Измерение параметров, характеризующих светопропускание (светопоглощение) оптических материалов

Июль 31, 2022

Главная
Физика
Измерение параметров, характеризующих светопропускание (светопоглощение) оптических материалов

Содержание

2. Темы лекции Измерение параметров, характеризующих светопропускание (светопоглощение) оптических материалов
3. Для чего нужно измерять коэффициент пропускания? У стекол, кристаллов, пластмасс: Для проверки отсутствия примесей Для определения
4. Для чего нужно измерять коэффициент пропускания? У жидкостей и газов: Для проверки отсутствия примесей Для определения
5. Основные формулы Закон обратных квадратов E — освещённость r —расстояние от источника до объекта I —сила
6. Основные формулы Закон Бугера (Ламберта) где I0 — интенсивность входящего пучка, l — толщина слоя вещества,
7. Основные формулы Для жидкостей, газов где Хλ — коэффициент, характеризующий взаимодействие молекулы поглощающего вещества со светом
8. Основные формулы Закон Френеля
9. Основные формулы Закон сохранения энергии T = I прох / I пад R = I отр
10. Общая схема прибора Источник света (ИК, УФ излучения) с заданным спектральным составом Образец Оптическая система, которая
11. Двухканальная схема Источник Образец Приемник Эталон
12. Источник Солнечный свет – исторически первый Абсолютно черное тело (АЧТ), нагретое до определенной температуры – применяется
13. Монохроматор
14. Монохроматор
15. Оптическая система Объектив Для определения рассеянного света образец окружают шаром
16. Приемник Человеческий глаз Теплоэлектрические – АЧТ+термометр, фотометрический шар Болометр (от УФ до дальнего ИК) Фоторезистор (видимый
17. Приемник Характеристики: Коэффициент преобразования мощности излучения в выходной ток (напряжение) для разных длин волн; Минимальный уровень
18. Приемник Болометр Нагревается излучением и изменяет своё сопротивление при нагреве
19. Дает возможность измерять отклик сразу на нескольких длинах волн / нескольких образцов Усреднение от нескольких пикселов
22. CMOS матрица
25. Индикатор Измеритель напряжения/тока Аналогово-цифровой преобразователь Счетно-анализирующее устройство Устройство управления технологическим процессом
26. Визуальный фотометр Изменение интенсивности: - изменением расстояния введением диафрагм и шторок Ослабитель из поляризатора и анализатора
27. Визуальный фотометр
28. Медицинский фотометр Вместо монохроматора – набор светофильтров или набор светодиодов Должен уметь вычислять изменение коэффициента пропускания
29. Медицинский люминесцентный фотометр Предназначен для медицинских лабораторных анализов Умеет облучать препарат на одной длине волны и
30. Диагностику бактериальных, вирусных и протозойных инфекций(гепатитов А,В,С,Д. ВИЧ инфекции, герпеса, токсоплазмоза, кори, дифтерии, сифилиса , стафилококковой
31. Лабораторный фотометр Монохроматор на основе дифракционной решетки, переключаемые источники
32. Спектрофотометр Строит спектр пропускания, автоматически изменяя длину волны монохроматора
33. Анализатор спектра с волоконным входом Строит спектр излучения на входе, одновременно во всем диапазоне
34. Титратор Служит для определения концентрации вещества в химии Измеряется концентрация вещества в растворе, в который добавлен
35. Измеритель степени загазованности, запыленности или задымленности Фотометр для газа, реагирует на разницу между коэффициентом пропускания эталонного
36. Газоанализатор
37. Рефлектометр Измеряет коэффициент отражения
39. Скачать презентацию

Слайд 2

Темы лекции
Измерение параметров, характеризующих светопропускание (светопоглощение) оптических материалов

Слайд 3

Для чего нужно измерять коэффициент пропускания?
У стекол, кристаллов, пластмасс:
Для проверки отсутствия

примесей
Для определения состава материала (сопоставление спектра пропускания с эталонным)

Слайд 4

Для чего нужно измерять коэффициент пропускания?
У жидкостей и газов:
Для проверки отсутствия

примесей
Для определения состава
Для определения изменения концентрации реагирующих компонентов (в химии, фармакологии, металлургии)
Для определения наличия болезнетворных бактерий (в медицине)
Для проведения других лабораторных анализов (в медицине, криминалистике)
Для экологического мониторинга

