Изобретение относится к. области оптического приборостроения и предна- зиачево для использования при проведении анализов в заводских лабораториях и в научно- исследовательских целях для аналитических исследований спек- тральных характеристик различных материалов.

Из уровня техники известны различные типы спектрофотометров, кон- структивно состоящие из оптико-механического и электронного узлов, установ- лештых в одном корпусе, а общий принцип их действия основан на измерении отношения интенсивности излучения, прошедшего через исследуемый объект к интенсивности излучения, не прошедшего через этот объект. Приборы, как пра- вило, дополнительно комплектуются приставками [1 , 2, 3 ].

Так спектрофотометр Сагу 7000 [1] снабжен дополнительным двухслой- ным детектором, который имеет возможность перемещаться вокруг образца, раз- метенного в центре приставки на вращаемся на 360 градусов столике. Приставки также могут обеспечивать измерения отражения, выполняться в виде волоконно- оптического зонда или для других целей.

Спектрофотометр Agilent Сагу 60 [2] снабжен монохроматором Черии-Тер- нера и имеет рабочий диапазон длин волн 190- 1 100 нм, фиксированную полосу длин волн 1,5 им. В конструкции Сагу 60 используется спаренный $ί диодный детектор и кварцевая просветленная оптика обеспечивается скорость раз- вернш спектра - до 24 000 нм/мин, частота выборки данных до 80 раз в се- кунду, прибор позволяет осуществлять перестройку длины волны при приоста- новке измерений и мало чувствителен к внешней засветке. Центральное управле- иие Agilent Сагу 60 осуществляется с помощью персонального компьютера с опе- рацнонн ой систем й W indows. Известный однолучевой спектрофотометр УВИ-диапазона СФ-56 [3] обес- иечивает автоматическое однократное и многократное выполнение измерений спектральных коэффициентов пропускания жидких и твердых прозрачных ве- ществ для одного иди нескольких образцов на заданных оператором длинах волн с заданным временным интервалом между циклами измерений, обзорное скани- рование и вывод заданных участков спектра на видеомонитор для: проведения ка- чествеяного анализа, проведение кинетических измерений и математическую об- работку результатов измерений, в том числе вычисление оптической плотности и концентрации, а также расчет цветовых характеристик исследуемых объектов. Управление спектрофотометром и обработка результатов измерения осуществля- етея при помощи специализированного контроллера с функциональной к авиа- турой, монитором и принтером или с использованием внешней IBM -совмести- мой ЭВМ.

Недостатком известных аналогов является ограниченные возможности не- ре ещения образцов на предметном столике при проведении измерений что, как следствие, снижает функциональность прибора и исключает возможность изме- рения пропускания или отражения излучения образцо без использования специ- альных приставок.

Известен спектрофотометр со смещаемым оптическим элементом |4|. Спектрофотометр содержит в качестве такого элемента оптический фильтр для удаления света более высокого порядка таким образом, который приводиться в действие механизмо привода поворота дифракционной решетки без необходи- мости использования специального привода. Схема управления оптическим фильтром и и другими устройствами, используемыми в качестве механизма для съемной вс тавки в оп тическом тракте, реализуется с использованием: специаль- ного программного обеспечения. В механизме предусмотрен приводной рычаг, интегрирован ный с дифракционной решеткой спектрометра и приводимый во вращение с помощью дифракционной решетки. Опора для поддержки оптиче- ского элемента, расположенного с возможностью отсоединения оптического тракта, представляет собой ведомый рычаг. Приводной рычаг расположен в п:о- ложении, соприкасающемся с ведущим рычагом, в диапазоне углов поворота за пределами диапазона поворота для длины волны сканирование дифракционной решетки. Приводной рычаг составлен таким образом, что он приводится в дви- жение посредством контакта с приводным рычагом, и смещается так, чтобы пе~ ремещать оптический элемент межд положением иа оптическом пути и иоложе- нием вне оптического дорожка.

