NL8302326A - Fotometer om de totale door een proefhoeveelheid onder een bepaalde hoek verstrooide en de hierdoor direct doorgelaten stralingsenergie te meten. - Google Patents

Description

V

J» t <

Reg. Hr. 119.272 Boon/CN 1

Fotcroster om de totale door een proefhoeveelheid onder een bepaalde hoek 'verstrooide en de hierdoor direct doorgelaten stralingsenergie te meten.

De uitvinding heeft betrekking qp een fo tonster, die van een stralingsbron en in het bijzonder van een laserstralingsbrcn is voorzien, waardoor een gecollimeerde stralingsbundel wordt afgegeven, alsmede van eerste ccnvergerende middelen on de van de 5 stralingsbron afkomstige straling in een bundel on te vormen, die cp een in een eerste punt geplaatste en met proefmateriaal gevulde houder is gericht, waarvoor een brcnqpeningsmasker met een opening is geplaatst, waardoor deze bundel wordt begrensd, en van een stralingsenergiemasker met een zodanig aangebrachte opening, dat 10 hierdoor een ringvormig gebied wordt bepaald, waardoor de door het proefmateriaal onder een bepaalde hoek verstrooide stralingsenergie wordt doorgelaten, en voorts van detectiemiddelen cm de doorgelaten stralingsenergiecp te _ vangen en de intensiteit aan te geven.

Een dergelijke fotcmeter is uit het Britse octrooischrift 15 688.653 bekend, waarbij de totale stralingsenergie wordt gereten, die onder een gegeven hoek vanuit een belicht proefmateriaal naar buiten treedt. In feite wordt hierbij alle voor de detector bestaande stralingsenergie door middel van een door een kegel ingesloten ruimtehoek bepaald, waarvan het toppunt in het bestraalde 20 gedeelte van de proefhoeveelheid is gelegen en waarvan het basisvlak naar het aanspreekgebied van de detector is gericht.

Door het verstrooien van stralingsenergie wordt een middel gevormd, waarvan bij het onderzoek, de studie en het als besturingsmiddel toepassen van materialen veel gebruik wordt gemaakt.

25 Het waarnemen van verstrooingsverschijnselen zoals de Raman-verstrooiing, de Rayleigh verstrooiing en de Brillouin-verstrooiing is voor de natuurkundige en de onderzoeker van materialen uiterst nuttig. Het verstrooiingsverschijnsel van stralingsenergie door middel van de moleculen van een gas of door middel van de in een vloeibaar medium 8302326 * 2 W 4 * n gesuspendeerde colloïdale deeltjes is genoegzaam bekend. De intensiteit van de verstrooide stralingsenergie hangt van de golflengte van de invallende stralingsenergie af, alsmede van de polar riseerbaarheid van de deeltjes of de moleculen in vergelijking net 5 die van het medium waarin deze zijn gesuspendeerd, en van de grootte en de concentratie van de deeltjes. Verder is gebleken, dat de intensiteit van de in een bepaalde richting door een enkel deeltje verstrooide stralingsenergie evenredig is aan het kwadraat van de grootte ervan en onafhankelijk van de vorm indien dit deeltje isotrqpe 10 eigenschappen bezit en indien de afmetingen ervan klein ten opzichte van de golflengte van de invallende stralingsenergie zijn. Daar de totale door een specifieke gewichtsconcentratie aan deeltjes bevattende oplossing verstrooide stralingsenergie groter is wanneer de individuele deeltjes groter worden, kan de grootte van de deeltjes 15 uit de intensiteit van de verstrooide stralingsenergie worden bepaald wanneer de brekingsindexen van de deeltjes en het medium békend zijn. Als gevolg hiervan wordt voor het bepalen van de moleculaire gewichten van bepaalde materialen van de bij een bepaalde grootte van de deeltjes behorende verstrooiingseigenschappen uitge-20 gaan.

De uit het bovengenoemde Britse octrooischrift bekende fotometer werkt met gekleurd licht en een evenwijdige bundel op het proefmateriaal, waarbij het direct door dit proefmateriaal doorgelaten licht door het centrale gedeelte van het stralings-25 energiemasker wordt af geschermd, zodat het met deze bekende fotometer niet mogelijk om verhoudingsmetingen tussen de intensiteit van het onder een bepaalde hoek verstrooide licht en die van het direct doorgelaten licht uit te voeren.

