LT4876B
KRISTALO MODULIUOTOS ŠVIESOS ATSPINDŽIO IR SUGERTIES KOEFICIENTŲ MATAVIMO BŪDAS
A METHOD FOR MEASURING COEFFICIENTS OF REFLECTION AND ABSORBTION BY CRYSTALS OF MODULATED LIGHT
Referatas
[LT] Kristalo moduliuotos šviesos atspindžio ir sugerties koeficientų matavimo būdas priklauso optikos sričiai ir gali būti panaudotas diferencialinėje spektroskopijoje. Išradimo tikslas padidinti kristalo moduliuotos šviesos atspindžio ir sugerties koeficientų matavimo tikslumą. Tuo tikslu panaudojamas kristalo moduliuotos šviesos atspindžio ir sugerties koeficientų matavimo būdas, kuriame monochromatinė šviesa moduliuojama bangiškai ir pagal intensyvumą, komutuojama veidrodžių optine sistema, ko pasekoje gaunami signalai, proporcingi krintančios į bandinį ir praėjusios pro bandinį šviesos intensyvumas ir signalai, proporcingi bangiškai moduliuotiems krintančios į bandinį ir praėjusios pro bandinį šviesos intensyvumas. Visi signalai keturiais atminties elementais ir trimis keitikliais ir dviem diferenciniais stiprintuvais paverčiami signalais, proporcingais kristalo bangiškai moduliuotos šviesos atspindžio ir sugerties koeficientams.
[EN] The method of measurement coefficients of reflection and absorption by crystals of modulated light can be used in differential spectroscopy and concerns to optics. The purpose of the invention to increase accuracy of measurement of coefficients of reflection and absorption by crystals of modulated light. For this purpose the method of measurement of coefficients of reflection and absorption by crystals of light is used in which monochromatic light with modulated length of a wave and light with modulated intensity witched by optical mirror system, in result the signals proportional falling on a sample and past through a sample intensity of light and signals proportional to intensity of light with modulated length of a wave turn out. All signals by four elements of memory and three converters and two differential amplifiers will be transformed to signals, proportional to coefficients of reflection , and absorption by crystals of light with modulated length of a wave.
Aprašymas
[0001] Išradimas priklauso optikos sričiai ir gali būti panaudotas bangiškai moduliuotos šviesos kristalų atspindžio ir sugerties koeficientų spektro tiksliam matavimui.
[0002] Žinomas kristalo moduliuotos šviesos atspindžio ir sugerties koeficientų
[0003] matavimo būdas, pagrįstas nustatymu dydžių (gavimu spektro)
[0004]
[0005] A - bangos ilgis. (M. Welkovsky, R. Braunstein, A double bean single detector wavelength modulation spectrometer, Rev. Sci. Instrum., V. 43, No.3, p. 339-407
[0006] (1972)).
[0007] Tam monochromatoriaus sukurti du šviesos spinduliai paduodami į optinę sistemą, kurioje iš vieno spindulio gaunamas vienas dažniu co bangiškai moduliuotas krintantis į bandinį spindulys ir antras - dažniu a>i moduliuotas krintantis spindulys. Abu skirtingais laiko tarpais atsispindėję spinduliai nuo bandinio paviršiaus sukuria du atsispindėjusius spindulius: vienas atsispindėjęs spindulys yra dažniu co bangiškai moduliuotas, o antras yra dažniu a>i moduliuotas pagal šviesos intensyvumą. Visi keturi spinduliai paduodami į du fotoimtuvus, kurie prijungti prie sinchroninių stiprintuvų. Išėjusieji iš sinchroninių stiprintuvų du signalai dažnio co ir oą ir du signalai proporcingi dažnio co ir a>2 krintančių į bandinį šviesos intensyvumui sudalomi panaudojant elektromechaninius mazgus. Gautieji dalybos signalai dažnio co ir CO2 paduodami į registratorius.Šis kristalo moduliuotos šviesos atspindžio ir sugerties koeficiento matavimo būdas turi trūkumų. Matavimo tikslumą mažina dviejų fotoimtuvų, elektromechaninių mazgų ir kintančių laikui bėgant skirtingo dydžio signalų nevienalaikis matavimas.
