Спектрофотометр

 

Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению. Целью изобретения является повышение точности измерений. Излучение от осветителя 1 разделяется на измерительный 3 и компенсационный 13 каналы. В измерительном канале 3 установлены секторный ослабитель 4, выполненный в виде двух соосных двухлопастных секторов 5, 6, блок сканирования световым пучком и привод 24 блока сканирования. Для регулирования взаимного положения секторов 5, 6 служит блок 8. Блок сканирования световым пучком состоит из двух пар жестко связанных плоских зеркал 18, 19 и 20, 21, которые вращаются вокруг оси измерительного канала. Ось оптической связи зеркал 19, 21 проходит через сектора 5, 6. Блок 8 регулирования может иметь шаговый двигатель, кинематически связанный через микровинт с секторами 5, 6, а также часовые механизмы, через муфты соединенные с секторами 5, 6. Ошибка измерений в спектрофотометре не превышает 0,01%. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 С 01 J 3/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ял

Н

СЛ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 . (21) 4179090/40-25 (22) 13,01, 87 (46) 15,07.90,Бюл. М - 26 (72) С.Ю.Герасимов (53) 535.853 (088,8) (56) Уханов Ю.И. Оптические свойства полупроводников, И,, 1977, с,66-67, Авторское свидетельство СССР

; В 15 11602, кл. G 0! J 3/42, 1987. (54) С1П:КТРОФОТО1ЖТР (57) Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению.

Целью изобретения является повышение точности измерений . Излучение от осветителя 1 разделяется на измерительный 3 и компенсационный 13 каналы, В измерительном канале 3 установлены секторный ослабитель 4, выполÄÄSUÄÄ 1578506 А i

2 ненный в ниде двух соосных двухлопастных секторов 5 и 6, блока сканирования световым пучком, и привод 24 блока сканирования, Для регулирования взаимного положения секторов 5,6 служит блок 8. Блок сканирования све товым пучком состоит из двух пар жестко связанных плоских зеркал 18,и

19 и 20 и 21, которые вращаются вокруг оси измерительного канала, Ось оптической связи зеркал 19 и 21 проходит через сектора 5 и 6, Блок 8 регулирования может иметь шаговый двигатель, кинематически связанный через микровинт с секторами 5 и 6, а также часовые механизмы, через муфты соединенные с секторами 5 и 6, Ошибка измерений в спектрофотометре не превышает 0,017. 2 з,п,ф-лы, 3 ил.

1578506

Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На фиг,l показана структурная схема спектрофотометра; на фиг,2 и 3— схемы блока регулирования, Спектрофотометр содержит осветитель 1 с монохроматором и расположен- lð ные по ходу луча светоделительный элемент 2 и далее в измерительном канале 3 секторный ослабитель 4 с сектоРами 5 и 6, блоком 7 сканиронания, блоком 8 регулирования, держатель 9 образцов с образцами 10 и 11 иссЛедуемого материала, фотоприемник 12, в компенсационном канале 13 — регулируемую диафрагму 14 и фотоприемник 15

Фотоприемники 12 и 15 соединены с бло-щ ком 16 измерения фототоков, На светоделительный элемент и оптические каналы установлен светоэащитный кожух 17, Блок 7 сканирования состоит из четырех одинаковых зеркал 18 — 21, 25 которые попарно 18, 19 и 20;21 жестко связаны между собой, центры вращения зеркал 18, 20 находятся на оптической оси измерительного канала 3, а прямая, проходящая через центры зеркал

19, 21, параллельна оптической оси измерительного канала, Зеркала 18, 20 связаны через передачи 22 и 23 с дви-. гателем 24.

В одном варианте (фиг,2)блок 8 регулирования состоит иэ микрометри.ческого винта 25, гайки 26, которые закреплены соответственно на секторах 5 и 6, червячной пары 27, связывающей реверсивный шаговый,цвига- 40 тель 28 и микрометрический винт 25. 1 1аговый двигатель 28 связан через блок 29 управления с блоком 16 измерения фототоков, В другом варианте (фиг,3) блок 8 регулирования выпол- 45 нен в виде двух часовых механизмов

30 и 31, на оси которых через электрические муфты 32 и 33 посажены сектора 5 и 6, и связанных через блоки 34 управления с блоком 16 измерения фото->0 токов, с секундомерами 35 и 36.

