188795. lajstromszámú szabadalom • Detektor elrendezés,adott beesési szögű sugárzásnak kitett mintáról adott szögtartományban szóródó sugárzás intenzitásának mérésére
1 188 795 2 A találmány detektorelrendezés, adott beesési szögű sugárzásnak kitett mintáról adott szögtartományban szóródó sugárzás intenzitásának mérésére. A 2 553 536 sz. NSZK-beli közzétételi leírásban olyan elrendezést ismertetnek, amelynél egy mintára merőlegesen beeső sugárnyaláb egy körtárcsa alakú fényelem középső nyílásán halad át, és a lenyelem és a minta között mattfehér belső felületű kamra van elhelyezve. Az elrendezés a mintáról diffúzán reflektált közel összes sugárzás intenzitását méri. Ennek egy része közvetlenül éri a fényelcmct, más része a mattfehér felületről reflektálódik a fényelemre. Hátránya ennek az elrendezésnek, hogy körgyűrű alakú érzékelőfelület szükséges, nagyobb minták méréséhez ráadásul nagyméretű, ami nehezen valósítható meg. A nagy méret továbbá nagy időállandót eredményez, ami csak lassú mérést tesz lehetővé. Ha ezt az elrendezést általános célú mérőberendezésként kívánnák alkalmazni, igen csekély pontosságú mérést tenne lehetővé. A hiba főképp abból adódik, hogy a szóródási szögtartomány egyik részében a sugárzás a fényelemet közvetlenül éri, a másik tartományban pedig csak a mattfehér felületen való reflektálás után. Ez a reflexió azonban nem lehet tökéletes, igen bonyolult sugárutakat eredményez, és így jelentős mérési hibával jár. Ismeretesek továbbá olyan anyagösszetétel-meghatározásra szolgáló spektrofotométerek, melyek a vizsgálandó mintát változó hullámhosszú, monokromatikus sugárnyalábbal világítják meg rögzített 0°-os vagy 45°-os beesési szög mellett, és sugárzásérzékelővel mérik a mintáról rögzített 45° ill. 0° szög kis környezetében visszaszóródó sugárzás intenzitását. A 0745°, ill. 4570°-os szokásos elrendezés a minta felületéről szabályosan visszaverődő „tükrös” sugárzás mérésének kiküszöbölésére szolgál, és valóban csak a „szórt” sugárzás mérését biztosítja jól reprodukálható feltételek mellett. Az ilyen ismert készülékek közös tulajdonsága, hogy a vizsgált mintáról a mérési szögtartományban viszszaszórt sugárzásnak csak kis része jut a sugárzásérzékelőre, mivel a rendszerint félvezető sugárzásérzékelők gyártási okok miatt általában kisméretűek és sík felületűek. Még fokozottabban fennáll ez olyan vizsgált minták (pl. gabonaőrlemények, keveréktakarmányok, húskészítmények, gyümölcs- és zöldségpürék) esetén, amelyek többé-kevésbé inhomogének, ezért vizsgálatuknál lehetőleg nagy minlafeliiict és ennek megfelelően nagy keresztmetszetű megvilágító sugárnyaláb alkalmazására kell törekedni. Az ilyen nagy mintafelületről a beesési merőlegeshez képest adott szögtartományban szimmetrikusan minden irányban visszaszóródó sugárzásból az ismert készülékekben még kisebb hányad jut a sugárzásérzékelőre. Annak érdekében, hogy a mintáról az adott szögtartományban visszaszórt összsugárzásból a sugárzásérzékelő felületén minél nagyobb rész hasznosuljon, több sugárzásérzékelőt helyeznek el. Ezzel a megoldással a sugárzásérzékelők összfelületére jutó energia ugyan nő, de a sugárzási teljesítménysűrűség kicsi marad, ami előnytelen a mérés pontossága szempontjából. Minél kisebb ugyanis a sugárzási teljesítménysűrűség, annál kisebb a sugárzásérzékelő által szolgáltatott jel és így annál rosszabb a jel/zaj viszony, valamint annál nagyobb a sugárzó sérzékelő időállandója, azaz annál lassúbb a mérés. A fenti hiányosságok kiküszöbölésére a találmány célja olyan megoldás biztosítása, amely a minta felületéről adott kis szögtartományban szóródó sugárzást maximális hatásfokkal hasznosítja, azaz a n inta felületéről a szögtartományban szóródó sugárzást maximális mértékben érzékelő felületre U reli. A találmány tehát detektorelrendezés, adott beesési szögű sugárzásnak kitett mintáról adott szögtartományban szóródó sugárzás intenzitásának mérésére, amely elrendezésnek a mintára beeső sugárnyalábot engedő fényútja, legalább egy sugárzásérzékelője és a mintáról az adott szögtartományban szóródó sugárzás útjában elhelyezett, a szóródó sugárzást a legalább egy sugárzásérzékelőre irányító cptikája van. A találmányt az jellemzi, hogy a mint írói szóródó sugárzás teljes félterében csak az adott szóródási szögtartománynak megfelelő tartományban elhelyezett legalább egy homorú tükröző felülete és a felület(ek) számával megegyező számú sugárzásérzékelője van, amely homorú tükröző felü- 1 :t(ek) mindegyike a minta kicsinyített képét a hozzá t artozó sugárzásérzékelőre képezi le. A találmány szerinti megoldásnál a megfelelően ( Ihelyezett egy vagy több homorú tükröző felülettel ? mintáról -adott szögtartományban szóródó összes sugárzást a teljes féltérből összegyűjtjük és egy vagy több sugárzásérzékelő érzékelőfelületére gyűjtjük össze, ami egyrészt a sugárzásérzékelő(k) kimenő jel/zaj viszonyának javulásával jár, másrészt nagyobb érzékenységű észlelést tesz lehetővé. Különösen előnyös a találmány inhomogén felületű anyagok mérésénél, mivel nagy felületű minta alkalmazását teszi lehetővé. Az adott kis szögtartományban szórt ténynek minden irányból való begyűjtése kedvező akkor is, ha a minta az adott szögtartományban a különböző irányokban egymástól eltérő reflexiós agy transzmissziós tényezőt mutat, mivel a találmány szerinti dctcklorclrcndczés minden irányra átlagolt mérési eredményt tud biztosítani. A találmány szerinti detektorelrendezés egy előnyös kiviteli alakjának az adott szóródási szögtartonányt a teljes féltérben lefedő legalább két homorú iikröző felülete és ennek megfelelő legalább két sugárzásérzékelője van. Ez esetben célszerű az oly Kialakítás, ahol a sugárzásérzékelők házban vannak elhelyezve, amely háznak a belső falán a homorú ükröző felületekkel ellátott kupolája és a mintát pozicionáló alaplapja van, ahol a homorú tükröző felületek a mintához képest szimmetrikusan vannak elhelyezve. Az ilyen kialakítás igen kis méretű, kompakt felépítést tesz lehetővé, amely kevéssé érzékeny külső zavarokra. Előnyös, ha a kupolán a homorú tükröző felületekkel körülvett, a beeső sugárnyalábot a mintára közel merőlegesen beengedő, központi nyílás van kialakítva. Ezzel a kiképzéssel pl. 0745°-os elrendezést lehet megvalósítani, és az mind reflexiós, mind pedig transzmiszsziós szóródási vizsgálatokhoz alkalmas. Igen előnyös az a kivitel, amelynél a beeső sugárnyaláb fényútja és a ház a hozzá rögzített sugárzásérzékelőkkel és mintával együtt egymáshoz képest kétféle helyzetben rögzíthetően van kialakítva, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