De uitvinding heeft ten doel cm een fotometer van de 30 bovengenoemde soort te verschaffen, die enerzijds gevoeliger dan de bovenbesproken békende fotometer is, en anderzijds het voordeel , kunnen biedt dat hiermee ook verhoudingsmetingen worden uitgevoerd. Om deze doeleinden te bereiken wordt de fotometer volgens de uitvinding gekenmerkt doordat deze tussen het eerstgenoemde punt en het 35 stralingsenergiemasker op de hartlijn van de gecollimeerde bundel van een te verwijderen stralingsenergie-cpvangput is voorzien cm de 8302326 te * 4 \

A

3 ongewenste stralingsenergie qp te vangen, die niet verspreid, is gereflecteerdJit is vooral van belang wanneer de stralingsbron uit een laserbron bestaat, waarvan de intensiteit van bet doorgelaten licht groter dan die van een gekleurd licht uitzendende stralings-5 bron is. De door het laserlicht op een scherm in het centrale gedeelte van het stralingsenergiemasker veroorzaakte reflecties zouden dan tot ongewenste resultaten kunnen leiden.

Door de laser wordt een intensieve smalle stralings-energiébundel verschaft, die zcwel eaimonochrcmatisch als coherent 10 karakter bezit. Door de smalle bundel worden verstrooiingsmetingen onder kleine toeken ten opzichte van de invallende richting van de laserbundel mogelijk gemaakt. Door de intensiteit van de in de bundel aanwezige stralingsenergie worden grotere gevoeligheden dan bij het bekende fotcmeetinstrument mogelijk gemaakt, waarvan niet 15 van een laser als stralingsbron wordt gebruik gemaakt. Een ander belangrijk voordeel van de geconcentreerde stralingsenergiebundel wordt door het feit gevormd, dat van een kleine hoeveelheid proef-materiaal kan worden gebruik gemaakt. Bovendien is ten gevolge van de grotere intensiteit van de stralingsenergie een betrekkelijk 20 eenvoudig detectie-apparaat mogelijk. Door de toepassing van de laserbron wordt dientengeydgecfedetectie van kleine deeltjes, vaste deeltjes en vloeistoffen mogelijk gemaakt, die niet groot genoeg zijn cm door middel van de gebruikelijke foto's te worden afgescheiden en waarvan de concentratie kleiner dan het detectieniveau 25 van de gebruikelijke meetmethode is.

De toepassing volgens de uitvinding van de stralings-energie-opvangput bij een fotaneter, waarbij de door de laserbron uitgezonden gecol 11,meerde bundel door de eerste optische middelen in het proefroateriaal wordt gefocusseerd, heeft het verrassende 30 effect, dat bij een meting van het onder een bepaalde hoek verstrooid.' laserlicht, door het oppervlak van de stralingsenergieput geen verstrooiingsinteferentiébrcn wordt gevormd, omdat deze zich niet in het brandpunt ter plaatse van het proefroateriaal bevindt.

Een bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvorm van de 35 laserfotcmeter volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat het 8302326 . * Λ 4 stralingsenergiemasker een centrale opening bezit, die in de hartlijn van de genoemde gecollimeerde bundel is aangebracht cm stralingsenergie in de invalsrichting langs de genoemde hartlijn naar de detector te laten passeren wanneer de straiingsenergie-cp-5 vangput is verwijderd, teneinde op deze wijze de intensiteit van de door de proefhoeveelheid uitgezonden stralingsenergie te kunnen meten.

De uitvinding zal thans aan de hand van de figuren nader worden toegelicht.

10 Fig. 1 geeft een doorsnede van de optische elementen weer, die in een bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvorm van de uitvinding zijn opgencmen cm de uit een proefhoeveelheid ander kleine hoeken ten opzichte van de richting van de invallende bundel tredende stralingsenergie te meten? 15 fig. 2 geeft een doorsnede van de optische elementen weer cm de onder grote hoeken ten opzichte van de richting van de invallende bundel uit een proefhoeveelheid naar buiten tredende stralingsenergie qp te meten; fig. 3 geeft een doorsnede van de optische elementen weer 20 om de uit een proefhoeveelheid onder gemiddelde hoeken ten opzichte van de richting van de invallende bundel naar buiten treffende stralingsenergie op te meten; fig. 4 geeft een doorsnede van de optische elementen van een uitvoeringsvorm volgens de thivinding weer om de uit een proef-25 hoeveelheid onder een bepaalde hoek ten opzichte van een vooaf bepaalde richting 8302326 -5- veer naar buiten tredende stralingsenergie op te Meten, waarbij deze richting een ruimteboek van 90° ten opzichte van de invallende bundel insluit; en fig. 5 geeft een doorsnede van een uitvoeringsvorm volgens 5 de uitvinding weer om de uit een proefhoeveelheid onder een gegeven hoek naar buiten tredende stralingsenergie op te meten, die bij benadering 180° ten opzichte van de invallende bundel bedraagt.