Спектрофотометр работает следующим образом, Подается питание в осветитель 1, секторный ослабитель 4, блоки 7 и 8 сканирования и регулирования, блок

16 измерения фототоков, При этом приводятся во вращение вокруг оптической оси измерительного канала 3 зеркапа 18 - 21 с частотой порядка 50100 Гц, Световой пучок формируется осветителем 1 и попадает в светоделительный элемент 2, который делит его на две примерно равные по интенсивности части, Прямо прошедший световой пучок попадает в измерительный канал

3, отраженный от полупрозрачной грани элемента 2 пучок попадает в комттенсационный канал 13, В измерительном канале 3 световой пучок, последовательно отражаясь от синхронно вращающихся зеркал 18 — 21, пересекает сектора 5 и 6, сканируя их, и возвращает" ся на оптическую ось измерительного канала 3, Далее световой пучок проходит образец исследуемого материала (10 или 11) и попадает на фотоприемник 12. С помощью блока 8 регулирования выставляются сектора 5 и 6 в положение соответствующее максимальному пропусканию (50Å).

Установка положения секторов 5 и 6 производится следующим образом, В одном варианте (фиг.2) от блока 16 измерения фототоков через бтток 29 управления импульсы поступают на шаговый двигатель 28, который через червячную пару 27 пазвопачивает микрометрический винт 25 в ту или другую сторону в зависимости от полярности импульсов, при этом в блоке 29 управле-. ния производится счет управляющих импульсов, В другом варианте (фиг.3) блок 34 управления, получающий сигнал рассогласования из блока 16 измерения фототоков, выдает команды на включение электрических муфт 32 и 33 в зависимости от величины сигнала часовых механизмов 30 и 31, которые включаются поочередно в зависимости от полярности сигнала рассогласования блока 16 измерения фототоков.

Включение муфт обеспечивает передачу вращения от часовых или минутных осей часовых механизмов на оси вращения секторов 5 и 6.

В компенсационном канале 13 световой пучок проходит через регулируемую диафрагму 14 и попадает на фотоприемник 15, Световые потоки, попавшие в фотоприемники 12 и 15, преобразуются в фотатоки и поступают на вход блока 16 измерения фототоков, который производит их сравнение, Перед началом измерений в измерительный канал вводится длинный обра5 15785 эец 10 исследуемого материала, После этого секторный ослабитель 4 устанавливается по команде блока 8 регулирования в исходное положение с коэффициентом пропускания 507, Затем с по5 мощью регулируемой диафрагмы 14 выравниваются сигналы в каналах по показаниям блока 16 измерения фототоков ° Затем длинный образец выводится из измерительного канала 3 и вместо него вводится корот <ий образец 11, Блок 8 регулирования по сигналам блока 16 измерения фототоков изменяет коэффициент пропускания секторного ослабителя

4 до выравнивания сигналов в измерительном и компенсационном каналах. По показаниям блока 29 управления или по показаниям секундомеров 35 и 36 снимается отсчет С . Показатель аслабле- Ю ния исследуемого материала толщиной

Д1 = L — 1, где L, 1 — длины образцов 10 и 11, рассчитывается по формуле

Рассмотрим работу блока 8 регулирования коэффициента пропускания секторного ослабителя. Погрешность установ- 30 ки коэффициента пропускания можно рассчитать следующим образом,.

Для первого варианта (фиг,2) пусть наг двигателя 28 равен 45, передаточ-. о ное отношение червячной пары 27 рав35 но 1000, а расстояние микрометоического винта 25 от центра секторов 5,6 равно 150 мм, Тогда легко можно рас. считать, что при шаге винта 1 мм гайка 26 сместится примерно на расстояние О, 0167 мм, а сектора развернутся на угол 6,39- 10 град при. повороте двигателя 28 на один шаг.

