Пристрій для визначення оптичних характеристик об’єктів

Реферат: UA 98811 U UA 98811 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до оптичних пристроїв для вимірювання дифузного та колімованого оптичного випромінювання, відбитого, а також пропущеного об'єктом, і може бути використана для дослідження характеристик прозорих, мутних та непрозорих технічних середовищ, а також 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. Відомий дозиметр оптичного випромінювання (Патент України №61635 "Дозиметр оптичного випромінювання", МПК G01 N21/47, 21/55, від 17.11.2003), що містить фотометричну головку, що оптично з'єднана з джерелом оптичного випромінювання, її електрична система з'єднана з контрольно-вимірювальною системою, а приймач оптичного випромінювання - з реєструючою апаратурою, внутрішня поверхня фотометричної головки є дзеркальною порожниною з поверхнею еліпсоїда обертання, одна з його фокальних площин є площиною контакту з досліджуваною поверхнею, а в другій - розміщується приймач оптичного випромінювання, причому джерело оптичного випромінювання направляє світловий потік на досліджувану поверхню за допомогою плоского дзеркала, що розміщене в середині еліпсоїда обертання і поєднане з джерелом випромінювання за допомогою оптичного елемента. Недоліком вказаного пристрою є його функціональна обмеженість, що полягає у дослідженні об'єктів лише у відбитому світлі, а також суттєві втрати корисного сигналу внаслідок екранування на плоскому дзеркалі та оптичному елементі, що розміщені всередині фотометричної головки. Найбільш близьким за технічною суттю до корисної моделі, що заявляється, є дозиметр оптичного випромінювання (Патент України № 45894 "Дозиметр оптичного випромінювання", МПК G01 N21/47, 21/55, від 25.11.2009), що містить систему формування оптичного випромінювання, фотометричну головку, внутрішня поверхня якої є дзеркальною порожниною з поверхнею еліпсоїда обертання, одна з його фокальних площин є площиною контакту з досліджуваною поверхнею, а в другій - розміщено приймач оптичного випромінювання, з'єднаний з контрольно-вимірювальною системою, та дзеркало, причому дзеркало виконано з поверхнею криволінійного профілю і розташовано на боковій поверхні еліпсоїда обертання на одній осі з вхідним вікном фотометричної головки і системою формування оптичного випромінювання. Недоліками зазначеного пристрою є відсутність можливості проведення аналізу у пропущеному світлі, що не дозволяє здійснювати дослідження оптично мутних та оптично прозорих об'єктів, а також неможливість оцінки колімованої складової оптичного потоку. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення пристрою для дозиметрії оптичного випромінювання шляхом встановлення додаткової фотометричної системи у вигляді дзеркальної порожнини з поверхнею еліпсоїда обертання, а також додаткових фотоприймачів для реєстрації колімованого відбитого та колімованого пропущеного оптичного випромінювання. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для визначення оптичних характеристик об'єктів, що містить блок джерела випромінювання, фотометричну головку, внутрішня поверхня якої є дзеркальною порожниною з поверхнею еліпсоїда обертання, ортогонально зрізаного по фокальних площинах, котрий на боковій поверхні містить дзеркало, що розташоване на одній осі з вхідним вікном фотометричної головки і блоком джерела випромінювання, одна з його фокальних площин є площиною контакту з досліджуваним зразком, а в другій - розміщено координатний приймач випромінювання, котрий з'єднується з контрольно-вимірювальною системою, новим є те, що встановлено додаткову фотометричну систему у вигляді дзеркальної порожнини з поверхнею еліпсоїда обертання, усіченого ортогонально по фокальних площинах, котра містить вихідне вікно, розташоване симетрично вхідному вікну фотометричної головки, причому одна з фокальних площин фотометричної головки і додаткової фотометричної системи є площиною контакту з досліджуваною поверхнею, а друга - за допомогою відповідних оптичних систем проектується на координатні приймачі оптичного випромінювання, а також додаткові приймачі оптичного випромінювання, з'єднані з контрольно-вимірювальною системою, котрі призначені для реєстрації колімованого відбитого та колімованого пропущеного об'єктом оптичного випромінювання. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на Фіг. 1 зображено структурнофункціональну схему пристрою для визначення оптичних характеристик об'єктів, а на Фіг. 2 схему розташування діафрагми для реєстрації колімованого пропущеного випромінювання. Блок джерела випромінювання (БДВ) 1, що може формувати монохроматичне або немонохроматичне колімоване випромінювання, оптично спряжений з фотометричною головкою (ФГ) 2, до складу якої входять два дзеркала: дзеркало 4 та дзеркало з поверхнею еліпсоїда обертання 6, причому БДВ 1 розташований на одній оптичній осі з вхідним вікном 3 та 1 UA 98811 U 5 10 15 20 25 30 дзеркалом 4. Оптична система (ОС) 7 разом з координатним приймачем випромінювання (КПВ) 8 та приймачем випромінювання (ПВ) 9 з'єднані з сигнальним процесором (СП) 16. Світло, що проходить через досліджуваний зразок 5, потрапляє до додаткової фотометричної системи (ФС) 10, котра містить дзеркало з поверхнею еліпсоїда обертання 11 з вихідним вікном 14. Оптична система 12 разом з координатним приймачем випромінювання (КПВ) 13 та приймачем випромінювання (ПВ) 15 також з'єднані з СП 16. Блок обробки (БО) 17 разом з контролером 18 та інтерфейсом 19 формують дані для подальшого аналізу. Запропонований пристрій працює у такій послідовності. Оптичний потік від БДВ 1 направляють у ФГ 2 через вхідне вікно 3 і за допомогою дзеркала 4 спрямовують на досліджуваний зразок 5, який знаходиться в одній з фокальних площин еліпсоїдального дзеркала 6. Профіль дзеркала 4 може бути плоским або криволінійним, в залежності від моделі поширення оптичного випромінювання в об'єкті, що застосовується при визначенні його оптичних характеристик. У результаті поширення оптичного випромінювання в об'єкті, в залежності від його оптичних характеристик (співвідношення параметрів поглинання, заломлення та розсіювання), на поверхні об'єкту дослідження буде спостерігатись певний просторовий розподіл випромінювання (пляма розсіювання) як у відбитому світлі, так і у пропущеному світлі. Відбите (дифузно розсіяне назад) світло безпосередньо, в межах апертури другої фокальної площини еліпсоїдального дзеркала 6, або в результаті відбиття від його стінок, за межами цієї апертури, за допомогою ОС 7 проектується на КПВ 8. При цьому колімована частина відбитого випромінювання реєструється ПВ 9. Пропущене (дифузно розсіяне вперед) світло, аналогічно ФГ 2, проектується за допомогою ОС 12 на приймальну площину КПВ 13 у ФС 10. Колімована частина пропущеного світла, виділяється за допомогою діафрагми 20 (Фіг. 2), проходить через вихідне вікно 14 та реєструється ПВ 15. Зареєстровані КПВ 8, КПВ 13, ПВ 9 та ПВ 15 сигнали надходять до СП 16, де, після підсилення та аналогоцифрового перетворення, передаються в БО 17. Потім результуючий сигнал за допомогою контролеру 18 формується на інтерфейсі 19 для подальшого аналізу. Для визначення оптичних характеристик об'єктів ключовими є коефіцієнти, котрі отримують з величин зареєстрованих сигналів. При цьому користуються положеннями фотометрії для одноелементних та багатоелементних приймачів випромінювання. Запропоноване технічне рішення дозволяє здійснювати вимірювання для технічних зразків оптично прозорих та мутних середовищ у відбитому і експерименту in vitro, та на живому організмі у відбитому світлі в умовах експерименту in vivo та in situ. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 Пристрій для визначення оптичних характеристик об'єктів, що містить блок джерела випромінювання, фотометричну головку, внутрішня поверхня якої являє собою дзеркальну порожнину з поверхнею еліпсоїда обертання, ортогонально зрізаного по фокальних площинах, котрий на боковій поверхні містить дзеркало, що розташоване на одній осі з вхідним вікном фотометричної головки і блоком джерела випромінювання, одна з його фокальних площин є площиною контакту з досліджуваним зразком, а в другій розміщено координатний приймач випромінювання, котрий з'єднується з контрольно-вимірювальною системою, який відрізняється тим, що встановлено додаткову фотометричну систему у вигляді дзеркальної порожнини з поверхнею еліпсоїда обертання, зрізаного ортогонально по фокальних площинах, котра містить вихідне вікно, розташоване симетрично вхідному вікну фотометричної головки, причому одна з фокальних площин фотометричної головки і додаткової фотометричної системи є площиною контакту з досліджуваною поверхнею, а друга - за допомогою відповідних оптичних систем проектується на координатні приймачі оптичного випромінювання, а також додаткові приймачі оптичного випромінювання, з'єднані з контрольно-вимірювальною системою. 2 UA 98811 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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