[0008] Artimiausias siūlomam būdui yra kristalo moduliacinio šviesos atspindžio ir
[0009] sugerties koeficientų matavimo būdas, pagrįstas gavimu spektro
[0010]
[0011] A -bangos ilgis. (R. Zucca, Y. R. Shen, Wide range vvavelength modulation spectrometer, Applied Optics, V. 12, No. 6, p. 1293-1298 (1973)).
[0012] Jame monochromatoriaus sukurtas vienas šviesos spindulys, per bangos ilgio moduliatorių paduodamas į optinę sistemą, kurioje optinis perjungiklis suskirsto šviesos spindulį į krintantį ir atsispindėjusi nuo bandinio.Visi spinduliai patenka į fotoimtuvą ir stiprintuvus, iš kurių išeina signalas proporcingas atspindžio koeficiento pirmajai išvestinei pagal bangos ilgį
[0013]
padalintai iš atspindžio koeficiento R. Tokius signalus padeda sukurti grįžtamieji elektroninio ryšio grandinės tarp sinchroninių stiprintuvo išėjimo ir elektromechaninio bloko, kuris valdo monochromatoriaus įėjimo plyšio plotį. Kintant bangos ilgiui X plyšio plotis keičiamas taip, kad atspindžio koeficientas R( X) būtų pastovus.Šio matavimo būdo trūkumas tas, kad būtina panaudoti elektromechaninį bloką ir plyšį ekranuojančią fotometrinę diafragmą, kas duoda sistemines matavimo paklaidas. Išradimo tikslas - patobulinti bangiškai moduliuotos šviesos kristalų atspindžio koeficiento
ir sugerties koeficiento
[0014] matavimo būdą, padidinant matavimo tikslumą ir sutrumpinant matavimo laiką.
[0015] Minėtas tikslas pasiekiamas kristalo moduliuotos šviesos atspindžio ir sugerties koeficientų matavimo būdu, kuriame monochromatinė šviesa bangiškai moduliuojama ir registruojama. Papildomai moduliuojamas šviesos intensyvumas, o po to komutuojamas veidrodžių optinė sistema, ko pasekoie gaunami signalai, proporcingi
[0016]
kur Iq — krintančios į bandinį šviesos intensyvumas, Ia - atsispindėjusios nuo bandinio šviesos intensyvumas, X - bangos ilgis, ir perstačius veidrodžius komutuojant gaunami signalai, proporcingi
[0017] kurie keturiais atminties elementais ir trimis įtampų keitikliais paverčiami
[0018] signalais, proporcingais
[0019]
[0020] kurie diferenciniais stiprintuvais paverčiami į signalus proporcingus
[0021]
o perstačius veidrodžius paverčiami signalais, proporcingais
[0022] iš kurių registratoriumi gaunamas bangiškai moduliuotos šviesos kristalų
[0023] atspindžio koeficientas
[0024]
ir bangiškai moduliuotos šviesos kristalų sugerties koeficientas
[0025] Išradimas iliustruojamas brėžiniu, kur fig 1. pavaizduota bangiškai moduliuotos šviesos spektrometro blokinė schema.
