182334. lajstromszámú szabadalom • Goniofotométer
5 182334 6 a 3 színszűrőtől, a polarizációs iránytól függően, a mérő és referencia jelek aránya nagymértékben változó lehet. A 2. ábrán feltüntetett retroreflexiós szögtartományban történő mérések elvégzésére alkalmas, találmány szerinti goniofotométerben az A megvilágító nyalábot előállító L mintamegvilágító egység elvi felépítése megegyezik az 1. ábrán feltüntetett L mintamegvilágító egység elvi felépítésével, és további fő jellemzője az, hogy az A megvilágító nyaláb útjába a D észlelő egységhez rögzíthető (rajzon nem feltüntetett), azzal együtt elforduló részben áteresztő, részben reflektáló Pl fénykicsatoló prizmatestet helyezünk el, mely legalább két azonos n törésmutatójú első Pia és hátsó Plb prizmatagból van kiképezve, mely Pia és Plb prizmatagok egymástól a sík FI2 FI3 prizmafelületekkel kiképzett keskeny, párhuzamos d légréssel vannak elválasztva, mely Pl kicsatoló prizmatest külső FII ill. FI4 prizmafelületei olyan hengerfelületek, melyek közös tengelye a 20 közös tengely és a hátsó Plb prizmatagon egy további kilépési FI5 prizmafelület van kiképezve, mely merőleges a megvilágított 18 mintafelületről a y észlelési szög irányába visszavert és a keskeny, párhuzamos d légrés határfelületeit képező FI2, FI3 prizmafelületeken, melyek normálisa a beesési síkban fekszik, (részben) reflektált Cl, C2 kicsatolt mérőnyalábok Oc optikai tengelyére. A Pl kicsatoló prizmatest FI1-FI5 prizmafelületének hatását a rajtuk áthaladó ill. visszavert nyalábokra, az ismert Fresnel formulákból számíthatjuk. A 2. ábrán a Pl fénykicsatoló prizmatest a különböző y észlelési szögeknél helyben marad és az A megvilágító nyaláb fordul el (a megvilágított 18 mintafelülettel együtt), vagyis a ß beesési szög a megvilágított 18 mintafelületen állandó. Könnyen belátható, hogy a Cl, C2 kicsatolt mérőnyalábok, a 18 mintafelületről kilépő B mérőnyaláb intenzitására vonatkoztatott intenzitása a y észlelési szög változtatásakor nem változik. Az A megvilágító nyaláb a Pl fénykicsatoló prizmatesten áthaladva az FI1-FI4 prizmafelületek mindegyikén áthalad, a y észlelési szög változtatásakor ekkor az FII és FI4 prizmafelületeken így csak a keskeny, párhuzamos d légrés határfelületeit képező FI2, FI3 prizmafelületeken változnak a ß beesési szögek, vagyis az A0 mintára beeső fénynyaláb intenzitásváltozására csak az FI2 és FI3 prizmafelületek elfordulása (a felületek normálisa a beesési síkban fordul el) lesz hatással. Az intenzitásváltozás tehát akkor lesz a legkisebb, ha a mérésekhez megkívánt yTM,. észlelési szög fele értékénél az A megvilágító nyaláb (az ábrán A'-vel jelezve) merőlegesen halad át a keskeny, párhuzamos d légrésen, vagyis a y = 0° C és j=ym.x. észlelési szögek esetén az A (A' ill. A") megvilágító nyaláb ß beesési szögei a párhuzamos, keskeny d légrésre (mely a d' légrés normálisának hajlásszöge) azonos értékűek, csak ellenkező előjelűek. Ekkor 6 = yTM«. (2, vagyis az FI2 és FI3 prizmafelületeken reflektált Cl, C2 kicsatolt mérőnyalábok a 18 mintafelületről kilépő B mérőnyalábhoz képest 2e hajlásszögnyi eltérést szenvednek. Az A megvilágító nyaláb beesési síkkal párhuzamos méretének és 20 közös tengely helyzetének rögzítése után a y = 0 észlelési szöghöz tartozó szükséges prizmaméretek szerkesztéssel könnyen meghatározhatók. Természetesen az A megvilágító nyaláb és Cl, C2 kicsatolt mérőnyalábok nem ütközhetnek a Plb prizmatag E sarokélébe. Az A megvilágító nyaláb nagyobb szélességi értékeinél ezen szimmetrikus elrendezés Plb prizmatag vastagságára nagy értéket adhat, 8=15° C körüli érték a gyakorlatban általában már elegendő, de ekkor a maximális ym„. = 2s