Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [11] 12 13 14 15 16 17 18 19 20

наблюдаемого пучка и любым его лучом не должен превышать 5 .

4.0/Дифф. Образец освещается пучком, ось которого составляет с нормалью к образцу угол не более 10°. Отраженный поток собирается с помощью интегрирующей сферы. Угол между осью освещающего пучка и любым его лучом не должен превышать 5°. Интегрирующая сфера может иметь любой диаметр при условии, что суммарная площадь отверстий не превышает 10% внутренней отражающей поверхности сферы.

Перечисленные условия освещения и наблюдения схематически представлены на рис. 32. Для условий Дифф./О и 0/Дифф. прямой отраженный поток мог бы до некоторой степени нарушить условие диффузности освещения или наблюдения, поэтому в интегрирующей сфере между образцом и освещаемой или наблюдаемой частью стенки сферы размещается экран, уменьшающий возможность попадания на образец или стенку прямогоотраженного света.


о/Лит Диднр/о

Рис. 32. Схема, иллюстрирующая четыре вида освещения и наблюдения, стандартизированные МКО для измерения коэффициента отражения

Приемниками излучения в приборах фотоэлектрического типа являются фотоэлементы. Для измерения цветовых характеристик в системе XYZ фотоэлементы должны отвечать специальным требованиям (их спектральная чувствительность должна соответствовать "кривым сложения" цветов). Необходимость этих требований объясняется следующим образом.

Величина тока, возникающего на фотоэлементе при попадании на него светового потока, отраженного от образца, определяется зависимостью

7 ВО

/ = с / <Pw(X)P(XK(X)tA, (5.1)

где С - постоянная; <PW(X) - мощность излучения монохроматических лучей в спектре стандартного источника света; р(Х) - коэффициент отражения измеряемого образца; i£(A) - спектральная чувствительность приемника излучения.

Спектральная чувствительность фотоэлемента представляет собой функцию от длины волны, пропорциональную величине фототока, возникающего в цепи фотоэлемента при падении на него монохроматических излучений с постоянной мощностью.

Из сопоставления формулы (5.1) с формулами (3.6), определяющими координаты цвета, следует, что в случае соответствия криных спектральной чувствительности фотоэлементов "кривым сложения" х (Л), у (X), z (X), величины фототока фотоэлементов будут пропорциональны координатам цвета. Изготовить фотоэлементы с требуемой спектральной чувствительностью невозможно, поэтому для этой цели используют специальные светофильтры, корригирующие чувствительность фотоэлементов и обеспечивающие воспроизведение в комбинации с фотоэлементами кривых x{\),y{X),z(X).

Особые трудности связаны С воспроизведением кривой *(Х), имеющей два максимума. В связи с этим в некоторых колориметрах и компараторах вместо кривой х (X) воспроизводится некоторая кривая хн (X), определяемая соотношением

Рис. 33 . Кривые сложения х (X), У (X), z (X) Международной колориметрической системы и кривая *н() (пунктирная линия)


Длина Волны, я" 71



*н (X) - 0,833л (X) + 0,333.)(Л) -0,167г(Х). (5.2)

Постоянные коэффициенты в этом соотношении подобра-1 ны таким образом, чтобы получить кривую с одним максимумом, удобную для воспроизведения (рис. 33).

1. СПЕКТРОФОТОМЕТРЫ

Спектрофотометры предназначены для измерения коэффициентов пропускания, оптической плотности прозрачных и мутных сред и коэффициентов диффузного отражения свето-рассеивающих веществ.

В СССР выпускаются спектрофотометры СФ-10 СФ-14 СФ-18,СФ-26.

Спектрофотометры СФ-10, СФ-14, СФ-18 являются объективными регистрирующими приборами, позволяющими измерять коэффициенты пропускания, оптическую плотность и коэффициенты отражения в пределах видимого участка спектра. Измерение производится в автоматическом режиме, в результате чего на бланке записывается соответствующая кривая.

Спектрофотометр состоит из двух основных частей - спектральной и фотометрической. В спектральной части прибора происходит разложение белого света на спектральные монохроматические лучи, а в фотометрической - измерение коэффициентов отражения или пропускания монохроматических лучей от исследуемого образца или раствора, а также оптической плотности. Схема спектрофотометра СФ-14 представлена на рис. 34. Принцип действия прибора

следующий.


п, л, к, Щ, Л и 1-j-Рис. 34. Схема автоматического спектрофотометра СФ-14 72

Излучение источника света И собирается с помощью кон-денсорной линзы Л на входную щель коллиматора Кх. Из лннзы Л1 выходит пучок параллельных лучей, который, пройдя призму Пх, разлагается на монохроматические лучн. Эти лучи, пройдя линзу Л2, образуют в ее фокальной плоскости спектр. Выходная щель Щ2 располагается в фокальной плоскости объектива Л2 и выделяет из спектра узкую полоску монохроматического излучения. Щель Щ2 образована зеркалом 3 и ножом Я, которые монтируются на передвижном столике С. Благодаря передвижению щепиЩ2 обеспечивается выделение из спектра монохроматических лучей с длиной волны от 400 до 700 нм.

Для получения более чистых монохроматических лучей с помощью линзы Л3 и Л„, призмы П2 и щели Щ3 производится повторная монохроматизация выделенного участка спектра.

