Пристрій для визначення оптичних характеристик світлорозсіювальних середовищ

Реферат: Пристрій для визначення оптичних характеристик світлорозсіювальних середовищ містить лазер, оптично спряжену з ним фотометричну головку, яка складається з еліпсоїда обертання з внутрішньою дзеркальною поверхнею та отворами, розташованими в площині падіння лазерного пучка, вісь якого поєднана з першим фокусом еліпсоїда обертання, приймачі випромінювання, перший з яких розташований в другому фокусі еліпсоїда обертання, другий розміщений на оптичній осі дзеркальної компоненти відбитого світла та оптично спряжений з еліпсоїдом через його вихідний отвір, а також третій, що встановлений в другому фокусі еліпсоїда обертання. В пристрої додатково встановлено фотометричну головку, яка складається з другого еліпсоїда обертання з внутрішньою дзеркальною поверхнею та отворами, розташованими в площині падіння лазерного пучка, вісь якого поєднана з першим фокусом другого еліпсоїда обертання, приймачі випромінювання, четвертий з яких розташований в другому фокусі другого еліпсоїда обертання, п'ятий - розміщений на оптичній осі колімованої компоненти пропущеного світла та оптично спряжений з другим еліпсоїдом через його вихідний отвір, а також шостий, що встановлений в другому фокусі другого еліпсоїда, причому система обробки інформації, яка складається з сигнального процесора, блока обробки, контролера та інтерфейсу, електрично з'єднана зі всіма шістьома приймачами випромінювання. UA 109237 U (12) UA 109237 U UA 109237 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі приладобудування, а саме оптичних пристроїв для вимірювання коефіцієнта дифузного відбиття та/або пропускання, а також колімованого відбиття та/або пропускання, і може бути використана для вимірювання оптичних коефіцієнтів будь-якого світлорозсіювального технічного зразка або біологічного середовища in vitro або in vivo. Відомий "Пристрій для визначення шорсткості поверхні", що містить лазер, фотометричну головку, яка складається з еліпсоїдального дзеркала, перший фокус якого розміщений на одній осі з падаючим променем, а вихідний отвір розміщений на осі дзеркальної компоненти відбитого світла, фотоприймачі, перший з яких встановлений у другому фокусі еліпсоїдального дзеркала, другий - встановлений на оптичній осі дзеркальної компоненти відбитого світла і оптично спряжений з вихідним отвором дзеркала, блок обробки інформації, електрично з'єднаний з першим та другим приймачами випромінювання [1]. Недоліком вказаного пристрою є недостатня точність контролю оптичних характеристик світлорозсіювального середовища, що пов'язана з засвіченням дифузною компонентою дзеркальної при відхиленні від площинності в області контролю. Найбільш близьким до заявленої корисної моделі є "Пристрій для визначення шорсткості поверхні", що містить лазер, фотометричну головку, яка складається з еліпсоїда обертання з внутрішньою дзеркальною поверхнею та отворами розташованими в площині падіння лазерного пучка, вісь якого поєднана з першим фокусом еліпсоїда, приймачі випромінювання, перший з яких розташований в другому фокусі еліпсоїда обертання, другий - розміщений на оптичній осі дзеркальної компоненти відбитого світла та оптично спряжений з еліпсоїдом через його вихідний отвір, а також третій, що встановлений в другому фокусі еліпсоїда, блок обробки інформації, електрично з'єднаний з фотоприймачами [2]. Недоліком вказаного пристрою є його обмежена функціональність. Дослідження світлорозсіювальних об'єктів може здійснюватись лише у відбитому світлі. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення пристрою для визначення оптичних характеристик світлорозсіювальних середовищ, підвищення точності контролю оптичних характеристик світлорозсіювальних середовищ, шляхом використання додаткової фотометричної головки у вигляді дзеркальної порожнини з поверхнею еліпсоїда обертання, а також додаткових приймачів випромінювання для реєстрації пропущеного колімованого та дифузного оптичного випромінювання. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для визначення оптичних характеристик світлорозсіювальних середовищ, що містить лазер, оптично спряжену з ним фотометричну головку, яка складається з еліпсоїда обертання з внутрішньою дзеркальною поверхнею та отворами, розташованими в площині падіння лазерного пучка, вісь якого поєднана з першим фокусом еліпсоїда обертання, приймачі випромінювання, перший з яких розташований в другому фокусі еліпсоїда обертання, другий - розміщений на оптичній осі дзеркальної компоненти відбитого світла та оптично спряжений з еліпсоїдом обертання через його вихідний отвір, а також третій, що встановлений в другому фокусі еліпсоїда, в якому, згідно з корисною моделлю, додатково встановлено фотометричну головку, яка складається з другого еліпсоїда обертання з внутрішньою дзеркальною поверхнею та отворами, розташованими в площині падіння лазерного пучка, вісь якого поєднана з першим фокусом другого еліпсоїда обертання, приймачі випромінювання, четвертий з яких розташований в другому фокусі другого еліпсоїда обертання, п'ятий - розміщений на оптичній осі колімованої компоненти пропущеного світла та оптично спряжений з другим еліпсоїдом обертання через його вихідний отвір, а також шостий, який встановлений в другому фокусі другого еліпсоїда обертання, систему обробки інформації, яка складається з сигнального процесора, блока обробки, контролера, інтерфейсу та електрично з'єднана зі всіма шістьома приймачами випромінювання. