Двухлучевой фотометр с многоходовой кюветой

Двухлучевой фотометр с многоходовой кюветой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ -75И8

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 131172 (21) 1845447/18-25 (51) М. Kll.

Союз Советских

Социалистических

Республик

G 01 3 1/02 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23,07.80. Бюллетень ¹ 27 (53) УДК 535. 241. 6 (088.8) Дата опубликования описания 2 0780 (72) Авторы изобретения

I0.Н.Устимов и Л.Г.Гросс

Казанский научно-исследовательский технологический и проектный институт химико-фотографической промышленности (Казниитехфотопроект) (11) Заявитель (54) ДВУХЛУЧЕВОЙ ФОТОМЕТР С МНОГОХОДОВОЙ КЮВЕТОЙ

Изобретение относится к области фотометрических измерений и может быть использовано в приборах качественного и количественного анали- 5 эа при высокоточных измерениях малых концентраций веществ.

Известны фотометрические устройства, содержащие источник излучения, измерительный и сравнительный каналы,30 кювету для исследуемого вещества и приемник излучения (1) .

Недостатком известных устройств является то, что в них энергия каждого канала в отдельности используется лишь половину периода.

Известен также двухлучевой фотометр с многоходовой кюветой, содержащий источник излучения, измеритель-20 ный и сравнительный каналы, зеркальный модулятор, кювету для исследуемого вещества, фотоприемник и электронные блоки преобразования сигналов $2) данный двухлучевой фотометр явля- 25 ется наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому изобретению.

Недостатком данного фотометра является невысокая точность измерений. 30

Целью изобретения является увеличение точности измерений.

Это достигается тем, что в двухлучевом фотометре с многоходовой кювртой, содержащем источник излучения, измерительный и сравнительный каналы, зеркальный модулятор, кювету для исследуемого вещества, фотоприемник и электронные блоки преобразования сигналов, перед кюветой в месте пересечения рабочего и эталонного пучков установлен зеркальный модулятор, выполненный из двух равных секторов, один иэ которых прозрачен, а другой имеет двухстороннее зеркальное покрытие, а после модулятора установлены две симметричные оптические ветви, образующие рабочий и сравнительный каналы в месте установки кюветы, причем на выходе оптических ветвей установ,лены два фотоприемника, включенные дифференциально через блок вычитания.

На чертеже представлена функциональная схема двухлучевого фотометра с многоходовой кюветой.

Он содержит источник излучения 1,,зеркала 2 и 3, светоотделительную

750287

25 пластину 4, интерференционные светофильтры 5 и 6, рабочий оптический компенсационный клин 7, подстроечный оптический клин 8, зеркала 9 и 10 и зеркальный модулятор 11, выпол. ненный из двух равных. секторов, один из которых прозрачен, а другой имеет двухстороннее зеркальное покрытие.

После модулятора 11 установлены две симметричные оптические ветви, выполненные в виде отражающих поверхностей 12, 13, 14, 15, 16 и 17, о6разующие рабочий и сравнительный каналы. На выходе оптических ветвей установлены фотоприемники 18 и 19, включенные дифференциально через блок вычитания 20. Оптический клин 7 перемещается электродвигателем 21 через редуктор 22, а оптический клин

8 — электродвигателем 23 через редуктор 24. Электродвигатель 25 перемещает модулятор 11. Модулятор 11 попеременно направляет потоки измерительного и сравнительного каналов через кювету 26 на фотоприемники 18 и 19, связанные через блок вычитания

20 с блоком управления 27.

Двухлучевой фотометр с многоходовой кюветой работает следующим образом.

Поток излучения от источника 1 с помощью зеркал 2 и 3 попадает на 30 светоотделительную пластину 4. Образовавшиеся два пучка излучения проходят по измерительному и сравнительному каналам. Измерительный канал включает в себя интерференционный светофильтр 5, выреэающий рабочую область спектра, рабочий оптический компенсационный клин 7 и зеркало 9.