észlelési szöget nem használhatjuk ki teljesen, mivel az intenzitásváltozás ekkor már igen megnövekszik. Ilyen esetben csak ym„. < 2e észlelési szögben célszerű csak mérni. Példaképpen: n= 1,5 törésmutató érték mellett 8=15° C és ym„. = 50 esetén a q relatív intenzitásváltozás a beesési síkra merőleges polarizációs irány esetén q.kb. 1,2%, míg azzal párhuzamos polarizációs irány esetén q„ kb. 1,0%. A találmány szerinti goniofotométer a retroreflexiós méréseknél történő alkalmazásakor, különösen nagyobb A megvilágító nyaláb szélességek esetén, az \ megvilágító nyaláb útjába a D észlelő egységhez (a rajzon nem feltüntetett) rögzíthető és azzal együtt elforduló olyan PH fénykicsatoló prizmatestet is elhelyezhetünk, mely az ismertetett Pl fénykicsatoló prizmatesthez képest ugyanazon ß beesési szög és yTM«, észlelési szög esetén pontosabb méréseket tesz lehetővé. A 3. ábrán feltüntetett PH fénykicsatoló prizmatestben két keskeny párhuzamos dl, d2 légrés van kiképezve azonos n törésmutatójú Plia, Plld, Pllb prizmatagok között. A Pllb prizmatag felépítése a Plb prizmataggal és d2 légrés a d iégréssel azonos, és a d2 légrés d2' normálisának e2 hajlásszöge azonos lehet a d légrés d' normálisának 8 hajlásszögével. A Pllb prizmatag és a Plia prizmatag között azonban egy további hasonló második dl légrés van kiképezve, melynek dl' normálisa szintén a beesési síkban fekszik és et hajlásszögének abszolút értéke |Sj | = s2 - yTM,.. (Az FII2, FI3 prizmafelületek síkjainak és az FII4,15 prizmafelületek síkjainak metszésvonalai a beesési síkra merőlegesek, azaz párhuzamosak a 20 közös tengellyel.) Az ily módon kiképzett PH fénykicsatoló prizmatestben a második dl légrés alkalmazásával az A megvilágító nyaláb intenzitásváltozását a szerkezeti felépítéshez megkívánt nagyobb értékű s=82hajlásszögek esetén nagymértékben csökkenteni lehet, ami könnyen belátható, mivel y észlelési szög növelésével ugyanazon A megvilágító nyaláb az egyik d2 légrésen növekvő, a másik dl légrésen csökkenő ß beesési szögek mellett halad át. Összehasonlításul az előző példa adataival az így kialakított PH fénykicsatoló prizmatest esetén a relatív intenzitásváltozások (zárójelben az előző példa értékei) a következő: q.= 0,17 (1,2)% ill. qp=0,11 (1,0)% A dl, d2 légréseket célszerű eltérő értékűre megválasztani, hogy a d 1 és d2 légrésekben többszörösen reflektálódott sugarak interferenciáját elkerüljük, ami százalék nagyságrendű intenzitásmodulációt okozhat a y észlelési szög változásánál. A 4. ábrán a Pl vagy PII fénykicsatoló prizmatestek beépítési vázlatát mutatjuk be. A PI ill. PII fénykicsatoló prizmatestek az A megvilágító nyalábra gyenge negatív hengerlencse hatást fejtenek ki, ami az Ao mintára beeső fénynyaláb térszögét megnöveli. Ennek eredeti értéken való tartását a 7 megvilágítási térszögkorlátozó fényrekesz szélességének csökkentésével, vagy pl. az A megvilágító nyalábba elhelyezett gyenge pozitív dioptriájú 12 hengerlencsével kompenzál-hatjuk. A Cl, C2 kicsatolt mérőnyalábok térszögére a Plb vagy Pllb prizmatagok erősebb negatív hengerlencse hatást fejtenek ki. Ennek eredeti értéken való tartását a 14 észlelési térszög korlátozó fényrekesz szélességének megfelelő csökkentésével, vagy pl. a Cl, C2 kicsatolt mérőnyalábok útjában elhelyezett pozitív eredő dioptriájú 19 hengerlencsével kompenzálhatjuk. A D észlelő egység 0D optikai tengelye célszerűen az L mintamegvilágító egység Ol optikai tengelyének és 20 közös tengelyének a metszéspontjába mutat. Ekkor a Cl, C2 kicsatolt mérőnyalábokat, a nyalábok Oc optikai tengelyének és a D észlelő egység Od optikai tengelyeinek metszés5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