Слайд 5

Основные формулы
Закон обратных квадратов
E — освещённость
r —расстояние от источника до

объекта
I —сила света точечного источника
i —угол падения лучей относительно нормали к поверхности.
Т.е. если один источник в два раза дальше другого, света от него поступает вчетверо меньше

Слайд 6

Основные формулы
Закон Бугера (Ламберта)
где I0 — интенсивность входящего пучка, l —

толщина слоя вещества, через которое проходит свет, kλ — коэффициент поглощения (не путать с безразмерным показателем поглощения κ, который связан с kλ формулой kλ = 4πκ / λ, где λ - длина волны).
Т.е. материал толщиной в два миллиметра задерживает в 2,7* kλ раз больше света, чем толщиной 1 мм.

Слайд 7

Основные формулы
Для жидкостей, газов
где Хλ — коэффициент, характеризующий взаимодействие молекулы поглощающего

вещества со светом длины волны λ, C — концентрация растворённого вещества.
Т.е. если насыпать в два раза больше примеси, раствор будет поглощать в 2,7 раз больше света

Слайд 8

Основные формулы
Закон Френеля

Слайд 9

Основные формулы
Закон сохранения энергии
T = I прох / I пад R =

I отр / I пад
T+R = 1
D = I рассеян / I пад
T+R+D = 1

Слайд 10

Общая схема прибора
Источник света (ИК, УФ излучения) с заданным спектральным составом
Образец
Оптическая

система, которая улавливает проходящий, отраженный или рассеянный свет и направляет на приемник
Приемник излучения
Индикатор

Источник

Образец

Приемник

Слайд 11

Двухканальная схема
Источник
Образец
Приемник
Эталон

Слайд 12

Источник
Солнечный свет – исторически первый
Абсолютно черное тело (АЧТ), нагретое до определенной

температуры – применяется как эталон
Лампа накаливания – Видимый свет и ИК
Штифт Нернста, градан – ИК
Водородная лампа, дейтериевая лампа, ксеноновая лампа – источник света в УФ
Для выделения отдельных длин волн используется монохроматор
Лазеры (почти все основные типы – 0,63 мкм, 1,06 мкм, 0,34 мкм, 10,6 мкм)
Светодиоды

Слайд 13

Монохроматор

Слайд 14

Монохроматор

Слайд 15

Оптическая система
Объектив
Для определения рассеянного света образец окружают шаром

Слайд 16

Приемник
Человеческий глаз
Теплоэлектрические – АЧТ+термометр, фотометрический шар
Болометр (от УФ до дальнего ИК)
Фоторезистор

(видимый свет + ИК)
Фотодиод (от УФ до ближнего ИК)
ПЗС-линейка
ПЗС-матрица

Слайд 17

Приемник
Характеристики:
Коэффициент преобразования мощности излучения в выходной ток (напряжение) для разных длин

волн;
Минимальный уровень (уровень шумов или темнового тока);
Максимальный уровень (насыщения);
(определяют динамический диапазон)

Слайд 18

Приемник
Болометр
Нагревается излучением и изменяет своё сопротивление при нагреве

Слайд 19

Дает возможность измерять отклик сразу на нескольких длинах волн / нескольких

образцов
Усреднение от нескольких пикселов повышает точность
Узкий спектральный диапазон, неравномерная чувствительность, высокий темновой ток, высокий уровень шумов
В CMOS матрицу уже встроен АЦП

ПЗС-матрица

Слайд 20

Слайд 21

Слайд 22

CMOS матрица

Слайд 23

Слайд 24

Слайд 25

Индикатор
Измеритель напряжения/тока
Аналогово-цифровой преобразователь
Счетно-анализирующее устройство
Устройство управления технологическим процессом

Слайд 26

Визуальный фотометр
Изменение интенсивности:
- изменением расстояния
введением диафрагм и шторок
Ослабитель из поляризатора и

анализатора
L1

Образец

Экран

Слайд 27

Визуальный фотометр

Слайд 28

Медицинский фотометр
Вместо монохроматора – набор светофильтров или набор светодиодов
Должен уметь вычислять

