отношения сигналов, отра-

Ъ женных сначала от исследуемой поверхности, а затем от поверхности эталона, в качестве которого исполь- зуется жидкая ртуть., к сигналу опорного канала и взяв их отношение, что дополнительно устраняет все нестабильности, получают с высокой точностью дисперсионную кривую коэффициента отражения исследуемой поверх 40 мости относительно жидкой ртути.

Предлагаемое устройство обеспечивает следующие преимущества: устраняет основное требование,. предъявляемое к светоделительному устройству и оп-. 45 тической схеме фотометрической частиспектральной установки, о высокой идентичности спектральных характеристик .оптических частей, которая определяет основные погрешности фотометрической части, не содержит подвижных оптических элементов, что сводит к минимуму его разъюстировку и упрощает конструкцию, учитывая, что оптическая ось измерительного и эталонного каналов одна и та же; ис55 пользование в качестве эталона жидкой ртути в рабочей кювете 8- делает кана,лы абсолютно идентичными.

Формула изобретения

Устройство для измерения коэффициентов отражения металлов и сплавов в жидком состоянии, содержащее источник излучения, оптически связанный с фотоприемником через светоделитель и плоское зеркало, а также через светоделитель и кювету — с образцом, соединенные с фотоприемником. приемнорегистрирующую систему и блок высокого напряжения, монохроматор и формирующую диафрагму, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно дополнительно содержит модулятор, диск которого выполнен с прорезями по двум окружностям неравных радиусов R u

R, и световод, выполненный в виде цилиндрического стержня с первым и вторым торцовыми входными окнами, линия пересечения плоскостей которых перпендикулярна продольной оси стержня, а выходной торец находится в оптическом контакте с входным окном фотоприемника, при этом монохроматор и формирующая диафрагма установлены последовательно между источником излучения и светоделителем, плоское зеркало. оптически связано с фотоприемником через первое входное окно световода, а со светоделителем — . через отверстие в диске модулятора, расположенная на окружности с радиусом R, кювета с образцом оптически связана с фотоприемником через второе входное окно световода, а со светоделителем — через отверстие в диске модулятора на окружности с радиусом R< причем приемно-регистрирующая система выполнена в виде последовательно соединенных между собой приемно-усилительного блока, блока полосовых усилителей, линейного де-. тектора, интегратора и регистратора, а также блока автоматического удержания баланса, соединенного с приемноусилительным блоком, источника опорного напряжения, соединенного с блоком высокого напряжения через регулируемый стабилизатор, при этом линейный детектор соединен с регулируемым стабилизатором, регистратор соединен с монохроматором через последовательно соединенные датчик меток длин волн и блок сканирования спектра, а " приемно-усилительный блок соединен с фотоприемником.

1383167

Составитель В.Калечиц

Техред А.Кравчук

Редактор А. Ворович

Корректор В.Бутяга

Заказ 1286/38 Тираж. 847

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по. делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4