In fig. 1 is een stralingsenergiebron b zoals bijvoorbeeld een roonochromatische bron, een laser of een stralingsenergiebron met 10 overeenkomstige eigenschappen af geheeld, waardoor een door middel van de stralen 7 bepaalde stralingsenergiebundel wordt opgewekt. Deze bundel wordt door middel van het convergerende orgaan 6, zoals bijvoorbeeld een brekende of reflecterende lens, of een element van soortgelijk karakter en eigenschappen, op een kleine plek of een punt 16 in een proefhoeveel-15 heidhouder 10 geconvergeerd, waardoor een hierin aanwezige poefhoeveel- heid 1k met een intensieve stralingsenergiebundel wordt bestraald. De convergent!ehoek g van de bundel is in het algemeen gering, daar de kleinste hoek o ten opzichte van de bundelsinvalrichting waaronder de vanuit een proefhoeveelheid afkomstige stralingsenergie zonder onderschep-20 ping van een gedeelte van de uitgezonden invallende bundel kan worden gemeten, gelijk is aan 28. Door het bronopeningsmasker 9, dat zich dicht bij het convergerende orgaan o bevindt, wordt een vooraf bepaald gedeelte van de convergerende bundel tezamen met andere ongewenste stralingsenergie onderschept, teneinde de door de opening passerende convergerende 25 bundel nauwkeuriger vast te leggen. De proefhoeveelheid houder 10 bezit minstens twee vensteropeningen 12, waardoor de stralingsenergie in en uit de proefhoeveelheidhouder kan treden. Tengevolge van de door het convergerende orgaan 3 in samenwerking met het openingsmasker 9 tot stand gebrachte nauwe bundel kan van een houder 10 met een klein proefhoeveel-30 heidvolume en een daarbij behorende kleine proefhoeveelheid ik worden gebruik gemaakt. Ofschoon dit in de figuur niet is afgebeeld is op zodanige wijze in de proefhoeveelheidhouder 10 een stralingsenergiemasker met een opening erin aangebracht. dat het punt 16 het middelpunt van deze opening vormt. Dit heeft tot gevolg dat alle mogelijke door het convergeren- C*35 de orgaan en de opening 9 verstrooide stralingsenergie wordt belet om de J ringvormige opening 2d van het stralingsenergiemssker 2k te bereiken.

\ 8302326

• V

-6-

De uit de proefhoeveelheid 1^ naar buiten tredende stralingsenergie die onder een gegeven hoek α vanuit de proefhoeveelheidhouder 10 wordt opgewekt, is door de stralen 22 aangegeven. De stralen 18, die het verlengde van de niet afgebogen invallende 3tralen vormen, worden 5 gedeeltelijk als stralen 23 vanuit de stralingsenergieput 20 gereflec teerd, waarbij de resterende energie door de opvangpu 20 wordt geabsorbeerd. De opvangput 20 bestaat uit een donkere of zwarte glazen cilinder, waardoor de hierin tredende stralingsenergie wordt geabsorbeerd en welke een vlak onder 45° bezit om de hierop invallende energie gedeel-10 telijk onder een hoek van 90° ten opzichte van de invalsrichting te reflecteren. Door de gecombineerde eigenschappen van het absorberende glas en het oppervlak onder een hoek van 1*5° wordt een stralingsenergieput gevormd, die een aanzienlijk hoger nuttig effect dan de hoorn van Rayleigh bezit of de tot nog toe gebruikte kegelvormige opvangputten en 1 5 (· dempingsorganen van zwart glas. Wanneer er gewenst wordt om de uitgezonden en door de stralen 18 bepaalde invallende stralingsenergie op te meten, 1 wordt de opvangput 20 verwijderd en worden de stralen door de opening , 19, het dempingsorgaan 25, de opening 34 en het detectorconvergentie-. orgaan 37 gevoerd om door de detector 1*0 te kunnen worden gedetecteerd i 2 0 1 en opgemeten. Het dempings orgaan 25 doet als een veiligheidsdempingsorgaan dienst om schade aan de apparatuur en letsel van het personeel te voorkomen, wanneer de opvangput 20 is verwijderd.D e doorlaateigenschappen van het dempingsorgaan 25 kunnen worden geulen door dit orgaan uit de bundel te nemen en dit vervolgens zoals met gestippelde lijnen is aangegeven te 2 5 vervangen, waarbij tegelijkertijd zorgvuldige maatregelen moeten worden genomen waardoor met de nu ontstane riskante omstandigheden met betrekking tot de veiligheid vordt rekening gehouden. Door de onderdelen 44,45 en U6 worden afgestelde dempingsorganen gevormd om de verstrooiingsintensiteiten met betrekking tot de invallende bundel te meten. De stand van de dempings-30 organen in de bundel is door middel van gestippelde lijnen aangegeven.

Door de plaatsing van de dempingsorganen tussen het convergentieorgaan 37 en de detector 40 worden de problemen met betrekking tot een schuine stand van het dempingsorgaan en stof overwonnen, die bij andere opstellingen kritisch zijn.