По выходе из монохроматора пучок света вступает во вторую (фотометрическую) часть прибора. Пучок монохроматического света проходит через линзу Л5, затем призму Рошона Rt. Призма Рошона Rj разделяет монохроматический пучок на два плоскополяризованных пучка, один из которых отклоняется в сторону и поглощается стенками прибора, а второй проходит через призму R i и падает на призму Волластона W. Плоскость поляризации пучка лучей призмой Ri меняется при повороте этой призмы вокруг оптической оси.

Призма W разлагает поляризованный свет на два пучка, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях и отклоняющихся на небольшой угол. Затем эти пучки проходят через полулинзы Лй, установленные внутри модулятора М, отклоняются призмами П3 вниз на угол 90 и падают на измеряемый образец и белую эталонную пластинку. Отразившись от них, пучки света падают на внутреннюю поверхность интегрирующего шара Ш и после многократного отражения внутри него попадают через выходное окно в боковой части шара на фотоэлемент, вызывая в нем фото-ток.

Конструкция модулятора и скорость его вращения выбраны таким образом, что световой поток прерывается с частотой 50 Гц. Пучки света, попадающие на линзы Ль, поочередно перекрываются вращающимся модулятором так, что интенсивность света в каждом пучке изменяется по трапецеидальной форме и началу открытия одного пучка соответствует начало закрытия другого.

Если интенсивность обоих пучков света, попеременно падающих на фотоэлемент, одинакова, освещение фотоэлемента F будет постоянным. Если же измеряемый образец поглощает энергию одного из пучков, фотоэлемент



будет воспринимать мерцание с частотой, соответствующей скорости вращения модулятора. Переменная составляющая фототока усиливается усилителем У и подается на ротор реверсивного мотора Мх, вызывая его вращение. С помощью редуктора Pt и кулачка Я-, вращение реверсивного мотора вызывает поворот призмы R ]. С поворотом этой призмы изменяется интенсивность световых потоков, падающих на эталон и образец. Реверсивный мотор вращается до тех пор, пока вызванное его вращением изменение положения призмы R1 не уничтожит переменную составляющую освещенности фотоэлемента. Такое состояние наступает тогда, когда разность потоков света, отраженных от образца и эталона, становится ранной нулю. С помощью другого редуктора Р2 вращение мотора Мх передается на перо П, перемещающееся вдоль барабана Б, Положение призмы и пера в момент компенсации однозначно определяется отношением отраженных световых потоков и является мерой этого отношения, а на бланке, закрепленном на барабане Б, регистрируется значение коэффициента отражения образца при выделенной длине волны.

С помощью редуктора Рз и кулачка К2 мотор М2 перемещает среднюю щель Щ2, изменяя длину волны света, выходящего из монохроматора. В фотометрической части прибора происходит измерение коэффициента отражения при новой длине волны. При этом барабан Б поворачивается вокруг своей оси и передвигает закрепленный на нем бланк так, что положение пера на шкале длин волн всегда соответствует длине волны, пропускаемой монохроматором. Таким образом, на бланке автоматически записывается кривая спектрального отражения.

В отличие от спектрофотометра СФ-14 в спектрофотометре СФ-18 для повышения точности измерения темных образцов предусмотрена растяжка на всю шкалу четырех участков шкалы коэффициентов пропускания и отражения, а также шкалы оптической платности.

Спектрофотометр СФ-26 относится к числу нерегистрирую-щих приборов, предназначенных для измерения только коэффициента пропускания жидких и твердых веществ в области спектра 186-1100 нм.

В последние годы на основе спектрофотометров созданы приборы, производящие непосредственное определение для измеряемых растворов и образцов характеристик цвета в системе МКО. Такие приборы получили название спектро-колориметров. Они включают оптическую часть спектрофотометров и микроЭВМ. Одновременно с измерением спектральных коэффициентов пропускания или отражения в оптической части прибора с помощью микроЭВМ в автоматическом режиме производится расчет координат цвета

и цветности измеряемых образцов. К числу таких приборов относятся спектроколориметры *Тадуга-2,г (СССР), ДМС-25 и ДМС-26 фирмы "Оптон" (ФРГ), СС-1 фирмы "Тосиба" (Япония).

Спектроколориметр "Радуга-2" предназначен для измерения коэффициентов отражения и пропускания образцов при 26 длинах волн (через интервалы в 13 нм) в Видимой области спектра и для определения координат цвета и цветности при источниках света А, С, Дъь в системе XYZ. Прибор позволяет также определять колориметрические показатели цветовой тон, насыщенность, светлоту и общее цветовое различие в системе CIEL*a*b*. Принцип действия прибора основан на измерении коэффициентов отражения илн пропускания измеряемых образцов при 26 длинах волн с последующей обработкой результатов измерений по специальным программам с помощью микроЭВМ.

Принципиальная оптическая схема прибора "Радуга-2" приведена на рис. 35.

Световой поток от источника света /, помещенного в фотометрическом шаре 2t попадает на белый эталон 3 и измеряемый образец 4. Конструкция фотометрического шара обеспечивает освещение образца и эталона рассеянным светом и наблюдение под углом 8° и позволяет исключать или учитывать зеркальную состанляющую при помощи специальной заглушки 5.

Световые потоки, отраженные от образца и эталона под углом 8 к нормали, с помощью зеркал 6 направляются на диафрагмы 7, проходят через объективы 8, отражаются




0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [11] 12 13 14 15 16 17 18 19 20



0.0006