[0026] Šviesos šaltinio ( 1) šviesa moduliuojama dažnio a>i optinio intensyvumo moduliatoriumi ( 2) ir paduodamas į monochromatorių ( 3), kuriame šviesa dažniu o) moduliuojama bangiškai su bangos ilgio moduliatoriumi ( 4), patenka į optinį komutatorių ( 5), kuris paeiliui komutuoja į fotoimtuvą ( 6) krintančią ir atsispindėjusią nuo bandinio ( 7) šviesą dažniu a)\. Fotoimtuvo ( 6) signalas susideda iš keturių skirtingų signalų: dažnio a>i signalo, proporcingo krintančios šviesos į bandinį ( 7) intensyvumui - lo ( X ), kur X - monochromatinės šviesos bangos ilgis; dažnio co signalo, proporcingo krintančios šviesos į bandini ( 7) intensyvumo pagal bangos ilgi X pirmajai
[0027] išvestinei
[0028]
dažnio ( Oi signalo, proporcingo atspindžio šviesos nuo tiriamojo bandinio ( 7) intensyvumui - Ia ( X ) ; dažnio co signalo, proporcingo atspindžio šviesos nuo tiriamojo bandinio ( 7) intensyvumo pagal bangos ilgį X pirmajai išvestinei -
Keturi signalai proporcingi
paduodami į sinchroninius stiprintuvus ( 8, 9), kuriems atraminius signalus sukuria signalų davikliai ( 11, 12). Sinchroniškai detektuoti signalai nuo sinchroninių stiprintuvų ( 8, 9) proporcingi
ir Ia ( X ) paduodami į atminties elementus ( 13, 15) atatinkamai. Sinchroniškai detektuoti signalai nuo sinchroninių stiprintuvų ( 8, 9) proporcingi
ir Io ( X ) paduodami į atminties elementus ( 14, 16) atatinkamai. Iš atminties elementų ( 13, 16) vienu metu išeinančius signalus sudalina įtampų dalybos keitikliai ( 17 - 19). Įtampų dalybos keitiklis ( 17) sudalina signalus išeinančius iš atminties elementų ( 13 ir 15). Įtampų dalybos keitiklio ( 17) išėjime gaunamas signalas yra proporcingas
Įtampų dalybos keitiklis ( 18) sudalina signalus išeinančius iš atminties elementų ( 14 ir 16). Įtampų dalybos keitiklio ( 18) išėjime gaunamas signalas, proporcingas
[0029] Įtampų dalybos keitiklis ( 19) sudalina signalus
[0030] išeinančius iš atminties elementu (15 ir 16). įtampu dalybos keitiklio (19) išėjime
[0031] gaunamas signalas, proporcingas bandinio šviesos atspindžio koeficientui
[0032]
[0033] Signalai iš įtampų dalybos keitiklių (17) ir (18) patenka į diferencinį stiprintuvą
[0034]
Signalas proporcingas
iš diferencinio stiprintuvo (12) išėjimo ir signalas proporcingas R{ X) iš įtampų dalybos keitiklio (19) išėjimo paduodami į dvikanalio registratoriaus (21) abiejų kanalų įėjimus. Norint su spektrometru matuoti bangiškai moduliuotos šviesos sugerties koeficiento
spektrą, optiniame komutatoriuje (5) veidrodžiai perstatomi taip, kad į fotoimtuvą (6) patektų krintanti ir praėjusi pro bandinį (7) šviesa dažniu (Q\. Tuomet fotoimtuvo (6) signalas susideda iš keturių skirtingų signalų: dažnio coi signalo, proporcingo krintančios šviesos į bandinį (7) intensyvumui I q ( X) kur X - monochromatinės šviesos bangos ilgis; dažnio <o signalo, proporcingo krintančios į bandinį (7) intensyvumo pagal bangos ilgį X pirmajai išvestinei
dažnio o>i signalo, proporcingo praėjusios šviesos pro bandinį (7) intensyvumui - 7(/l); dažnio o) signalo, proporcingo praėjusios šviesos pro bandinį (7) intensyvumui pagal bangos ilgį X pirmajai išvestinei
Keturi signalai proporcingi
paduodami į stiprintuvus (8, 9), kuriems atraminius signalus sukuria signalų davikliai (11, 12). Sinchroniškai detektuoti signalai nuo sinchroninių stiprintuvų (8, 9) proporcingi
paduodami atatinkamai į atminties elementus (13) ir (15). Sinchroniškai detektuoti signalai nuo sinchroninių stiprintuvų (8, 9) proporcingi
paduodami atatinkamai į atminties elementus (14) ir (16). Iš atminties elementų (13, 16) vienu metu išeinančius signalus sudalina įtampų dalybos keitikliai (17 - 19). Įtampų dalybos keitiklio (17) išėjime gaunamas signalas yra proporcingas
Įtampų dalybos keitiklis (18) sudalina signalus, išeinančius iš atminties elementų (14) ir (16). Įtampų dalybos keitiklio (18) išėjime gaunamas signalas, proporcingas
Signalai iš įtampų dalybos keitiklių (17) ir (18) patenka į diferencinį stiprintuvą (20), kurio išėjime gaunamas signalas, proporcingas
nepriklauso nuo A. Tuo atveju, kai matuojamojo spektro srityje R{ A) priklauso nuo A,
nustatomas iš dvikanaliame registratoriuje (21) nubrėžtų dviejų grafikų
Dydis
randamas sudauginus
tam pačiam A. Išradime pateiktas kristalo moduliuotos šviesos atspindžio koeficiento
paprasto atspindžio koeficiento R{ X ) ir moduliuotos šviesos sugerties koeficiento
spektrų matavimo būdas padidina matavimo tikslumą dėl sekančių priežaščių: 1. Signalai
reikalingi
[0035] nustatymui matuojami vienu metu ir todėl
[0036] 2. Matavimo metu nenaudojami elektromechaniniai blokai ir judančios diafragmos sukeliantys sistematines paklaidas. 3. Signalai proporcingi
> atfiltruojami nuofotoimtuvo (6) triukšmo signalų, nes naudojami sinchroniniai stiprintuvai (8, 9). 4. Kadangi spektrometre naudojamas tik vienas fotoimtuvas (6), tai išnyksta paklaidos, sąlygojamos fotoimtuvų jautrio kitimo laikui bėgant.
