Абсорбциометр

Союз Советских Социалистических Ресцблик(088.8) 43) Опубликовано 07.03,81. Бюллетень945) Дата опубликования описания 10.03.81(71) Заявител Мту1 фу ,Специальное конструкторское бюро инстит ра ристаллографии им. А. В. Шубникова АН ССРМЕТ 4) АБСО Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано для измерения малых (К10ся - ) показателей,поглощения твердых материалов,Известны устройства для измерения калориметрическим способом малых показателей оптического поглощения 1, 2, Недостатком данных устройств является большая погрешность измерения, связанная с измерением большого числа параметров.Наиболее близким техническим решением к заявляемому является абсорбциометр для измерения малых показателей Оптического поглощения, содержащий монохроматический источник с коллимированным излучением, вакуумную камеру с прозрачными окнами, в которой размещены держатели образца и эталона и компенсационная схема для измерения разности температур 13.Однако он позволяет измерять показатели поглощения только оптически изотропных и не вращающих плоскость поляризации материалов. При этом для получения значения К необходимо провести измерение мощности монохром атического источника, приращения температуры образца относительно образца сравнения (эталона) и тепловой постоянной времени образца, что значительно увеличивает время измерения. Погрешность измерения К при этом определяется суммарной погрешностью, вносимой измерением всех этих параметров.Целью изобретения является расшире ние функциональных возможностей и повышение точности измерений.Поставленная цель достигается тем, чтов абсорбциометре между держателями образца и эталона установлено устройство, 10 состоящее из двух идентичных диэлектрических зеркал и градуированного поглощающего оптического клина, причем устройство и держатели образца и эталона установлены так, что плоскость, проходя щая через луч, вышедший пз образца, илуч, отраженный от первого зеркала, ортогональна плоскости, проходящей через луч, падающий на второе зеркало, и луч, отраженный от него и попадающий на эталон, 20 прп этом угол падения луча на первое зеркало равен углу падения на второе и меньше значения угла Брюстера для материала зеркал.На чертеже представлена схема абсорб циометра.Он содержит монохроматический источник 1 с коллимированным излучением, вакуумную камеру 2 с прозрачными окнами, служащую для уменьшения теплоотдачи от 30 образцов, держатели с измеряемым образ 811121цом 3 и эталоном 4, компенсационную схему б для измерения разности их температур, регистрирующий прибор б. Причем между образцом и эталоном установлено устройство, состоящее из двух диэлектрических зеркал 7 и 8, изготовленных из одного и того же материала, и градуированного поглощающего оптического клина 9, выполненного из оптически изотроп ного материала.Измеряемый образец представляет собой цилиндр с плоскими полированными торцами. Эталон имеет одинаковую геометрию с измеряемым образцом и находится в идентичных с ним условиях теплоизоляции.Устройство позволяет провести измерения малых показателей поглощения путем выравнивания скоростей нагрева образца и эталона с помощью клина 9. При этом результат измерений не зависит от степени и преимущественного направления поляризации монохроматсичеокого источника, а также от оптической активности измеряемого образца. Измерения, как в ряде известных калори метрических устройств, происходят на линейном участке, т. е, когда приращение температуры образца, пропорционально времени воздействия источника излучения.Устройство работает следующим образом.Пучок с мощностью 1, от коллимированного монохроматического источника 1 через высокопрозрачное окно попадает в вакуумную измерительную камеру 2 и затем на измеряемый образец 3 длиной по.рядка нескольких см. Мощность излучения 1 поглощаемая образцом, при этом равна 15 20 35 40 45 50 1 - Я 12 1 с у огде 1 с - коэффициент отражения материала образца.