FI65332C - Foerfarande foer maetning i tvao prov av skillnaden av optiskaegenskaper beroende av ljusets riktning - Google Patents

Description

1 65332

Menetelmä kahden näytteen valon suunnasta riippuvien optisten ominaisuuksien eron mittaamiseksi Tämän keksinnön kohteena on menetelmä kahden näytteen valon suunnasta riippuvien optisten ominaisuuksien 5 eron mittaamiseksi, jossa menetelmässä käytetään yhtä tai useampaa valonlähdettä sekä yhtä valonilmaisinta. Keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan ero yhdellä mittauksella.

Näytteet, joille keksinnön mukainen menetelmä sovel-10 tuu,voivat olla kiinteitä, nestemäisiä tai kaasumaisia tilavuusnäytteitä tai valoa heijastavia pintoja tai valoa läpäiseviä kalvoja.

Julkaisusta GB 1356049 tunnetaan menetelmä kahden pinnan heiiastuskyvyn vertaamiseksi. Siinä heijastetaan 15 valoa vuorotellen kummallekin pinnalle ja verrataan heijastuneita valoja. Julkaisusta DE 2 335 794 tunnetaan järjestely, jossa yhteen näytteeseen johdetaan vuorotellen erisuuntaiset valonsäteet ja verrataan heijastuneita valoja näytteen pinnan heijastusominaisuuksien muutoksen havaitsemiseksi.

20 Nämä mittaussysteemit eivät kuitenkaan sovellu kahden näytteen valon suunnasta riippuvien optisten ominaisuuksien eron mittaamiseen siten, että ilmaisimen vaihtosi^naali on suoraan verrannollinen kyseiseen eroon.

Keksintö käy lähemmin selville seuraavasta selitykses-25 tä ja oheisista piirustuksista, joissa kuvio 1 esittää suoritusmuotoa, jossa mitataan ihon epätasaisuutta ihon paikallisen näppylöitymisen johdosta allergiareaktiossa ja kuvio 2 esittää sovellutusmuotoa, jossa mitataan 30 eroa kahden nestenäytteen sameudessa. Menetelmäkuvauksessa esimerkkinä käytetään kahden ointanäytteen eoätasaisuus-eron mittausta, .’e, miten näytteiden laatu vaikuttaa menetelmän toteutuksen yksityiskohtiin, on alan ammattimiehelle selvää. Samoin on selvää, että tätä menetelmää voi sovel-35 taa myö3 ultravioletti- ja ihfrapuna-alueella.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetään näytettä kohti kahta valoa, joiden tulosuunnan ja lähtösuunnan väli- 2 65332 nen kulma on erisuuri. Valojen suuntaaminen tapahtuu ammattimiehelle tunnetulla tavalla, kuten esimerkiksi peileillä tai prismoilla, jos käytetään yhtä tai kahta valonlähdettä, tai pelkästään valonlähteiden ja niihin mahdollisesti liit-5 tyvien linssien sijoittelulla, jos käytetään neljää valonlähdettä. Nimitetään toista pintanäytettä tutkittavaksi pinnaksi ja toista vertailupinnaksi. Molempia pintoja valaistaan samanaikaisesti, toista toisensuuntaisella ja toista toisensuuntaisella valolla, ja molemmista heijastuneen 10 valon annetaan samanaikaisesti vaikuttaa yhteen valonilmai-simeen. Valojen suuntia vaihdellaan keskenään sopivalla taajuudella, joka valitaan siten, että sekä valon suunnan sähköinen tai mekaaninen ohjaus että valonilmaisin ja siihen liittyvä elektroniikka, kuten esim. vahvistimet, 15 pystyvät ko. taajuudella luotettavasti ja tarkasti toimimaan. Valonilmaisimen lineaarisuuden ansiosta informaatio heijastuskertoimien erotuksesta säilyy, ja jos pintojen epätasaisuus on erisuuri, ts. jos yhden pinnan heijastus-kertoimien erotus käytettävillä kahdella valon suunnalla 20 on erisuuri kuin toisen pinnan vastaava erotus, valonilmaisin antaa vaihtosignaalin, jonka taajuus on sama kuin valon suuntien vuorottelutaajuus ja amplitudi verrannollinen pintojen epätasaisuuseroon. Mittauksen tulos on riippumaton näytteen tummuudesta eli sen absorption suun-25 nan suhteen neutraalista komponentista ja myöskin riippumaton näytteiden mahdollisista värieroista.

Alan ammattimiehelle on selvää, että yleisesti tässä menetelmässä mittausvalon suunnan valinta voidaan tehdä näytteen jälkeenkin, jolloin näytteitä valaistaisiin jat-30 kuvasti samansuuntaisella valolla.