Это соответствует изменению коэффициента пропускания секторного осла- 45 бителя 4 на величину g 1; = 7, 1 l0 и соизмеримо с погрешностью, определяемой мертвым ходом червячной пары, которая составляет величину порядка 0,01 мм. Погрешность установки коэффициента пропускания также зависит от непрямолинейности кромок секторов. В случае доводки кромок притиранием к плоскости отступление от прямолинейности можно уменьшить до

1-3 мкм, Это позволяет уменьшить ошибку в установке коэффициента про- пускания при радиусе сканирования секторов световым пучком 100 мм до вели06 6 чины (0,6-1,8) 10,Таким образом, удается уменьшить погрешность установки коэффициента ттропускания до величины менее +0,01Х

Рассчитаем погрешность установки коэффициента пропускания для второго варианта (фиг, 3) блока 8 регулирования, Включая последовательно один или другой часовой механизм на разное время, можно изменять относительное положение секторов 5 и 6. Скорость разворота сектора при включении часового механизма, если сектор посажен путем включения муфты в соответствующее положение, при соединении с минутной осью 0,1 град/с, при соединении часовой стрелкой—

0,00167 град/с, Это соответствует скорости изменения коэффициента пропускания секторного оспабителя

0,056 X//ñ и 0,0009%/с, Чередование передачи вращения на ось вращения сектора от часовой и минутной осей часового механизма с помощью блока 34 управления позволяет производить регулировку относительного положения секторов, сочетая скорость и плавность регулирования.

Испытания спектрофотометра показали, что при использовании методики определения наиболее вероятной ошибки определения коэффициента пропускания образца, основанной на измерении набора образцов, дают ошибку измерений, не превышающую величины + 0,017, Это соответствует погрешности определения спектрального показателя ослабления при разности длин образцов 25 см+2 !Г) см

Фор мула из обретения

1. Спектрофотометр, содержащий оптически связанные монохроматический осветитель, светоделитель, измерительный канал, снабженный секторным ослабителем, выполненным в виде двух соосных двухлопастных сектороВ, установленных с возможностью вращения и кинематически связанных с блоком регулирования, держателем образцов и фотоприемником, компенсационный канал, снабженный регулируемой диафрагмой и фотоприемником, а также блок измере-. ния фототоков, соединенный с фотоприемниками измерительного и компенсационного каналов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения

1578506

Фиг 2

- точности измерений, измерительный канал дополнительно содержит блок сканирования световым пучком и привод блока сканирования световым пучком

5 блок сканирования световым пучком выполнен в.виде оптически связанных первого, второго, третьего и четвертого плоских зеркал, при этом первое и второе ппоские зеркала и третье 1п и четвертое плоские зеркала попарно жестко связаны и установлены с возможностью вращения вокруг оси, сое" диняющей светоделитель и первое плоское зеркало и четвертое плоское зеркало и держатель, образцов соответст" . венно, ось оптической связи второго и третьего плоских зеркал параллельна оптической оси измерительного канала, ось вращения секторов секторно- 2р го ослабителя совпадает с оптической осью измерительного, канала, а привод блока сканирования световым пучком кинематически связан с осью вращения пар плоских зеркал. 25

2. Спектрофотометр по п.1, о т— л и ч а ю щ и й. с я тем, что блок регулирования содержит микровинт, шаговый двигатель и блок управления, блок измерения фототоков дополнитель- 3О нб снабжен управляющим выходом, при этом шаговый двигатель через микровинт кинематически связан с одним иэ секторов секторного ослабителя, управляющий выход блока измерения фототоков через блок управления соеди" нен с шаговым двигателем.

3, Спектрофотометр .по п,1, о т— л и ч а ю шийся тем, что блок регулирования содержит первую и вторую электромагнитную муфты, первый и второй часовые механизмы, первый и второй секундомеры и блок управления, снабженный входом и первым и вторым выходами, блок измерения Фототоков дополнительно снабжен управлякщим выходом, при этом первый часовой механизм через первую электромагнитную

I муфту кинематически связан с. осью вращения одного сектора секторного ослабителя, второй часовой механизм через вторую электромагнитную муфту кинематически связан с осью вращения другого сектора секторного ослабителя, управляющий выход блока измерения фототоков соединен с входом блока управления, первый и второй выходы которого соедилены соответственно с первым часовым механизмом и первым секундомером и с вторым часовым механизмом и вторым секундомером, 1578506

Составитель С,Иванов

Редактор К, Крупкина Техред Л.Олийнык

Корректор С.Черни

Заказ 1907 Тираж 427 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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