Спосіб створення імітатора маси 1м2 і вологості речовини

Реферат: 2 Спосіб створення імітатора маси 1 м і вологості речовини для метрологічного забезпечення інфрачервоних (ІЧ) аналізаторів, який полягає у тому, що вводять у желатин наповнювач, наносять отриману суміш на підкладку, висушують отриманий зразок до твердіння суміші. У желатин вводять мікрокристали галогеніду, наприклад срібла, впливають на суміш дозованим випромінюванням, обробляють хімічним розчином до здобуття сумішшю в ІЧ діапазоні оптичної 2 густини, яка відповідає оптичній густині матеріалу з деякою масою 1м і вологістю речовини на довжинах хвиль, де є їх вибіркове поглинання водою. UA 73354 U (54) СПОСІБ СТВОРЕННЯ ІМІТАТОРА МАСИ 1М І ВОЛОГОСТІ РЕЧОВИНИ UA 73354 U UA 73354 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області вимірювання інтенсивності інфрачервоних (ІЧ) 2 променів і її можна використати для створення імітаторів маси 1 м і вологості речовини для метрологічного забезпечення ІЧ аналізаторів. Відомий спосіб створення імітаторів, наприклад, вологості речовини для метрологічного забезпечення ІЧ аналізаторів (вологомірів), який полягає у тому, що обробляють кольорове скло (наприклад ЖС 18), до товщини, яка забезпечує оптичну густину на довжинах хвиль ІЧ діапазону, де є поглинання водою, із значенням, яке відповідає поглинанню хвиль ІЧ діапазону вологим матеріалом і таким чином відтворює вологість речовини [1]. Однак такий спосіб створення імітаторів вологості речовини може забезпечити поглинання 14 випромінювання для відтворення тільки одного значення вологості речовини в діапазоні приблизно 5-7 % абсолютної вологості. Для відтворення інших значень вологості, в діапазоні від 2 до 20 % абсолютної вологості, де в основному потрібно вимірювати вологість речовини, товщина скла або тонка, менше 1 мм, або товста, більше 30 мм і їх конструктивно неможливо використати у вологомірі. Крім того, цей спосіб непридатний для створення імітаторів маси речовини, оскільки в інфрачервоному діапазоні для кольорових стекол відсутні хвилі поглинання, які б відтворювали оптичну густину маси речовин. Відомий спосіб створення імітатора вологості речовини, який полягає у тому, що простір між двома платівками, які виготовлені із скла, наповнюють рідиною в якій є вода, або речовина з групою ОН [2] і герметично заклеюють. Змінюючи концентрацію води в рідині, або речовини з групою ОН змінюють оптичну густину імітатора в ІЧ діапазоні, де є поглинання випромінювання водою, відтворюючи декілька значень вологості у діапазоні, у якому проводиться вимірювання. Однак такий спосіб не може бути використаний для виготовлення імітаторів вологості речовини, у зв'язку з тим, що при зміні температури, або навколишнього тиску платівки деформуються, змінюється розмір простору між ними і, відповідно, змінюється оптична густина імітатора. Крім того важко відтворити однакові значення оптичної густини імітатора, оскільки при зміні простору між платівками треба змінювати концентрацію рідини між платівками на невідоме значення. Простір між платівками можна заповнити рідиною, яка б відтворювала оптичну густину речовини з деякою масою, але при цьому будуть мати місце всі недоліки як і при створені імітатора вологості речовини. Найближчим аналогом до даної корисної моделі є спосіб створення желатинових світлофільтрів [3], який полягає у тому, що желатинові світлофільтри отримують шляхом нанесення наливом розчину желатину із спеціальним барвником (наповнювачем) на прозору плівку або поліроване скло з наступним сушінням цього розчину. Однак при такому способі барвник введений у желатин пропускає як частину видимої області спектру, яка визначається барвником, так і весь спектр ІЧ випромінювання, в тому числі, і на довжинах хвиль, які мають зв'язок з наявністю води або масою речовини. Широкий спектр випромінювання, який видалений таким світлофільтром, поглинається не тільки водою і масою речовини, а також іншими компонентами, які входять у матеріал, тому цей спосіб не може бути застосований для створення імітаторів вологості і маси речовини. В основу корисної моделі поставлена задача розробити спосіб створення імітаторів маси 1 2 м і вологості речовини, який би забезпечив отримання у них оптичної густини на довжинах хвиль ІЧ діапазону, де є вибіркове поглинання масою речовини і водою із значеннями, які 2 еквівалентні значенням маси 1м і вологості речовини у вимірюваному діапазоні, і можуть бути 2 застосовані для створення імітаторів маси 1 м і вологості речовини при перевірці похибки відтворення градуювальних номінальних характеристик ІЧ аналізаторів. 