Спектроденситометр для измерения оптической плотности материалов, используемых в светотехнической промышленности

Антонов В.В., Круглов О.В., Кузьмин В.Н., Николаев С.Е., Троицкий А.С., Усов М.М. ООО НТП «ТКА», г. С-Петербург

Возможность оперативного, достоверного и одновременного измерения основных оптических характеристик используемых в светотехнике материалов, таких как спектральный и интегральный коэффициенты пропускания, оптическая плотность, показатель поглощения, всегда была интересна специалистам – светотехникам. Хотя все эти проблемы были давно известны и каждая отдельно решены, отечественных приборов, в которых задача решалась комплексно и оперативно, не было в силу того, что для определения интегральных величин использовались в основном не спектральные, а интегральные методы.

Так, например, по ГОСТ 9160 сигнал от светового потока, проходящего через исследуемый образец, должен регистрироваться после определенного набора измерительных светофильтров. Стандартизуется не спектральная характеристика светофильтров, а так называемые «статусы». Это по своей сути реакция фотоприемного устройства за измерительным комплектом светофильтров. Стандартом определяются статусы: А, М и визуальный В (рис. 1).

В классическом варианте измеритель оптической плотности - денситометр оснащен вращающимся барабаном со светофильтрами. Коррекция спектральной чувствительности приемного тракта производится с помощью этих фильтров к заданному виду (статусы А и М). Это далеко не простая задача, так что погрешность коррекции вносит существенный вклад в систематическую погрешность измерения оптической плотности. К тому же наблюдается ограничение спектральных интервалов измерений, определяемых характеристиками фильтров.

Этих недостатков лишен разработанный нами новый денситометр, основанный на определении спектрального коэффициента пропускания и последующего вычисления необходимых характеристик исследуемого материала. Оптическая схема прибора показана на рис. 2.

Осветительная система мало чем отличается от выше упомянутой классической системы. Из нее исключены корригирующие фильтры. Приемное устройство представляет собой полихроматор на дифракционной решетке с регистрацией разложенного фотодиодной линейкой излучения. Рабочий спектральный диапазон прибора (380 – 760) нм. Диапазон линейности сигналов достигает шести порядков. Обратная линейная дисперсия составляет 49 нм/мм.

Зональная оптическая плотность вычисляется по формуле

где:

       

	- спектральная характеристика светофильтра, обеспечивающего коррекцию под соответствующий статус;
	- спектральная плотность потока, прошедшего через образец;
	- спектральная плотность потока, падающего на образец;
	- пределы интегрирования, граница зон спектра.

Внешний вид такого прибора показан на рис. 3.

Недостатком спектрофотометрического способа определения плотности материалов является техническая трудность реализации измерительного прибора. В то же время, нужно заметить, что знание спектрального состава исследуемого источника оптического излучения позволяет решить практически все колориметрические задачи, стоящие перед исследователем. Современные методы обработки информации дают возможность смоделировать с достаточной точностью любые эффективные спектральные характеристики приемников и источников, что существенно расширяет круг решаемых прибором задач. Можно, определив спектральный коэффициент используемого в технике цветного фильтра, вычислить координаты цветности в выбранной системе координат для любого источника излучения и т.д.

Литература:

1. Джадд Д, Вышецки Г. Цвет в науке и технике. – М. Мир. 1978.
2. Колориметрия. Публикация МКО № 15.2 (1986).
3. Методы измерения и спецификация цветового воспроизведения источников света. Публикации МКО № 13.2 (1974).
4. ГОСТ 9160-91. Метод общесенситометрического испытания многослойных цветофотографических материалов.

Метки: наука, светотехника

Добавить комментарий