35 Inplaats van een dempingsorgaan kan het onderdeel 46 uit 8302326 * * · -7- een gepolariseerd filter bestaan, waarbij het onderdeel 21 dan op een zodanige wijze tussen de stralingsbron 6 en het convergentieorgaan 8 moet worden aangebracht, dat de door het polarisatieorgaan 21 passerende stralingsenergie wordt gepolariseerd en dat het door het polarisatieorgaan 5 1|6 passerende verstrooiingslicht mei: betrekking tot depolarisatie kan worden bestudeerd door de intensiteit ran de verstrooide stralingsenergie bij verschillende polarisatiëhoéken waar te nemen·

De proefhoeveelheid ik kan uit elke doazichtige vloeistof zijn samengesteld, die concentraties aan gesuspendeerde of opgeloste 1 0 hoeveelheden materiaal heat, zoals bijvoorbeeld opgeloste -macromoleculen, fluorescerende deeljes, of etoffen van soortgelijke aard en met overeenr* komstige eigenschappen. De proefhoeveelheid kan evenzo uit een vaste stof bestaan zoals bijvoorbeeld een fotografische film, doorzichtig materiaal en reflecterende oppervlakken, waarin of waarover de te be-studeren of te meten deeltjes of verontreinigingen zijn verdeeld. Wanneer van proefhoeveelheden wordt gebruik gemaakt, die uit vaste stoffen bestaan, wordt de proefhoeveelheidhouder 10 weggelaten.

De uit de proefhoeveelheid 1k volgens een elementaire verschilhoek da bij een gegeven hoek α tredende stralen 22 worden door 20 een ringvormige opening 26 in het stralingsenergiemasker 2k onderschept.

De ringvormige opening 26 is symmetrisch rondom de hartlijn van de invallende bundel geplaatst, zodat door de ringvormige opening alle energie wordt opgenomen, die volgens een kegelvormig oppervlak met een hoek α uit de proefhoeveelheid naar buiten treedt, waarbij het toppunt van deze 22 kegel in het punt 16 is gelegen en het basisvlak door de opening 26 wordt gevormd.

De door de stralen 22 aangegeven en door de ringvormige opening 26 onderschepte stralingsenergie wordt verder naar het convergen-tieorgaan 28 geleid, vaar de door de stralen 30 aangeduide stralingsenergie 30 volgens een kegelvormig oppervlak wordt geconvergeerd, waarvan het toppunt in het punt 36 is gelegen. Ofschoon het geïllustreerde convergentieorgaan 28 uit een brekingslens bestaat, kan ook een ander convergentieorgaan worden toegepast, zoals bijvoorbeeld een cirkelvormige reflecterende spiegel, uit draadvezels bestaande optische organen, of andere organen 32 van soortgelijke aard en met soortgelijke eigenschappen. De grootte van 8302326 -8-

Ψ V

het punt 36 zal van de grootte van het punt 16 afhangen, daar door het punt 36 een beeldpunt van het punt 16 wordt gevormd. Ofschoon dit in de figuur niet is aangegeven, kan tussen het masker 32 en het eonvergentie-orgaan 28 een kleine telescoop worden ingevoegd, waarmee het verstrooide 5 beeldpatroon kan worden bestudeerd. Deze mogelijkheid is evenzo bevorder lijk voor het gericht opstellen van de optische elementen en het foeus-seren van de van de proefhoeveelheidcel afkomstige stralingsenergie.

Het detectormasker 32 met de hierin aangebrachte opening 3k wordt zodanig geplaatst, dat de opening 3¾ met het punt 36 samenvalt, 10 zodat op deze wijze de in het punt 36 gefocusseerde stralingsenergie door het masker 32 kan passeren. Door de lichtopvangput 20, het stralings-energiemasker 2k, het convergentieorgaan 28 en het detectoimasker 32 wordt dientengevolge een combinatie gevormd om door de opening 3¾ alleen de onder een gegeven hoek α uit de proefhoeveelheid Ik tredende 15 energie te laten passeren en in hoofdzaak alle andere ongewenste stralings energie te elimineren. Door de vensteropeningen 12 van de proefhoeveelheidcel 10 een zodanige dikte te verlenen, dat de buitenvlakken daarvan over een vooraf bepaalde afstand ten opzichte van het punt 16 zijn verwijderd, zal de hierdoor verstrooide stralingsenergie door het ondoorzichtige 20 gedeelte van het detectormasker 32 worden onderschept, waardoor wordt voorkomen dat deze via de opening 3k de detector bereikt. Het voordeel van een zodanige verplaatsing van de oppervlakken van de vensters 12 bestaat hierin, dat door middel van de door het gebruik ontstane krassen en andere verontreinigingen op deze oppervlakken geen storende invloed op 25 de verstrooiingsmetingen worden uitgeoefend. Hierbij moet er echter aan worden gedacht, dat door de afbuiging in de dikke celvensters, die in feite tengevolge van de desbetreffende kleine hoeken in de tekening net is aangegeven, veranderingen van de effectieve verstrooiingshoek α vanaf de proefhoeveelheid worden veroorzaakt en evenzo veranderingen in het 30 brandpunt 16. Met dit effect moet bij het opstellen van de verschillende componenten rekening vorden gehouden.