изменение коэффициента пропускания во времени
Как правило, образцов несколько, имеется автоматическая смена образцов

Слайд 29

Медицинский люминесцентный фотометр
Предназначен для медицинских лабораторных анализов
Умеет облучать препарат на одной

длине волны и измерять свечение на другой
Красители Cy3 (возбуждение прибл. 530 нм, излучение прибл. 630 нм), Cy5 (возб. 650 нм, изл. 680 нм)
Интерф. фильтры для разделения длин волн
Осветитель – светодиоды или лазерные диоды, приемник – фотодиод или ПЗС матрица

Слайд 30

Диагностику бактериальных, вирусных и протозойных инфекций(гепатитов А,В,С,Д. ВИЧ инфекции, герпеса, токсоплазмоза,

кори, дифтерии, сифилиса , стафилококковой инфекции и т.д.).
Диагностику аутоиммунных, аллергических, и наследственных заболеваний (системной красной волчанки, склеродермии, ревматоидного артрита, рассеянного склероза и т.д.).
Выявление патологии эндокринной системы и иммунного статуса организма( определение гормонов, и т.д.)
Диагностику онкологических заболеваний.(выявление онкомаркеров)
Биохимическое исследование сыворотки крови.( липопротеида, эритропоэтина и др.)
Оценку качества и безопасности продуктов питания, продовольственного сырья в пищевой промышленности и ГЦСЭН (определение в пробах афлотоксинов В,М, зеараленона ит.д.).

Слайд 31

Лабораторный фотометр
Монохроматор на основе дифракционной решетки, переключаемые источники

Слайд 32

Спектрофотометр
Строит спектр пропускания, автоматически изменяя длину волны монохроматора

Слайд 33

Анализатор спектра с волоконным входом
Строит спектр излучения на входе, одновременно во

всем диапазоне

Слайд 34

Титратор
Служит для определения концентрации вещества в химии
Измеряется концентрация вещества в растворе,

в который добавлен индикатор – вещество, меняющее свою окраску при изменении кислотности/щелочности и пр.
Автоматически изменяет концентрацию, добавляя в измеряемый раствор реагент по капле и измеряя коэффициент пропускания на заданной длине волны
Как только пропускание изменится – добавление реагента прекращается, показывает количество, которое было добавлено

Слайд 35

Измеритель степени загазованности, запыленности или задымленности
Фотометр для газа, реагирует на разницу

между коэффициентом пропускания эталонного образца газа (предельно чистого) и окружающего воздуха
Индикатор задымленности часто делают измеряющим рассеяние на частицах дыма
Запыленность и задымленность меряют в ближнем ИК, загазованность для СО – ИК 8-9 мкм, для метана – УФ, для паров этанола – ИК 3-4 мкм, для аммиака ИК 2-3 мкм.

Слайд 36

Газоанализатор

Слайд 37

Измерение параметров, характеризующих светопропускание (светопоглощение) оптических материалов

Содержание

Темы лекцииИзмерение параметров, характеризующих светопропускание (светопоглощение) оптических материалов

Для чего нужно измерять коэффициент пропускания?У стекол, кристаллов, пластмасс:Для проверки отсутствия

Для чего нужно измерять коэффициент пропускания?У жидкостей и газов:Для проверки отсутствия

Основные формулыЗакон обратных квадратовE — освещённость r —расстояние от источника до

Основные формулыЗакон Бугера (Ламберта)где I0 — интенсивность входящего пучка, l —

Основные формулыДля жидкостей, газовгде Хλ — коэффициент, характеризующий взаимодействие молекулы поглощающего

Основные формулыЗакон Френеля

Основные формулыЗакон сохранения энергииT = I прох / I пад R =

Общая схема прибораИсточник света (ИК, УФ излучения) с заданным спектральным составомОбразецОптическая

Двухканальная схемаИсточникОбразецПриемникЭталон

ИсточникСолнечный свет – исторически первыйАбсолютно черное тело (АЧТ), нагретое до определенной

Монохроматор

Монохроматор

Оптическая системаОбъективДля определения рассеянного света образец окружают шаром

ПриемникЧеловеческий глазТеплоэлектрические – АЧТ+термометр, фотометрический шарБолометр (от УФ до дальнего ИК)Фоторезистор