Канал сравнения содержит зеркало 10, интерференционный светофильтр 6, определяющий область спектра сравнения и.подстроечный оптический клин 8.

Далее пучки излучения попадают на зеркальный модулятор 11,который попе; ременно с частотой f Гц модуляции направляет потоки измерительного и 45 сравнительного каналов через кювету с исследуемым веществом по каждой из симметричной оптической ветви на фотоприемники 18 и 19 с помощью отражающих поверхностей 12, 13, 14 пер- Я) вой оптической ветви и 15, 16, 17 второй оптической ветви. В то время, когда поток измерительного канала попадает на фотоприемник 18, поток сравнительного канала попадает на 55 фФгоприемник 19. В следующий полупериод на фотоприемник 18 попадает поток сравнительного канала, а на фотоприемник 19 — измерительного канала. Поскольку часть потока измерительного канала, пройдя через 60 кювету с исследуемым веществом, поглощается, то из-за неравенства потоков излучения на выходе каждого фо топриемника появится приемная состав-, ляющая. Полученные сигналы фотопри- 65 емников сдвинуты относительно друг друга по фазе на 180 и после усиления поступают в блок вычитания 20

Амплитуда разности этих сигналов, используемая в дальнейшем для измерения, примерно в 2 раза больше амплитуды каждого сигнала фотоприемника в отдельности и определяется по фор- муле

bu = (u< - u„) - (u

bU= (0р + Ug ) " (Ucp + Uc ) =2 (0р-Ucp ), если Up = Up Ucp = Ucp то bu = 2(Up - 0Р), где

Ь 0 — амйлитуда разности сигналов фотоприем1 2 ников;

0р и U — амплитуды сигналов первого и второго фотоприемников, пропорциональные излучению рабочего канала;

0 и 0 — амплитуды сигналов первого и второго фотоприемников, пропорциональные излучению канала сравнения.

После дополнительного усиления сигнал с блока 20 подается на управляющую обмотку реверсивного двигателя 21, который через редуктор 22 перемещает оптический клин 7 в измерительном канале. Фаза напряжения, а, следовательно, и направление вращения электродвигателя соответствует увеличению или уменьшению оптической плотности в измерительном канале, клин которого связан с регистрирующим прибором.

Йзобретение позволяет обнаружить очень малые сигналы на фоне внешних шумов и помех, так как результирующая помех после вычитания сигналов будет в значительной степени уничтожаться в виду того, что внешние помехи действуют синфаэно на оба,канала.

Таким образом преимущество предложенной системы состоит в том, что увеличение выходного сигнала фотометра происходит благодаря использованию всей световой энергии сравниваемых потоков, что особенно важно для увеличения чувствительности при измерении малых концентраций веществ при больших потерях энергии излучения.

Формула изобретения

Двухлучевой фотометр с многоходовой кюветой, содержащий источник излучения, измерительный и сравнительный каналы, зеркальный модулятор, кювету для исследуемого вещества, фотоприемник и электронные блоки преобразования сигнал в, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения. точности измерений, перед кюветой в месте пересечения

750287

1б

Составитель A.Åëêèí

Редактор В.Голышкина Техред И. Асталош Корректор Г.Решетник

Заказ 4620/32 Тираж 713 Подписное

ЦНИИПИ 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 рабочего и эталонного пучков установлен зеркальный модулятор, выполненный из двух равных секторов, один из которых прозрачен, а другой имеет двухстороннее зеркальное покрытие, а после модулятора установлены две симметричные оптические ветви, образующие рабочий и сравнительные каналы в месте установки кюветы, причем на выходе оптических ветвей установлены два фотоприемника, включенные дифференциально через блок вычитания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кендал А.И. Прикладная инфракрасная спектроскопия — Мир, М., 1970, с.262.

2. Патент Англии 9 1157086, кл. G 01 ) 3/08, опублик. 1969 (прототип).