De door de opening 3k passerende stralingsenergie wordt door het detectorconvergentieorgaan 37 geleid en vervolgens door een filter of spreidingselement 38, waardoor een verder onderscheid met 35 betrekking tot ongewenste straling wordt gemaakt, doordat hierdoor alleen de stralingsenergie van de gewenste golflengte wordt opgenomen. In fig. 1 8302326 -9- * is het onderdeel 38 als een filter afgebeeld en niet als een filter en spreidings element, zodat de hieruit tredende stralen b2 in dezelfde richting vorden doorgegeven als die welke volgens de hierop invallende stralen is bepaald. De stralen h2 komen verder in het doorlatende omhulsel 5 van de strslingsenergiedetector bO binnen, waarin de straling wordt gede tecteerd. De stralingsenergiedetector bQ kan uit elke doelmatige detector met een gevoeligheid bestaan, die bij de van belang zijnde golflengte past, en met een opneemopening, die bij het optische ontwerp past. Een dergelijke detector kan uit een fotodiode, een fotovermenigvuldiger, 10 een fotobuis of uit een orgaan van soortgelijk karakter en met soortgelijke eigenschappen bestaan. Door het convergent!eorgaan 37 wordt de hierdoorheea passerende stralingsenergie nagenoeg in één richting verder geleid (ge-collimeerd)waardoor het belichte opneemoppervlak van de detector bO nagenoeg onafhankelijk van de verstrooiingshoek α wordt gemaakt.

15 Door de spiegel b7 wordt de hierop invallende stralings energie naar de lens b8 geleid, wanneer deze in de volgens gestippelde lijnen aangegeven stand tussen het detectorconvergentieorgaan 37 en het filter 38 is geplaatst. Door op deze wijze van de spiegel b7 gebruik te maken, kan het bundelpatroon nader door middel van een optische tele-20 scoop vorden bestudeerd en voor analyse en vergelijking met andere gefotografeerde patronen op een fotografische film worden geregistreerd. Door de lens b8 wordt een van de optische elementen van het bestuderings-toestel weergegeven om opnieuw een beeld van het bundelpatroon in het punt U9 te vormen, waar voor het registreren van het patroon een fotogra-25 fische film kan zijn geplaatst.

Thans verwijzende naar fig. 2 blijkt hieruit, dat grotere vaardenVoor de gegeven hoek o van de uit de proeihoeveelheid 1b tredende stralingsenergie kunnen worden verkregen door gebruik van een ringvormige spiegel 52 te maken. Zoals aan de hand van fig. 1 in het bovenstaande 30 is beschreven, wordt door de stralingsbron 6 een bundel stralingsenergie opgewekt, die in het punt 16 binnen de proeihoeveelheid 1b wordt gefocus-seerd.. welke proeihoeveelheid zich in de proeflaoeveelheicOmder 10 bevindt. Een gedeelte van de invallende straling zal direct door de proefhoeveelheid-houder passeren en door de stralingsenergieput 20 worden opgenomen. Door de 35 ringvormige spiegel 52 wordt de onder een gegeven hoek α uit de bestraal de proeihoeveelheid 1b naar buiten tredende stralingsenergie onderschept, 8302326 > r ‘ -10- waarbij deze hoek α aanzienlijk groter is dan de hoek welke verkregen kan vorden door voor het direct onderscheppen van de uittredende stralingsenergie alleen van de ringvormige opening 26 gebruik te maken. Boerde ringvormige spiegel 52 worden de uittredende stralingsenergiestralen 22 5 in de opening 26 gereflecteerd. De stralen worden verder door middel van het convergentieorgaan 28 in de vorm van een kegelvormig oppervlak gericht, waarvan het toppunt in het punt 36 is gelegen, waarna de stralen naar de detector en verdere optische elementen 39 worden geleid. Zoals in het voorafgaande wordt het detectormasker 32 zodanig geplaatst, dat 10 de opening 3^ met het punt 36 samenvalt. Doch de plaats van het masker 32 zal bij de opstelling’ in fig. 2 dichter bij het masker 2b zijn gelegen dan bij de opstelling volgens fig. 1, daar het punt 36 in fig. 2 vanwege het meer parallelle verloop van de stralen vanaf de spiegel 52 dichter bij het masker 2k zal zijn gelegen. Vanwege het masker 32 zal de uit 15 de bestraalde proefhoeveeïheid naar buiten tredende stralingsenergie, die direct door de ringvormige opening 2öwrdt onderschept, geen mogelijkheid bezitten om in de detector en de optische elementen 39 te komen, daar het brandpunt van deze stralen zich op een aanzienlijk andere plaats zal bevinden, zodat deze stralen dientengevolge door het ondoor-20 zichtige gedeelte van het masker 32 zullen worden onderschept. De detec tor en de optische elementen 39 bestaan uit een combinatie van een stra-lingsenergiedetector en hierbij behorende optische elementen zoals deze in fig. 1 zijn geïllustreerd.

