устройство для оптической спектроскопии веществ

Формула изобретения

Устройство для оптической спектроскопии веществ, включающее источник оптического излучения, монохроматор указанного излучения в виде набора светофильтров, кювету для размещения исследуемого материала, фотоэлектрический преобразователь и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что указанная кювета имеет сферические зеркальные внутренние стенки и в указанное устройство дополнительно включены поляризационный фильтр оптического излучения, две призмы, расположенные в указанной кювете, поглотитель указанного излучения, размещенный после выхода последнего из указанной кюветы, поляризационные электроды, размещенные под и над указанной кюветой и соединенные с источником электрического напряжения, диафрагму, светофильтр, поляризационный фильтр рассеянного излучения и объектив указанного фотоэлектрического преобразователя, размещенные непосредственно перед указанным фотоэлектрическим преобразователем, соединенным с регистрирующим прибором, размещенные над указанной кюветой и закрепленные на оси перемещения указанного фотоэлектрического преобразователя, соединенной с двигателем перемещения указанного преобразователя посредством, например, ременной передачи, и датчиком угла поворота, соединенного с регистрирующим прибором, причем указанные кювета, призмы, поглотитель оптического излучения, поляризационные электроды, соединенные с источником электрического напряжения, диафрагма, светофильтр, поляризационный фильтр, объектив указанного фотоэлектрического преобразователя и указанный фотоэлектрический преобразователь помещены в термостат, снабженный датчиком температуры, соединенным с указанным регистрирующим прибором, и нагревательно-охлаждающим элементом, также соединенным с указанным регистрирующим прибором, который дополнительно содержит средства управления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области физической оптики, в частности к устройствам для исследования свойств веществ оптическими методами, и может быть использовано для оптической спектроскопии веществ, имеющих обусловленную их структурными особенностями анизотропию исследуемых свойств.

Известно устройство для оптической спектроскопии материалов [1], содержащее источник оптического излучения, монохроматор в виде набора светофильтров, кювету для размещения исследуемого материала, фотоэлектрический преобразователь, усилитель и регистрирующий прибор. Недостатками указанного устройства являются наличие фонового излучения, возникающего при взаимодействии оптического излучения с материалом кюветы, и невозможность измерения анизотропии спектральных и поляризационных характеристик исследуемых веществ, обусловленной их структурными особенностями.

Известно также устройство для оптической спектроскопии материалов [2], содержащее источник оптического излучения, монохроматор в виде набора светофильтров, кювету для размещения исследуемого материала, фотоэлектрический преобразователь, размещенный в центре заглушенного основания кюветы перпендикулярно к потоку оптического излучения и открытому краю кюветы, усилитель и регистрирующий прибор, которое выбрано в качестве прототипа данного изобретения. Недостатками указанного устройства также являются невозможность измерения анизотропии спектральных и поляризационных характеристик исследуемых веществ, обусловленной их структурными особенностями и отсутствие системы термостатирования исследуемого материала, что при наличии температурной зависимости исследуемых физических свойств изучаемых материалов делает невозможным получение объективных данных.

Целью данного изобретения является устранение указанных недостатков и создание устройства для оптической спектроскопии веществ, в том числе жидких, имеющих обусловленную структурными особенностями анизотропию исследуемых свойств и температурную зависимость указанных свойств.

Указанная цель достигается в предлагаемом устройстве для оптической спектроскопии веществ за счет того, что в известном устройстве для оптической спектроскопии материалов, включающем источник оптического излучения, монохроматор в виде набора светофильтров, кювету для размещения исследуемого материала, фотоэлектрический преобразователь и регистрирующий прибор, указанная кювета имеет сферические зеркальные внутренние стенки и в указанное устройство дополнительно включены поляризационный фильтр оптического излучения, две призмы, расположенные в указанной кювете, поглотитель указанного излучения, размещенный после выхода последнего из указанной кюветы, поляризационные электроды, размещенные под и над указанной кюветой и соединенные с источником электрического напряжения, диафрагму, светофильтр и поляризационный фильтр рассеянного излучения, объектив указанного фотоэлектрического преобразователя, размещенные непосредственно перед указанным фотоэлектрическим преобразователем, соединенным с регистрирующим прибором, размещенные над указанной кюветой и закрепленные на оси перемещения указанного фотоэлектрического преобразователя, соединенной с двигателем перемещения указанного преобразователя посредством, например, ременной передачи, и датчиком угла поворота, соединенного с регистрирующим прибором, причем указанные кювета, призмы, поглотитель оптического излучения, поляризационные электроды, соединенные с источником электрического напряжения, диафрагма, светофильтр, поляризационный фильтр, объектив указанного фотоэлектрического преобразователя и указанный фотоэлектрический преобразователь помещены в термостат, снабженный датчиком температуры, соединенным с указанным регистрирующим прибором, и нагревательно-охлаждающим элементом, также соединенным с указанным регистрирующим прибором, который дополнительно содержит средства управления.