Apibrėžtis
Kristalo moduliuotos šviesos atspindžio ir sugerties koeficientų matavimo būdas,kuriame monochromatinė šviesa bangiškai moduliuojama, registruojama,besiskiriantis tuo, kad šviesos intensyvumą papildomai moduliuoja, o po to komutuoja veidrodžių optine sistema, ko pasekoje gauna signalus, proporcingus
kur / o - krintančios į bandinį šviesos intensyvumas,la - atsispindėjusios nuo bandinio šviesos intensyvumas,X - bangos ilgis.ir komutavus perstačius veidrodžius, gauna signalus, proporcingus
kur Io - krintančios į bandinį šviesos intensyvumas,Ia - atsispindėjusios nuo bandinio šviesos intensyvumas,/- praėjusios pro / storio bandinį šviesos intensyvumas,X - bangos ilgis,kuriuos keturiais atminties elementais ir trimis įtampų keitikliais paverčia signalais,proporcingais
kur 1 - praėjusios pro / storio bandinį šviesos intensyvumas,Io - krintančios į bandinį šviesos intensyvumas,X - bangos ilgis,kurie diferenciniais stiprintuvais paverčiami į signalus
o perstačius veidrodžius paverčiami signalais, proporcingais
kur K - bandinio šviesos sugerties koeficientas,Io - krintančios į bandinį šviesos intensyvumas,I- praėjusios pro / storio bandinį šviesos intensyvumas,X - bangos ilgis,iš kurių registratoriumi gauna kristalo bangiškai moduliuotos šviesos atspindžiokoeficientą
ir kristalo bangiškai moduliuotos šviesos sugerties koeficientą
Kristalo moduliuotos šviesos atspindžio ir sugerties koeficientų matavimo būdas,kuriame monochromatinė šviesa bangiškai moduliuojama, registruojama,besiskiriantis tuo, kad šviesos intensyvumą papildomai moduliuoja, o po to komutuoja veidrodžių optine sistema, ko pasekoje gauna signalus, proporcingus
kur / o - krintančios į bandinį šviesos intensyvumas,la - atsispindėjusios nuo bandinio šviesos intensyvumas,X - bangos ilgis.ir komutavus perstačius veidrodžius, gauna signalus, proporcingus
kur Io - krintančios į bandinį šviesos intensyvumas,Ia - atsispindėjusios nuo bandinio šviesos intensyvumas,/- praėjusios pro / storio bandinį šviesos intensyvumas,X - bangos ilgis,kuriuos keturiais atminties elementais ir trimis įtampų keitikliais paverčia signalais,proporcingais
kur 1 - praėjusios pro / storio bandinį šviesos intensyvumas,Io - krintančios į bandinį šviesos intensyvumas,X - bangos ilgis,kurie diferenciniais stiprintuvais paverčiami į signalus
o perstačius veidrodžius paverčiami signalais, proporcingais
kur K - bandinio šviesos sugerties koeficientas,Io - krintančios į bandinį šviesos intensyvumas,I- praėjusios pro / storio bandinį šviesos intensyvumas,I- praėjusios pro / storio bandinį šviesos intensyvumas,X - bangos ilgis,iš kurių registratoriumi gauna kristalo bangiškai moduliuotos šviesos atspindžiokoeficientą
ir kristalo bangiškai moduliuotos šviesos sugerties koeficientą
Brėžiniai