Bij de opstelling volgens fig. 3 is de lens 27 tussen de 25 proefhoeveelheidhouder 10 en het masker 2b van dezelfde uitvoeringsvorm geplaatst, die in fig. 1 is geïllustreerd. Door de lens 27 wordt de onder een hoek α verstrooide energie opgenomen, welke een gemiddelde tussen de hoeken gelegen waarde bezit, waarvoor de uitvoeringsvormen volgens fig. 1 en fig. 2 zijn bestemd, waarbij de energie door deze lens tot in 30 de ringvormige opening 2β van het masker 2k wordt geleid.

Een alternatieve uitvoeringsvorm van de in fig. 2 af geheelde uitvoeringsvorm wordt door de uitvoeringsvorm vdgens fig. U gevormd» Door de spiegel 29 wordt de gecollimeerde stralingsenergiebundel 7 via· het convergentieorgaan 8 onder een hoek 90° ten opzichte van de in fig. 1 35 afgebeelde richting van de invallende bundel tot in de proeihoeveelheid- houder 10 gereflecteerd. De uit de proefhoeveeïheid naar buiten tredende 8302326 * -livers trooi de energie, welke hieruit onder hoeken treedt, die tussen 90°-γ tot 90°+'i ten opzichte van de invallende bundel zijn gelegen, wordt door de ringvormige opening 26 van het masker 2¾ gevoerd en door de detector en de optische elementen 39 gedetecteerd. De binnenwand 15 ven de proef-5 hoeveeiheidhouder, die tegenover de wand is gelegen waardoor de invallende bundel naar binnen treedt, kan reflecteren ten opzichte van de invallende bundel worden uitgevoerd om de grootte van de uit de proefhoeveelheid verstrooide straling te verhogen.

Bij de opstelling volgens fig. 5 wordt van een spiegel 10 29 gebruik gemaakt om de bundel 7 via het convergentieorgaan 8 op een onder ^5° opgesteld, gepolijst en reflecterend oppervlak van de opvang-put 20 te reflecteren, waar de bundel weer in de proeihoeveelheidhóuder 10 vordtfrëflecteerd. Het reflecterende oppervlak van de opvangput 20 kan ter vergroting van het reflecterende vermogen van een aluminium!aag 15 zijn voorzien, of hierin kan een afzonderlijk reflecterend spiegelvlak worden aangebracht. De uit de proefhoeveelheidhouder 10 naar buiten tredende energie, die onder een bij benadering aan 1800 gelijk zijnde hoek α naar buiten treedt, kan worden geselecteerd en voor de detectie en de meting door de ringvormige opening 26 van het masker 2¾ worden gevoerd, 20 Thans zal de gedetailleerde werking en de toepassing van de uitvinding voor de keuze van de hoek α en Δα worden besproken, waarbij voor de uitvoering van deze keuze het masker 2k in alle geïllustreerde uitvoeringsvormen volgens de fig. 1-5 zodanig is uitgevoerd, dat dit verwijderd kan worden. Door het masker 2k te verwijderen en door een ander 25 masker met een ringvormige opening ran een andere diameter en een andere radiale opening te vervangen, kan zowel de hoek α als de elementaire verschilhoek Δα in hoeken met nieuwe waarden worden veranderd. Door het masker 2U losneembaar uit te voeren, kunnen de hoeken α en Δα veranderd worden zonder dat enig ander optisch element worden Yerpladst. Het 30 zal echter duidelijk zijn, dat het masker 2k vast kan worden opgesteld en voor het veranderen van α de plaats van de proefhoeveelheid ten opzichte van het masker kan worden veranderd. Daar Δα bij zo'n verplaatsing op zichzelf ook wordt veranderd, wordt de bij voorkeur toegepaste methode voor het kiezen van de hoek α door de boven besproken methode van het veranderen 35 van het masker 2h gevormd. De breedte van de ringvormige opening wordt hierbij zodanig veranderd, dat Δα ten opzichte van een diameterverandering 3302326 . “12- van de ringvormige opening constant wordt gehouden, die voor de keuze van een andere hoek α wordt toegepast. liet is hierbij mogelijk om een serie maskers op een draaiende schijf aan te brengen, zodat voor het veranderen ran het ene masker in het andere alleen een draaien van de 5 schijf wordt vereist om de hoek α te wijzigen. Een bij voorkeur toegepaste methode voor het veranderen van maskers bestaat uit de toepassing van een serie maskers, die op een lineair te verschuiven slede zijn gemonteerd en door de desbetreffende maskers door het naar voren of naar achteren verschuiven van de slede tussen evenwijdige opsluitrails te kiezen.