Недостатком аналога является ограниченность степеней свободы переме- щения образной предусмотренных схемой управления оптическим фильтром и другими устройствами, используемыми в качестве механизма для съемной вставки в оптическом тракте.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению спектрофотометр с двух- лучевым расщепления оптического луча, который приня т в качестве прототипа [51 Устройство расщепления пучка спектрофотометра содержит корпус с нзме- ри тельным отсеком, где установлена оптическая система со светоотражающей частью, двигатель, вращающийся вал, выполненный с возможностью дополни- тельного поворота относительно центра вращающегося вала. Оптическая система включает источник излучения, монохроматор, зеркальный элемент, разделяю- щий выходящий из монохроматора луч света на измерительный канал с узлом фотоприемников и опорный канал с узлом фотоприем ника, и комплекс устройств для перемещения образцов при проведении измерений, размещенных на поворот- ном предметном столе. При этом поворотный стол снабжен тремя структурами, и первая структура предназначена для светопропускающей части, через которую непосредственно проходит луч света, вторая структура является отражающей ча~ стыо отраженного светового пучка, а третья структура предназначена для блоки- ровки светового пучка и поглощения темной части луча света. Участок передачи света, отражающий участок и темная часть распределены по окружности в задан - ном порядке. Вращающийся диск дополнительно содержит вращающийся эле- мент, который вращается вокруг центра вращающегося вала, причем вращаю- щийся элемент снабжен измерительным сквозным отверстием для вращающе- гоея периода или выемкой, при этом период вращения определяется множеством сквозных отверстий или вырезов и множеством периодов вращения. Проходное отверстие или углубление равномерно распределены по краю вращающейся де- тали, дополнительно содержит фотоэлектрический переключатель, который снабжен канавкой, встроенной в край вращающейся детали, и соответственно принимающей светочувствительный прием с обеих сторон вращающегося :>ле- мента и излучающей свет источник света. Светочувствительная принимающая часть и излучающая часть источника света, соответственно, расположены проти- воположно по обеим сторонам на сгенках канавки и выполнены с возможностью определения периода вращения сквозного отверстия или выреза. Двигатель под- кдючен к вращающемуся валу с возможностью вращени вращающегося эле- мента и вращающегося колесо с обеспечением синхронного вращен ия с заданной скоростью через вращающийся вал. Отражающая часть содержи т первое зеркало, второе зеркало и третье зеркало, которые соответственно расположены на иеред- ней и задней сторонах поворотного стола. Первое зеркало и третье зеркало рас- иоложены на одной и той же стороне поворотный с тол, при э том первое зеркало не пользуются для отражения светового луча в направлении поворотного стола, и световой луч, отраженный от первого зеркала, образующий опорный световой пучок _. , имеющий заданную последовательность посредством передачи части све- тового пучка на второе зеркало. Луч, о траженный первым зеркалом, образует пробоотборный луч, имеющий заданную последовательность через отражающую часть и третье зеркало, и луч, отраженный первым зеркалом, поглощается темной частью, образует окклюзионный пучок, имеющий заданную последовательность. Первая с труктура поворотного стола представляет собой светопропускающую часть, через которую непосредственно проходит световой пучок, а вторая - это часть отраженного луча, а третья структура предназначена для блокировки све- тового пучка и поглощения его гем новой части. Передающая свет часть, отража- юшая часть и темная: часть распределены по окружности на поворотном столе в заданном порядке, при этом часть передачи света, отражающая часть и темная часть, расположенные попарно и расположены симметрично.

Недостатком прототипа является ограниченность возможности измерения исследуемых образцов в следствии перемещения поворотного столика в одной плоскости, что снижает корректность поведения измерений.

Целью изобретения является повышение технологичности и точности из- ерений исследуемых образцов.

Техническим результатом изобре тения является повышение качества и точ- ности угловых измерений и измерений сложных призм вне зависимости от тол- щкиы детали или геометрической сложности призм.

Технический результат достигается тем, что в спектрофотометре, содержа- щим корпус, в котором размещены измери тельный отсек и источник монохрома- тического излучения, включающий источник излучения, монохроматор, узел по- л яр и заторов, зеркальный элемен т, разделяющий выходящи из монохрома тора луч света на измерительный канал с узлом: смены фотоприемников, опорный ка~ нал с узлом смены: фотоприемников и объективом, поворотный предметный сто- лик с образцом для проведении измерений, согласно изобретению, поворотный предметный столик выполнен с возможностью обеспечения тройной экспозиции образца при проведении измерений, при этом поворотный предметный столик выполнен вращающимся вокруг собственной оси вращения по часовой или про- тив часовой стрелки до момента пересечения торцевой стороной образна луча света, выходящего из монохроматора, а узел измерительного канала выполнен с возможностью поворота вокруг оси вращения поворотного предметного столика по часовой или против часовой стрелки до момента пересечения с лучом света, выходящего из монохроматора, и с одновременным независимым вращением узла измерительного канала фотоириемииков вокруг своей оси вращения по на- совой или против часовой стрел и до момента пересечения с лучом света, попа- дающим в объектив фотоириемииков измерительного канала с обеспечением приема светового луча в объектив фотонриемников и проходящего через из еря- емый образец иди отраженного от измеряемого образца луча света точно по х-юр- маяи, со смещением или без смещения луча света.

Узел фотонриемников нзмерител ьного канала выполнен с одн им или не- сколькими фотоприемниками.

Узел фотоприемни ков опорного канала выполнен с одним: или нес коль- ким и фотоприе н и ками.

Ось вращения поворотного предметного столика выполнена полой с воз- мощностью прокладки кабеля питания через полость для обеспечения дистан ци- онного управлением вращением поворотного предметного столика и перемете- кия образцов относительно луча света, выходящего из монохроматора, без открытия измерительного отсека.

Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1 ···· 3.

На фиг. 1 проставлена принципиальная оптическая схема спектрофотометра.