Сущность заявляемого изобретения изложена в нижеследующем описании.

На чертеже представлено схематическое изображение предлагаемого устройства для оптической спектроскопии веществ, где

1 - кювета для размещения исследуемого вещества,

2 - призма а,

светофильтры оптического излучения,

3 - призма б,

4 - источник оптического излучения,

5 - светофильтры оптического излучения и поляризационный фильтр оптического излучения,

6 - поглотитель оптического излучения,

7 - светофильтр рассеянного излучения, поляризационный фильтр рассеянного излучения и объектив фотоэлектрического преобразователя,

8 - диафрагма рассеянного излучения,

9 - фотоэлектрический преобразователь,

10 - ось перемещения фотоэлектрического преобразователя,

11 - датчик угла поворота,

12 - регистрирующий прибор,

13 - источник электрического напряжения,

14 - верхний поляризационный электрод,

15 - нижний поляризационный электрод,

16 - двигатель,

17 - ременная передача,

18 - термостат

19 - нагревательно-охлаждающий элемент,

20 - датчик температуры.

Предлагаемое устройство для оптической спектроскопии веществ работает следующим образом. Поток оптического излучения от источника оптического излучения (4) проходит светофильтры оптического излучения, служащие в качестве монохроматора, поляризационный фильтр оптического излучения (5), попадает в термостат (18), где, проходя через призму а (2), отклоняется в область кюветы для размещения исследуемого вещества (1). Отклонившись еще раз в призме а, указанное излучение проходит через исследуемое вещество, порождая рассеянное излучение, несущее информацию об исследуемом веществе, и далее отклонившись дважды в призме 6 (3), попадает в поглотитель оптического излучения (6), что улучшает фоновые условия для регистрации несущего информацию рассеянного излучения. Последнее непосредственно и отразившись от зеркальных сферических стенок указанной кюветы, проходя через диафрагму (8), светофильтр рассеянного излучения, поляризационный фильтр рассеянного излучения и объектив фотоэлектрического преобразователя (7) попадает в фотоэлектрический преобразрватель (9), показания которого регистрируются регистрирующим прибором (12), на основании показаний которого делается заключение о свойствах исследуемого вещества. Для исследования анизотропии указанных свойств закрепленные на оси перемещения фотоэлектрического преобразователя (10) указанные диафрагма (8), светофильтр рассеянного излучения, поляризационный фильтр рассеянного излучения и объектив фотоэлектрического преобразователя (7) и фотоэлектрический преобразователь (9) перемещаются над исследуемым веществом с помощью двигателя (16) и ременной передачи (17), при этом датчик угла поворота (11), соединенный с регистрирующим прибором (12), указывает область исследуемого вещества, которой принадлежат найденные свойства. При исследовании поляризационных свойств указанного вещества необходимое электрическое напряжение подается на поляризационные электроды (14) и (15) от источника электрического напряжения (13). Для изучения температурной зависимости исследуемых свойств температура термостата (18) регулируется с помощью нагревательно-охлаждающего элемента (19), измеряется датчиком температуры (20) и заносится в регистрирующий прибор (12), который снабжен средствами управления для поддержания заданной температуры, например, на основе цепей обратной связи.

Основные функции предлагаемого устройство для оптической спектроскопии веществ были опробованы в Научном центре прикладных исследований Объединенного института ядерных исследований и таким образом работоспособность указанного устройства была подтверждена.

Литература

1. Шишловский А.А., в "Прикладная физическая оптика", М.: Физматгиз, 1961, с.822.

2. Стреляный В.П., Стреляная В.В. Патент RU 2030732 С1.