Далее рабочий пучок последовательно отражается от зеркал 7 и 8 (зеркала прозрачны для падающего излучения), проходит через клин 9, конструктивно выполненный таким образом, что он представляет плоскопараллельную пластинку переменной толщины, входная и выходная поверхности которой перпендикулярны к направлению прохождения луча. Затем пучок попадает на эталон 4 с известным показате- лем поглощения К,. Независимость ослабления излучения, проходящего через устройство, от состояния поляризации и ее преимущественного направления в пучке достигается благодаря принятому взаимно 55 50 65 1 = 1 о - 1 о 1= 1 оКд,где д - длина образца;Кс 1 1.Соответственно мощность излучения 1пропущенная образцом, равна 5 25 30му расположению образца, эталона, зеркал и клина относительно источника монохроматического излучения. При этом ослабление интенсивности после зеркал составляет Я,(п,с) Л(п,сд), где К(п,ф) и 1 ср(п,ср) соответственно коэффициенты отражения для света, поляризованного в плоскости падения и перпендикулярно ей падающего под углом ср на диэлектрические зеркала 7 и 8 с показателем преломления и. Показатель поглощения материала эталона составляет 1 см- и измеряется на спектро, - фотометре. Поскольку измеряемые К не превышают 10 -ся-,то устройство должно ослаблять не меньше, чем в 10 раз. Поэтому отражающие элементы и угол падения на них подбираются так, чтобы они ослабляли излучение приблизительно на два ,порядка, а более точная подстройка осуществляется клином. За счет этого ослабляющее устройство не перегревается. Само измерение при этом заключается в следующем. В процессе нагрева, используя ослабитель 9, обеспечить одинаковую скорость нагрева образца и эталона, Тогда разность температур, регистрируемая устройством б, не будет меняться во времени. Измеряемый показатель поглощения рассчитывается по следующей формуле:К = ЯЯр-.1 с,сС 1 - 1 сэ эЯ где т - пропускание оптического клина; р и р э - соответственно плотности материала образца и эталона;С и С, - их удельные теплоемкости.При необходимости получения большего ослабления в устройство вводится четное количество попарно идентичных зеркал.Описываемое устройство не требует специального оборудования для измерения суммарной световой энергии, прошедшей через исследуемый кристалл.Кроме того, при измерении не требуется измерение параметров твплопередачи образца. Таким образом, за счет снижения количества параметров, подлежащих измерению, существенно сокращается время измерений и обработки информации.Формула изобретенияАбсорбциометр для измерения малых показателей оптического поглощения, содержащий монохроматический источник с коллимированным излучением, вакуумную камеру с прозрачными окнами, в которой размещены держатели образца и эталона и компенсационная схема для измерения разности их температур, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точнОсти измерений, между держателями образца л эталона установлено устройство, состояЗаказ 221/22НПО Поиск Изд.216 Тираж 915 Подписноесударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Тип. Харьк. фил. пред. Патент щее из двух идентичных диэлектрических зеркал и градуированного поглощающего оптического клина, причем устройство и держатели образца и эталона установлены так, что плоскость, проходящая через луч, вышедший из образца, и луч, отраженный от первого зеркала, ортогональна плоскости, проходящей через луч, падающий на второе зеркало, и луч, отраженный от него и попадающий на эталон, при этом угол падения луча на первое зеркало равен углу падения на второе и меньше значения угла Брюстера для материала зеркал. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. ЮШе Н, Н. Ое 1 еггп 1 па 11 оп о 1 1.оа Вц 11 с аЬзогр 11 оп соеп 1 с 1 еп 1. Арр 11 ед Ораз,5 к 11,4, 1972, р. 777.2. Р 1 ппож Э. А., К 1 сЬ Т, С. Рете 1 оргпеп 1 о 1 а Са 1 ог 1 гпе 1 г 1 с Мейод 1 ог МаЫпд РгесЫоп Ор 11 са 1 АЬзогр 11 оп Меавцгептеп 1 з. 10 Арр 11 ей Ор 11 сз, ч 12,5, 1973, р. 984 - 992. 3. 1 оЬпзоп О, С. Меазцге 1 пеп 1 о 1 1.ою АЬзогр 11 оп Соеп 1 с 1 еп 1 з 1 п Сгуз 1 а 1 з, Арр 11 ес 1 ОрЫсз, ч 12,9, 1973, р. 2192 - 2197.