На фиг. 2 ^. узел фотоприем н и ков измерительного канала.

На фиг. 3 ·- узел фотонриемников опорного канала.

Спектрофотометр содержи т корпус 1 , измерительный отсек 2 и ис точник монохроматического излучения 3, где установлен источник излучения 4, моно- хроматор 5, узел поляризаторов 6, зеркальный элемент 7, измерительный канал с узлом 8 фотонриемников 12 с объективом 13, опорный канал с узлом 9 фотопри- емников 14 с объективом 15; поворотный предметный столик 10 с полой осью 16 вращения и 1 1 образцами; устройства перемещения узла 8 измерител ьного ка- нала фотонриемников 12 с вертикальной осью 17 вращения.

Спектрофотометр работает следующим: образом. В соответствии с инструк- цией включают прибор и приводят его готовность. Предварительно на поворот- ный предметный столик 10 для проведения измерений устанавливают образец 11 вну три измерительного отсека 3 в корпусе 1 . Образец 1 1 фиксируют и закрывают измерительный отсек 2. При проведении измерений обеспечивают тройную экс- позицию образца 1 1. Для этого поворотный предметный стодик 10 с образцом 1 1 вращают вокру г оси 16 вращения по часовой ид и против часовой стрелки до мо~ мента пересечения торцевой стороной образца 11 луча света, излучаемого и стон - ником 4 и далее проходящего через поляризатор 6 и выходящего из монохрома- тора 5 При этом часть светового потока зеркальным элементом 7 направляют в объектив 15 на фотоприемники 14 узла 9 опорного канала, а другую часть све ю- вого потока направляют на образец 1 1 и после пропускания или отражения све- тового луча он поступает по измерительному каналу через объектив 13 в фото- приемники 12 узла 8. Одновременно выполняют вращение узла 8 с фотоприем- никами 12 вокруг вертикальной оси вращения 17 по часовой или против часовой стрелки до момента пересечения с лучом, попадающим в объектив 13 на фото- приемники 12 и независимое вращение узла 8 с фотоприемииками 12 вокруг ^· оси вращения 16 поворотного предметного столика 10 с обеспечением приема свето- вого луча в объектив 13 фотоприемников 12 и прошедшего через измеряемый образец 1 1 ил и отраженного от измеряемого образца 11 луча света точно по нор- мали со смещением или без смещения луча света.

Поворотный предметный столик 10 смонтирован на оси 16 вращения, ко- торая выполнена полой (на чертеже не показано) таким образом, ч тобы через оо- лость оси 16 обеспечить прокладку кабеля питания (на чертеже не показано) и возможность дистанционного управлением поворотным предметным столиком 10 с образцом 1 1 относительно луча света, выходящего из монохроматора 5 без открытия измерительного отсека 2. Также спектрофотометр снабжен набором по- воротиых предметных столиков 10 являющихся сменны и с моторизированными приводами (на чертеже не показано). Поворотный предметный столик 10 имеет ответный электрический разъем: (на чертеже не показано), который устанавлива- ется в ответную часть узла для его установки (например, в виде ласточкиного хвоста). При установке моторизированного поворотного столика 10 через электрический разъем обеспечивается подача питания на электрическую схему плата управления с контроллером и компьютерное дистанционное управление поворотн предметным столиком: 10 без открытия измерительного отсека 2.

Внутри корпусов (на чертеже не показаны) узла 8 с фотоприемниками 12 измерительного канала и узла 9 с фотоприемииками 14 опорного канала уставов- лен наборы фотоприемников 12 и 14 соответственно (от 1 до 4 штук в различной комбинации, например, РМТ, Si, InGaAs, PbS, PbSe, MCT и т.д., с охлаждением и без охлаждения) и механизм (на чертеже не показано) автоматического позици- жирования фото приемников 1 2 и 14 на ось луча, которые используются в зави- си ости от требуемого спектрального диапазона измерений.

Реализация тройной экспозиции образцов 1 1 при проведении измерений за счет комбинации вращений поворотного предметного столика 10 ответствую щих поворо ов узла 8 с фотоприемииками 12 обеспечивает достижение заявленного технического результата и, как следствие, повышает качество и точность угловых и поляризационных измерений пропускания и отражения а также _· измерений сложных призм вне зависимост и от толщины образцов и и геометрической слож- гюсти призм.

Источники и i формации :

1 . Новый универсальный спектрофотометр Сагу 7000 ООО «АЛСИ- ХРОМ», htp://www.alsichrom.com, О 2014.

2. Спектрофотометр Agilent Сагу 60. Бизнес-цент «North House», Ком- нация «Миллаб», www.miilab.ru, 2018.

3. У ВИ~с пектрофотометр СФ-56. ООО «ОКБ СПЕКТР», htp://okb- spectr.ru/products/sl7sf56/, 2018.

4. JP У: 2010160025 (А), 22.07.2010.

5. CN Кй 107796514 (А), 24.11.2017 (прототип).