Yleisesti keksinnön mukaisessa menetelmässä, jottei näytteen tummuus vaikuttaisi mittaustulokseen, on tarpeen säätää samaa näytettä valaisevien valonlähteiden voimakkuus sellaiseksi, että erisuuntaiset valot aiheuttavat 35 valonilmaisimessa yhtä suuren signaalin. Säätö tapahtuu käytännössä siten, että toisen näytteen paikalle asetetaan valkoinen ja toisen paikalle musta kalibrointininta 3 65332 .ja säädetään valonvoimakkuitta joko sähköisesti tai suotimilla siten, että valonilmaisimen vaihtosignaali tulee nollaksi. Mustan ja valkoisen kalibrointinäytteen paikat vaihdetaan ja säätö toistetaan.

5 Sen lisäksi, että näytteet voivat olla saman pinnan eri osia, ne voivat olla myös saman neste- tai kaasuvir-tauksen eri osia.

Kuvion 1 esimerkissä keksintöä sovelletaan ihon paikalliseen näppylöitymiseen allergiareaktion vaikutuksesta. 10 Valonlähteinä 3-6 käytetään neljää samanväristä valoa emittoivaa diodia, joista kaksi 3, 4 valaisee ihoa kohtisuoraan ja kaksi 5, 6 vinosti. Valonilmaisimena käytetään yhtä valotransistoria 7, johon osuu kahdesta ihon testi-alueesta 1, 2 heijastunut valo. Ohjausyksikkö 8 toimii 15 siten, että kumpaakin testialuetta valaisee yksi LED kohtisuoraan ja yksi vinosti siten, että aina yhden LEDin valaistessa toista testialuetta kohtisuoraan valaisee toista LED vinosti. Valotransistorin 7 vaihtosignaali syötetään vahvistimeen 9, tasasuunnataan ja mitataan.

20 Merkitään testialueiden heijastuskertoimia kohtisuo rassa valossa ja D2 sekä vinossa valossa ja S.,. Valonlähteiden vuorotellessa yllä kuvatulla tavalla valon-ilmaisimen vaihtosignaali on verrannollinen lausekkeeseen 25 R = (Dx + S21 - (D2 + joka saadaan yksinkertaisella tavalla muotoon S = (Dx - Sx) - (P2 - S2) 30

Merkitään

Hl = D1 - S1

Hj = Dj - S2 .

1» 65332 Tästä seuraa R = H1 - H2 5 Suureet ja karakterisoivat näytteiden heijastussuun-takuviota. Jos näytteiden heijastussuuntakuvio on erilainen, saadaan signaali, joka, koska heijastussuuntakuvion ero on seurausta epätasaisuuserosta, on sitä suurempi, mitä suurempi on ero pintojen epätasaisuudessa.

10 Kuvion 2 sovellutuksessa tutkittavana on kaksi neste- näytettä la ja 2a, ja mitattavana ominaisuutena sameus. Laite on siis differentiaalinen nefelometri. Sinänsä tunnetuilla menetelmillä suunnataan valo yhdestä, kahdesta tai neljästä valonlähteestä kuvion mukaisesti näytteisiin.

15 Osa valosta tavoittaa valonilmaisimen 7a, jonka vaihto-signaalin kanssa menetellään samoin kuin edellä.

Yleisesti keksinnön mukaisessa menetelmässä, käytettäessä kahta tai neljää valonlähdettä, voidaan balanssi-säätö tehdä automaattisesti toisen valonilmaisimen avulla.

20 Tähän johdetaan vuoronperään sopivalla taajuudella näyte kummastakin erisuuntaisesta valonsäteestä yhdeltä näytteeltä kerrallaan, ja saatavaa vaihtosignaalia käytetään valonlähteiden valovoimakkuuden keskinäisen suhteen säätämiseen siten, että kyseinen vaihtosignaali tuLee nollaksi.

25 Tämän toisen valonilmaisimen tasasignaalia voidaan myös käyttää valonlähteiden valovoimakkuuden stabilointiin.

Olennaista tälle keksinnölle ei ole se, mitä tunnettuja keinoja käytetään valonsäteiden suuntaamiseen näytteeseen tai näytteestä lähtevän ilmaistavan valon suunnan 30 valitsemiseen ja valon suuntien vuorottelun aikaansaamiseen, tapahtui se laitteesen kuuluvaa optiikkaa liikuttamalla tai valonlähteitä ohjaamalla, taikka näytteitä liikuttamalla, vaan katsotaan kaikki mainittuja keinoja käyttävät laitteet kuuluviksi keksinnön suojapiiriin.

55