1 0 Het zal duidelijk zijn dat er nog andere methoden voor het veranderen van de maskers mogelijk zijn om de volgens de uitvinding beschreven verandering van de hoek α tot stand te brengen.

De openingen 9 en 3^ kunnen evenzo door middel van de montage op een slede of een schijf veranderlijk worden uitgevoerd zoals 15 dit in verband met het masker 2U is beschreven. Daar de ideale grootte van de opening 9 van de gewenste hoek α afhangt, kan het bij sommige toepassingen gewenst zijn om de opening dienovereenkomstig te wijzigen.

Op soortgelijke wijze kan het masker 32 worden veranderd om een opening van andere grootte te verkrijgen, hetgeen van de gekozen hoek o afhangt 20 en van de als resultaat verkregen hoek waaronder de stralingsenergie de opening 3** treft.

Ofschoon het masker als een masker met een ringvormige opening 26 ia geïllustreerd en aangeduid, kan een andere uitvoeringsvorm uit een draaibaar masker 2k bestaan, dat slechts een gedeeltelijke ope^ 25 ning ?6 bezit, hetgeen alleen uit een segment van een volledige cirkel bestaat. Het masker 2h kan door middel van een motor worden gedraaid, vaardoor de gedeeltelijke opening de mogelijkheid wordt verleend om de hierop invallende energie volgens de doorlopen cirkelvormige baan af te tasten.

30 Het zal thans duidelijk zijn dat door de uitvinding een toestel voor het detecteren van de stralingsenergie wordt verschaft, die vanuit een proefhoeveelheid onder een te kiezen hoek « naar buiten treedt. De gehele onder een hoek o uit de proefhoeveelheid naar buiten tredende stralingsenergie wordt zodanig door een ringvormige opening onderschept, 35 dat deze gedetecteerd kan worden, waardoor de gevoeligheid van een dergelijke hoekmeting ten opzichte van de tot nog toe gebruikelijke 8302326 % 13 gonianetriscbe methods wordt verhoogd. Verder wordt de door de ringvormige opening cpgenanen stralingsenergie door de toepassing van een bij deze ringvormige opening behorend convergentieorgaan in een vooraf bepaald gebied of put gefocusseerd, dat met een opening 5 in een detecrfcormasker samenvalt, waardoor een onderscheidingsmiddel tegen ongewenste stralingsenergie wordt verschaft. Doordat verder van een convergentieorgaan en een laserstralingsbron wordt gebruik gemaakt, wordt een smalle puntvormig convergerende stralingsenergie-bundel verkregen, waardoor een proefhoeveelheid met een klein volume 10 op intensieve wijze kna worden belicht.

Het zal evenzo duidelijk zijn dat het grote^bereik van de hoek α zich van uiterst kleine tot 0° naderende hoeken tot grote tot 180° naderende hoeken kan uitstrekken wanneer van de methode en het toestel volgens de uitvinding wordt gebruik gemaakt. Verder 15 zal het duidelijk zijn, dat de breedte van de ringvormige opening zodanig kan. worden gevarieerd, dat hierdoor desgewenst een groter of kleiner gedeelte van de onder een gegeven hoek α verstrooide energie wordt ingesloten. Voor zettingen van de naar voren gerichte verstrooiing binnen een totale hoek α van de ringvormige opening 20 zodanig worden verbreed, dat hierdoor de binnen een volledige cirkel vallende stralingsenergie binnen de totale hoek α wordt doorgelaten met uitzondering van de energie, die door de opvangput wordt onderschept welke er voor de invallende bundel is vereist.

Nog andere variaties van het toestel volgens de uitvinding 25 awatten een met een dubbele bundel uitgevoerd toestel, waarin een door genoegzaam bekende methode afgeleide referentiébundel is cpgencmen. Van deze referentiebundel kan een signaal worden afgeleid, dat voor de genoegzaam bekende verhoudings- (ratiol en verschillende detectiemethoden als neferentiesignaal kan dienst doen.