2 Поставлена задача вирішується тим, що у способі створення імітатора маси 1 м і вологості, згідно корисної моделі, новим є то, що у желатин вводяться мікрокристали галогенідів, наприклад срібла, наносять отриману суміш на підкладку і висушують до твердіння, впливають на суміш дозованим випромінюванням, обробляють суміш хімічним розчином, до здобуття сумішшю, на довжинах хвиль ІЧ діапазону, де є вибіркове поглинання масою речовини і водою, 2 оптичної густини, яка відповідає масі 1 м і вологості речовини. Можливість вирішення поставленої задачі пояснюється наступним чином. Наявність у желатині групи ОН, яка поглинає ІЧ випромінювання на довжинах хвиль відповідним хвилям поглинання водою підтверджена експериментально. На фіг. 1 показано спектр пропускання плівки із триацетату целюлози 1 і желатину, який нанесено на плівку із триацетату целюлози 2. З наведених графіків можна побачити, що плівка з триацетату целюлози не має яскраво виражених зон поглинання на ІЧ хвилях в наведеному діапазоні. Желатин, який нанесено на плівку має яскраво виражене поглинання на довжині хвилі з максимумом 1,94 мкм, яке пов'язане з наявністю групи ОН у речовині, і тому вона використовується як вимірювальна при знаходженні вологості. Також желатин має поглинання в діапазоні від 2,08 до 2,16 мкм і цей 1 UA 73354 U 5 10 15 20 25 30 35 діапазон можна використати для аналітичних досліджень целюлозних матеріалів, наприклад, 2 маси 1 м речовини. Разом з тим желатин і триацетат целюлози мають високе пропускання на довжинах хвиль з максимумом пропускання в області 1,3; 1,8 мкм, тому області біля цих довжин хвиль можна використати як опорні. Вологість матеріалу у ІЧ вологомірах визначається як відношення потоків випромінювання на довжинах хвиль з максимумом пропускання 1.94 і 1,75, 2 або 1,3 мкм, а маса 1м матеріалів із целюлози як відношення потоків випромінювання на довжинах хвиль з максимумом пропускання 2,11 і 1,75, або 1,3 мкм. Спектри поглинання вологих речовин і наведеному на фіг. 1 спектру поглинання суміші желатину, близькі по значенням поглинання, і відношення пропущених сумішшю желатину на довжинах хвиль 1,94 і 1,75, або 1,3 мкм, відповідають відношенню потоків випромінювання вологої речовини, тому суміш желатину можна використати для створення імітаторів вологості речовини. Потоки випромінювання на довжині хвилі 2,11 мкм, які поглинаються папером, або іншим матеріалом, основою якого є целюлоза, також поглинаються сумішшю желатину на цій 2 же довжині хвилі, тому суміш желатину можна використати для створення імітатора маси 1м речовини, основою якої є целюлоза. Для співпадання значення поглинання випромінювання на довжині хвилі 2,11 мкм для 2 речовини із заданою масою 1м і желатинової суміші, а також для співпадання значення поглинання випромінювання на довжині хвилі 1,94 мкм вологої речовини і желатинової суміші треба змінити оптичну густину желатинової суміші за рахунок зміни або товщини шару желатинової суміші, або концентрації її наповнювача. Але отримати необхідну оптичну густину за рахунок зміни товщини шару желатинової суміші неможливо, оскільки невідомо яку треба мати товщину шару при даній концентрації наповнювача в желатиновій суміші. Для отримування необхідної оптичної густини желатинової суміші за рахунок зміни концентрації наповнювача треба мати такий наповнювач зміна концентрації якого мала б функціональну залежність із зміною оптичної густини желатинової суміші на довжинах хвиль ІЧ діапазону де проводиться вимірювання. Для цього пропонується у желатин ввести мікрокристали галогенідів, наприклад срібла. Така нанесена на підкладку суміш, являє собою світлочутливий шар чорно-білого фотографічного матеріалу. Галогеніди срібла є напівпровідником, у якому під дією світла з'являються вільні електрони: по одному на кожен поглинений квант світла. Ці електрони, з'єднуючись з іонами срібла, наявними у міжвузля кристалічної решітки, утворюють атоми срібла. З'єднання відбувається на невеликих дефектах ґратки, які називаються центрами світлочутливості. Потім світлочутливий шар піддають фотохімічній обробці - проявленню і фіксуванню. Після хімічної обробки світлочутливий шар відтворює оптичну густину