Устройство для измерения коэффициентов отражения металлов и сплавов в жидком состоянии

(57) й госуда чес ния фицие плаво рокой конце ности апсе апс 1 1 есгапсе Ьеаш - зпрЛар.Л. ой 8, 1549 ет мер ми 1 есгапсе оЕ 1-Те а 11 оуз. У 10,оенн ычитания рации ветов и осуществлением о Применен кварцевый входными. оптически сочлененный выходи окном фотоприемник ления которого рег чески с помощью сп ния приемно-регист 1 ил. с двум жестнами входнымент уси)м торцом а, коэффи улируется ециальног рирующеи автомати выполнеистемы,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) А.Мог 1 гап 1. КеЕ 1 есМаче 1 епНГЬ-Мос 1 о 1 аГей НеГМеазцгешепгз Ьу а доиЬ 1 е1 е Йеге 1 гог - зузгеш.Арр 1. РЬуз., 1976, 15 1 В1553.П.М.Тгоггег ега 1. Не1 рпЫ Га-Те, 1 п-Те апс 1РЬуз.-Кеч В, 1978, ч.14004-4017. УСТРОЙСТВО ДЛЯНТА ОТРАЖЕНИЯМ ОВ КОМ СОСТОЯНИИИзобретение относится к оптим измерениям; именно к измереспектральных зависимостей коэфнта отражения металлических расв в сверхвысоком вакууме, в шиобласти температур, частот и нтраций. С целью повышения точизмерений в устройстве применямодуляция лучей опорного и изельного .каналов разными частота- последующим разделением их настыми логарифмическими усилителямиИзобретение относится к области оптических измерений и предназначено для измерения коэффициента отражения металлических расплавов в сверхвысо 5 ком вакууме в широкой области частот, температур и концентраций.Целью изобретения является повышение точности измерений.На чертеже представлена скема уст ройства .ля 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 45 О от горизон тали, модулятор 5, диск которогооустановлен под углом 45 к оптическим осям каналов и выполнен с прорезями по двум окружностям радиусов Ки К, 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, другой 30 конец которого имеет два входных ок" на, 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 поверх 50 ности) канал.При проведении измерений свет от источника 1 излучения с оптической системой попадает на входную щель монохроматора 2, Из выходной щели моно- хроматический луч света, пройдя формирующую диафрагму 3,. светоделителем 4 расщепляется в вертикальной плоскости на два луча. Угол отклонения от горизонтали каждого луча составляет 0 и определяется конструкцией призмы В нашем случае он равено45 . Пройдя модулятор 5, промодулированные разными частотами лучи опорного и информационного каналов, отразившись соответственно от плоского зеркала 6 и исследуемой или эталонной поверхности, смешавшись в кварцевом световоде 9, попадают на фото- катод фотоприемника - электронного умножителя (ФЭУ). Попадание на однуи ту же площадь катода ФЭУ лучей опорного и информационного каналов рМеет важное значение, так как изменениесигнала в опорном канале вызывает пропорциональное изменение сигнала в информационном канале и, наоборот, что устраняет влияния нестабильностиФ 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 блок12 автбматического удержания баланса, включающий цифровую схему, выполненную на базе аналого-цифрового преобразователя, управляемого с помощью реверсионного счетчика, алгоритм работы которого определяется величинойсигнала 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 течениекороткого промежутка времени (00 1383167200 мс) автоматически увеличивает или уменьшает анодное напряжение ФЭУ и тем самым позволяет разностный, а следовательно, и опорный сигналы под держивать неизменными с высокой точностью во всей области исследуемого спектра.Поступив на вход интегратора 18, опорный и информационный сигналы ин 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, 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 синхронного 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-Ъженных сначалаот 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 коэййициента 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 части. спектральной установки, о высокой идентичности спектральных характеристик оптических частей, которая определяет основные погрешности йотометрической 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; ис 55 пользование в качестве эталона жидкой ртути в рабочей кювете 8- делает кана,лы абсолютно идентичными. Формула изобретения Устройство для измерения коэфйициентов 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 приемно- регистрирующую 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 К, и В, 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 К кювета с образцом оптически связана с фотоприемником через второе входное окно световода, а со светоделителем - через отверстие в диске модулятора на окружности с радиусом К, 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 приемно- усилительным 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.КалеТехред А.Кравчук Редактор А. Ворс оррект тяга аказ 12863 одписно лиграфичес приятие, г. Ужгород, ул. Проект изнодствен 8 Тираж. 847 ПВНИИПИ Государственного комитета СССРпо. делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5