ПриемникХарактеристики:Коэффициент преобразования мощности излучения в выходной ток (напряжение) для разных длин

ПриемникБолометрНагревается излучением и изменяет своё сопротивление при нагреве

Дает возможность измерять отклик сразу на нескольких длинах волн / нескольких

CMOS матрица

ИндикаторИзмеритель напряжения/токаАналогово-цифровой преобразовательСчетно-анализирующее устройствоУстройство управления технологическим процессом

Визуальный фотометрИзменение интенсивности:- изменением расстояниявведением диафрагм и шторокОслабитель из поляризатора и

Визуальный фотометр

Медицинский фотометрВместо монохроматора – набор светофильтров или набор светодиодовДолжен уметь вычислять

Медицинский люминесцентный фотометрПредназначен для медицинских лабораторных анализовУмеет облучать препарат на одной

Диагностику бактериальных, вирусных и протозойных инфекций(гепатитов А,В,С,Д. ВИЧ инфекции, герпеса, токсоплазмоза,

Лабораторный фотометрМонохроматор на основе дифракционной решетки, переключаемые источники

СпектрофотометрСтроит спектр пропускания, автоматически изменяя длину волны монохроматора

Анализатор спектра с волоконным входомСтроит спектр излучения на входе, одновременно во

ТитраторСлужит для определения концентрации вещества в химииИзмеряется концентрация вещества в растворе,

Измеритель степени загазованности, запыленности или задымленностиФотометр для газа, реагирует на разницу

Газоанализатор

РефлектометрИзмеряет коэффициент отражения

Похожие презентации

Темы лекции
Измерение параметров, характеризующих светопропускание (светопоглощение) оптических материалов

Для чего нужно измерять коэффициент пропускания?
У стекол, кристаллов, пластмасс:
Для проверки отсутствия

Для чего нужно измерять коэффициент пропускания?
У жидкостей и газов:
Для проверки отсутствия

Основные формулы
Закон обратных квадратов
E — освещённость
r —расстояние от источника до

Основные формулы
Закон Бугера (Ламберта)
где I0 — интенсивность входящего пучка, l —

Основные формулы
Для жидкостей, газов
где Хλ — коэффициент, характеризующий взаимодействие молекулы поглощающего

Основные формулы
Закон Френеля

Основные формулы
Закон сохранения энергии
T = I прох / I пад R =

Общая схема прибора
Источник света (ИК, УФ излучения) с заданным спектральным составом
Образец
Оптическая

Двухканальная схема
Источник
Образец
Приемник
Эталон

Источник
Солнечный свет – исторически первый
Абсолютно черное тело (АЧТ), нагретое до определенной

Оптическая система
Объектив
Для определения рассеянного света образец окружают шаром

Приемник
Человеческий глаз
Теплоэлектрические – АЧТ+термометр, фотометрический шар
Болометр (от УФ до дальнего ИК)
Фоторезистор

Приемник
Характеристики:
Коэффициент преобразования мощности излучения в выходной ток (напряжение) для разных длин

Приемник
Болометр
Нагревается излучением и изменяет своё сопротивление при нагреве

Индикатор
Измеритель напряжения/тока
Аналогово-цифровой преобразователь
Счетно-анализирующее устройство
Устройство управления технологическим процессом

Визуальный фотометр
Изменение интенсивности:
- изменением расстояния
введением диафрагм и шторок
Ослабитель из поляризатора и

Медицинский фотометр
Вместо монохроматора – набор светофильтров или набор светодиодов
Должен уметь вычислять

Медицинский люминесцентный фотометр
Предназначен для медицинских лабораторных анализов
Умеет облучать препарат на одной

Лабораторный фотометр
Монохроматор на основе дифракционной решетки, переключаемые источники

Спектрофотометр
Строит спектр пропускания, автоматически изменяя длину волны монохроматора

Анализатор спектра с волоконным входом
Строит спектр излучения на входе, одновременно во

Титратор
Служит для определения концентрации вещества в химии
Измеряется концентрация вещества в растворе,

Измеритель степени загазованности, запыленности или задымленности
Фотометр для газа, реагирует на разницу

Рефлектометр
Измеряет коэффициент отражения