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де зображено структурно-функціональну схему пристрою для визначення оптичних характеристик світлорозсіювальних середовищ. Пристрій містить лазер 1, що спрямовує потік колімованого випромінювання, оптично спряжений з фотометричною головкою (ФГ) 2, до складу якої входить: вхідний отвір 3 та вихідний отвір 4. Перший приймач 6, другий приймач 7 і третій приймач 8 випромінювання (ПВ), з'єднані з сигнальним процесором (СП) 14 причому другий ПВ 7 встановлений на осі дзеркальної компоненти відбитого світла, що співпадає з віссю вихідного отвору 4, а перший ПВ 6 і третій ПВ 8 встановлені в другому фокусі (F 2) ФГ 2. Перший фокус (F1) ФГ 2 суміщений з оптичною віссю лазерного пучка і розташований в області досліджуваного об'єкта 5. Перший ПВ 6 який направлений чутливою поверхнею орієнтованою на вихідне вікно 4 для реєстрації дифузної компоненти відбитого випромінювання, а третій ПВ 8 встановлений у фокусі F2 першого еліпсоїда обертання так, аби на його чутливу поверхню потрапляло випромінювання 1 UA 109237 U 5 10 15 20 25 30 35 від дифузної компоненти об'ємного розсіювання назад. Світло, що проходить через досліджуваний об'єкт 5, потрапляє до додаткової фотометричної головки (ФГ) 9, котра містить вихідне вікно 13. Четвертий ПВ 12, п'ятий ПВ 11 і шостий ПВ 10 з'єднані з сигнальним процесором (СП) 14 причому п'ятий ПВ 11 встановлений на осі колімованої компоненти пропущеного світла, що співпадає з віссю отвору 13, а четвертий ПВ 12 і шостий ПВ 10 встановлені в другому фокусі (F'2) ФГ 9. Перший фокус (F'1) ФГ 9 суміщений з оптичною віссю лазерного пучка і розташований в області досліджуваного об'єкта 5. Четвертий ПВ 12 орієнтований чутливою поверхнею на вихідний отвір 13 для реєстрації дифузної компоненти пропущеного випромінювання, а шостий ПВ 10 встановлений у фокусі F' 2 другого еліпсоїда обертання так, аби на його чутливу поверхню потрапляло випромінювання від дифузної компоненти об'ємного розсіювання вперед. Блок обробки (БО) 15 разом з контролером 16 та інтерфейсом 17 формують дані для подальшого аналізу. Стрілками на кресленні позначено напрями поширення лазерного пучка і розсіяного випромінювання. Заявлений пристрій працює наступним чином. Оптичний потік від лазера 1 направляється у ФГ 2 через вхідний отвір 3 на досліджуваний об'єкт 5, який знаходиться в одній з фокальних площин (F1) першого еліпсоїда обертання. У результаті взаємодії оптичного випромінювання з поверхнями об'єкта, а також внаслідок внутрішнього об'ємного розсіювання в ньому, формується складний просторовий розподіл відбитого та пропущеного світла, що містить дзеркальну компоненту відбиття, колімовану компоненту пропускання, дифузну компоненту відбиття, дифузну компоненту пропускання, дифузну компоненту об'ємного розсіювання назад та дифузну компоненту об'ємного розсіювання вперед, що реєструються ПВ 7, 11, 6, 12, 8, 10 відповідно. Зареєстровані всіма ПВ сигнали надходять до СП 14, де обробляються і після підсилення та аналого-цифрового перетворення, передаються в БО 15. Потім результуючий сигнал за допомогою контролеру 16 формується на інтерфейсі 17 для подальшого аналізу. Для визначення оптичних характеристик об'єктів ключовими є коефіцієнти, які отримують з величин зареєстрованих сигналів. При цьому користуються положеннями фотометрії для одноелементних приймачів випромінювання. Заявлена корисна модель дозволяє з високою точністю контролю здійснювати вимірювання для технічних зразків розсіювальних середовищ у відбитому та пропущеному світлі, оптично непрозорих технічних зразків у відбитому світлі, біологічних зразків у відбитому та пропущеному світлі в умовах експерименту in vitro, та на живому організмі у відбитому світлі в умовах експерименту in vivo та in situ. Джерела інформації: 1. Патент Російської Федерації №2156437, МПК G01 В11/30 опубл. 20.09.2000. 2. Патент Російської Федерації №2180429, МПК G01 В11/30опубл. 10.03.2002. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 Пристрій для визначення оптичних характеристик світлорозсіювальних середовищ, що містить лазер, оптично спряжену з ним фотометричну головку, яка складається з еліпсоїда обертання з внутрішньою дзеркальною поверхнею та отворами, розташованими в площині падіння лазерного пучка, вісь якого поєднана з першим фокусом еліпсоїда обертання, приймачі випромінювання, перший з яких розташований в другому фокусі еліпсоїда обертання, другий розміщений на оптичній осі дзеркальної компоненти відбитого світла та оптично спряжений з еліпсоїдом через його вихідний отвір, а також третій, що встановлений в другому фокусі еліпсоїда обертання, який відрізняється тим, що додатково встановлено фотометричну головку, яка складається з другого еліпсоїда обертання з внутрішньою дзеркальною поверхнею та отворами, розташованими в площині падіння лазерного пучка, вісь якого поєднана з першим фокусом другого еліпсоїда обертання, приймачі випромінювання, четвертий з яких розташований в другому фокусі другого еліпсоїда обертання, п'ятий - розміщений на оптичній осі колімованої компоненти пропущеного світла та оптично спряжений з другим еліпсоїдом через його вихідний отвір, а також шостий, що встановлений в другому фокусі другого еліпсоїда, причому система обробки інформації, яка складається з сигнального процесора, блока обробки, контролера та інтерфейсу, електрично з'єднана зі всіма шістьома приймачами випромінювання. 2 UA 109237 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3