D, яка визначається виразом: 1 1 D  lg   lg , або D    lg,   де     - коефіцієнт пропускання матеріалу (шару желатинової суміші на прозорій основі), 0 40 що характеризує його здатність поглинати потік випромінювання Ф 0;   0 - коефіцієнт відбиття, що характеризує здатність матеріалу (шару желатинової суміші на непрозорій основі) відбивати потік випромінювання Ф0:   та   , - відповідно потік випромінювання, що пройшов матеріал і потік випромінювання 45 50 55 відбитий від матеріалу. Оптична густина D залежить від експозиції Н, причому: H=E't де Е' - освітленість суміші, лк: t - час експонування, с. Потік випромінювання Ф0, який попадає у шар матеріалу, розсіюється на мікрокристалах і поглинається желатиновим шаром на довжині хвилі 2,11 мкм і групою ОН на довжині хвилі 1,94 мкм. Поглинання випромінювання у першу чергу залежить від кількості мікрокристалів у одиниці об'єму та їх загальної маси. Кількість мікрокристалів у світлочутливому шарі залежить від кількості відновлених мікрокристалів галогені дів срібла до металевого срібла, яке має коефіцієнт відбиття для ІЧ випромінювання більше 90 % і є для нього ефективним розсіювачем. Чим більше розсіювання випромінювання, тим більше воно взаємодіє з желатином і групою ОН і 2 UA 73354 U 5 10 15 20 25 поглинається ними, тим менше потік   , який пройшов крізь матеріал, тим менше коефіцієнт пропускання матеріалу. В свою чергу, кількість відновлених мікрокристалів визначається експозицією. Змінюючи експозицію, можна змінювати концентрацію мікрокристалів срібла після хімічної обробки і отримувати зразки матеріалу з різною оптичною густиною, які відповідають по поглинанню масою речовини і вологості речовини. Ця робота проводиться із зразками на які вже нанесено суміш желатину з фіксованим значенням товщини і досягнення результату полягає у тому, щоб підібрати експозицію, яка дасть можливість отримати оптичну густину желатинової суміші після хімічної обробки, яка відповідає оптичній густині речовини на довжині 2 хвилі 2,11 мкм із конкретним значенням маси 1м , або оптичній густині вологого матеріалу на довжині хвилі 1,94 мкм із конкретним значенням вологості. Підібравши час експозиції можна 2 виготовити зразки із оптичною густиною, яка відповідає різним значенням маси 1м і вологості з бажаним інтервалом у вимірюваному діапазоні. 2 Таким чином запропонований спосіб дозволяє зробити імітатори маси 1м і вологості речовини для перевірки похибки відтворення градуювальних номінальних характеристик ІЧ 2 аналізаторів. Наявність імітаторів маси 1м і вологості речовини дозволить виготовляти інфрачервоні аналізатори з однаковими номінальними градуювальними характеристиками і забезпечити перевірку їх метрологічних характеристик в процесі експлуатації. Джерела інформації: 1. Романов В.Г. Поверка влагомеров твердых веществ - М. Изд-во стандартов, 1983г., стр. 94. 2. Бушинский В.О. и др. Оценка метрологических характеристик инфракрасных влагомеров с использованием образцов имитаторов веществ, Київ, НТТУ "КШ", "ПРИЛАДОБУДУВАННЯ 2010: стан і перспективи", 2010р., стор. 104 3. Шишловский А.А. Прикладная физическая оптика - М. Изд-во физико математической литературы, 1961г., стр. 334. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 2 30 35 40 1. Спосіб створення імітатора маси 1 м і вологості речовини для метрологічного забезпечення інфрачервоних (ІЧ) аналізаторів, який полягає у тому, що вводять у желатин наповнювач, наносять отриману суміш на підкладку, висушують отриманий зразок до твердіння суміші, який відрізняється тим, що у желатин вводять мікрокристали галогеніду, наприклад срібла, впливають на суміш дозованим випромінюванням, обробляють хімічним розчином до здобуття сумішшю в ІЧ діапазоні оптичної густини, яка відповідає оптичній густині матеріалу з деякою 2 масою 1 м і вологістю речовини на довжинах хвиль, де є їх вибіркове поглинання водою. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що мікрокристали галогенідів вводять у желатин, який наносять на іншу підкладку, впливають на суміш желатину з галогенідами хімічним розчином до здобуття сумішшю разом з желатином, у який введено групу ОН і який нанесено на першу 2 підкладку оптичної густини, яка відповідає оптичній густині матеріалу з деякою масою 1 м і вологістю речовини на довжинах хвиль, де є їх вибіркове поглинання водою. 3 UA 73354 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4