8302326

Claims (10)

1. Fotameter, die van een stralingsbron en in het bij zolder van een laserstralingsbron is voorzien, waardoor een gecolli-meerde stralingsbundel wordt af gegeven, alsmede van eerste convergerende middelen on de van de stralingsbron afkomstige straling 5 in een bundel on te vormen, die qp een in een eerste punt geplaatste ai met een proefmateriaal gevulde houder is gericht, waarvoor een bronopeningmasker met een opening is geplaatst, waardoor deze bundel wordt begrensd, en van een stralingsenergieroasker met een zodanig aangebrachte opening, dat hierdoor een ringvormig gebied wordt 10 bepaald, waardoor de door het proefmateriaal onder een bepaalde hoek verstrooide stralingsenergie wordt doorgelaten, en voorts van • detectiemiddelen om de doorgelaten stralingsenergie op te vangen en de intensiteit aan toeven, met het kenmerk, dat de fotameter tussen het eerstgenoemde» en het stralingsenergiemasker cp de hartlijn 15 van de gecollimeerde bundel van een te verwijderen stralingsenergie-cpvangput is voorzien cm de ongewenste stralingsenergie op te vangen, die niet verspreid is gereflecteerd.

2. Laserfotoreter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het stralingsenergieroasker een centrale opening bezit, die in 20 de hartlijn yan de genoemde gecollimeerde bundel is aangebracht on de stralingsenergie in de invalsrichting langs de genoemde hartlijn naar de detector te laten passereiwanneer de stralings-energie-op-vangput is verwijderd, teneinde op deze wijze de intensiteit van de door de proefhoeveelheid uitgezonden stralingsenergie te kunnen 25 meten.

3. Laserfotoraeter volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de genoemde stralingsenergie-opvangput uit een stuk optisch stxalingsenergie-absoxberend materiaal met een oppervlak bestaat, waarop de genoemde ongewenste stralingsenergie onder een hoek van 30 nagenoeg 45° invalt, waardoor deze energie onder een hoek van nagenoeg 90° ten opzichte van de invalsrichting wordt gereflecteerd en de resterende energie wordt geabsorbeerd.

4. Laserfotcmeter volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat in een lijn met de genoemde centrale opening tussen het stealings- 8302326 * energiemasker en tweede optische middelen cm de verspreid gereflecteerde bundel naar een tweede punt in de opening van een detector-masker te convergeren, een eerste stralingsenergie-denpingsorgaan is aangebracht cm minstens een gedeelte van de stralingsenergie te 5 absorberen die door de genoemde centrale opening van het stralings-energisnasker heen passeert wanneer de qpvangput is verwijderd.

5. Laserfotcroeter volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat naast het detectormasker een derde optisch middel is geplaatst cm nagenoeg alle door de genoemde opening in het detectormasker doorge-10 laten stralingsenergie te collimeren en deze in hoofdzakelijk ge-oollimeerde stralingsenergie naar een stralingsenergiedetector te zenden, waardoor de detector ongeacht de genoemde gegeven hoek over nagenoeg hetzelfde gedeelte van het oppervlak ervan wordt belicht.

6. Laserfotcroeter volgens conclusie 5, net het kenmerk, dat de genoemde eerste, tweede en derde convergerende middelen uit optische lenzen bestaan.

7. Laserfotcroeter volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat deze van een aantal afgestelde dmpingsorganen is voorzien, die op 20 verplaatsbare wijze tussen het genoemde derde optische middel en de stralingsenergiedetector zijn geplaatst zodat deze in de door de stralingsenergie tussen het derde optische middel en de detector gevolgde' baan kan worden geplaatst cm de onderlinge intensiteit-verschillen in stralingsenergie tussen de ene fotometrische 25 meting en de andere te bepalen.

8. Laserfotcroeter volgens conclusie 7, met het kenmerk dat de vooraf bepaalde richting een hoek van 90° ten opzichte van de richting van de convergerende stralingsenergiebundel maakt, die cp het eerstgenoemde punt invalt.

9. Laserfotcroeter volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat tussen het eerstgenoemde punt en het stralingsenergiemasker een reflecterend oppervlak is aangebracht, waarbij dit oppervlak in het midden door een lijn wordt gesneden, die vanaf het eerstgenoemde punt in de genoemde vooraf bepaalde richting loopt, terwijl de con-35 vergarende stralingsenergiebundel. vanaf de eerstgenoemde optische middelen cp dü reflecterende oppervlak wordt gericht en naar het 5302326 ^ v eerstgenoemde punt wordt gereflecteerd waardoor tussen de vooraf bepaalde richting en de richting van de convergerende op het eerstgenoemde punt invallende stralingsenergiébundel een hoek van 180° wordt gevormd.

10. Laserfotaneter volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het genoemde reflecterende oppervlak uit een gepolijst oppervlak van een stralingsenergie-cpvangput bestaat, die uit een stuk optisch stralingsenergieabsorberend materiaal bestaat. / / ' U·'" / 8302326