193168. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés, valamint mintakamra kondenzált halmazállapotú kis- és közepes abszorpciójú átlátszó vagy nem átlátszó minták fotoakusztikus vizsgálatára
193168 8 A 2. illetve a 6. ábra szerinti megoldásnál nem átlátszó 31 minta mérésénél a 33 mintatartó a 36 második zárószervben kialakított henger alakú üregben van elhelyezve. A 34 belsőtér és a 37 mikrofon között belülről a 44 záróképeny 43 hengeres furatába illesztett korong alakú 51 árnyékolószerv van. A 6. és 7. ábra szerinti megoldásnál az 51 árnyékolószerv a 44 záróköpeny furatába illesztett korong, melyben a korong vastagságához képest kisebb ármérőjű 52 furatok vannak. A 2. ábra szerinti megoldásnál a 33 mintatartó korong alakú tárcsa, melyben a 31 minta részére korong alakú süllyesztés van. A 4. ábra szerinti megoldásnál átlátszó minták mérésénél a 36 második zárószerv 45 vállas furattal van ellátva, a 45 vállas furatban két, 47 első és 49 második gumigyűrű fogja közre a korong alakú vizsgálandó 46 átlátszó mintát. A hermetikus zárást a 36 második zárószerv csavaros rögzítésénél 48 szorítógyűrű és a 34 belső térben a 36 második zárószerv falához illeszkedő 54 perem biztosítja, mely a 44 záróköpeny belső részét képezi. Nem átlátszó minták vizsgálata esetén az akusztikus 21 mintakamra második 36 zárószervének kialakítását a 2. ábra .mutatja. Ennél a kialakításnál az akusztikus 21 mintakamra belső felületét tükörszerűen fel keli polírozni és gondoskodni kell az 51 árnyékolószerv alkalmazásával a 37 mikrofon árnyékolásáról. A 31 mintára a 32 bevezetőnyíláson keresztül intenzitásmodulált fény érkezik. A beérkezett fényt a 31 minta elnyeli, a 31 minta abszorpciós tulajdonságaitól függő mértékben. Ez a körülmény a 31 mintában hanghullámokat hoz létre. Ezeket a hanghullámokat a Helmholtz-rezonátornak kiképzett 21 mintakamra felerősíti és ezt a felerősített hanghullámokat a 37 mikrofon detektálja. A Helmholtz-rezonátor a 34 belső térből és a 32 bevezetőnyílásból ált. A 32 bevezetőnyílás az átmérőjéhez viszonyítva hosszá cső, amely a külvilágot a 34 belső térrel összeköti. A 34 belső tér térfogata, valamint a 32 bevezetőnyílás keresztmetszete és hossza együttesen határozzák meg a rezonátor jellemzőit, vagyis a rezonanciafrekvenciát és a jósági tényezőt. A rezonancia úgy jön létre, ha a 12 fénymodulátor frekvenciáját a Helmholtz-rezonátoros erősítő rezonanciafrekvenciájára állítjuk, a 12 fénymodulátor frekvenciáját a Helmoltz-rezonátoros erősítő rezonanciafrekvenciájára állítjuk, a 12 fénymodulátor frekvenciahangolását íázisdetektor biztosítja. Nagyérzékenységű méréseknél az akusztikus 21 mintakamrát zajszegény környezetbe kell elhelyezni. A kamra nyitottsága miatt érzékenyebb a külső zajokra, így a kamrát akusztikusán is szigetelni kell. A 21 mintakamra anyaga nagy hőkapacitású anyag, pl. rozsdamentes acél vagy alumínium. 7 Nagy áteresztőképességű átlátszó 46 minták esetén — ahogy ez a 4. ábrán látható- az átlátszó 46 minta a 32 bevezetőnyílással szemközti oldalon van elhelyezve. A mintatartó olyan, hogy a kristályból készített korong alakú átlátszó 46 minta a 47 első és a 49 második gumigyűrűvel összeszerelt állapotban hermetikusan zárja a 34 bélső teret. Mivel ez a 46 áltlátszó minta maga képezi a megvilágító fény ablakát, a gerjesztő fény szóródása elhanyagolható, így a 37 mikrofon külön árnyékolást nem igényel. Ennél az elrendezésnél a fény keresztülhalad az akusztikus 21 mintakamra 34 belső terén anélkül, hogy a kamra belső falával kölcsönhatásba kerülne. Ela a 46 általátszó minta megvilágított felülete /a hangforrás felülete/ nagyobb, mint a 32 bevezetőnyílás keresztmetszete, akkor a Helmholtz-rezonátor erősítő hatása tovább fokozható. Az 1. ábrán látható 16 nyalábosztó a 15 harmadik sugárnyaláb egyrészét, pl. 10%-át merőlegesen eltéríti és mint 18 eltérített sugárnyalábot a 22 referenciakamrába vezeti. A 22 referenciakamrában van a referenciaminta elhelyezve. A 22 referenciakamra belső tere zárt és sokkal kisebb térfogatú, mint az akusztikus 21 mintakamra. A referenciamintának olyannak kell lennie, hogy abszorpciós tulajdonságai a vizsgálandó fényhullámhossz tartományban ne változzanak. Ez azt jelenti, hogy azonos moduláló /szaggatási/ frekvencia* feltételezve, a referenciamintán keltett hang intenzitása csak a fényintenzitástól függjön, a fény hullámhosszától nem. Az ilyen módon keltett referenciajel alkalmas arra, hogy azzal a mintajelet összehasonlítva a 10 fényforrás spektrálís és intenzitásbeli ingadozásait kiküszöböljük. .Referenciamintaként kiválóan megfelel az a porózus korom, amit pl. az acetiléngáz tökéletlen égetésével nyerünk. Ebből elegendően vastag réteget alkalmazva, tökéletes referenciamintát kapunk. Elméleti és kísérleti megfontolások alapján az akusztikus 21 mintakamra térfogatál bizonyos korlátok között minimalizálva maximális fotoakusztikus jelet kapunk. Ebben az esetben a szaggatási frekvencia széles ta 'tományában a referenciaminta azonos jelet szolgáltat. A 21 mintakamrában és a 22 referenciakamrában alkalmazott 37 mikrofonnal szemben két alapvető követelményt támasztunk: Egyrészt érzékenységük legyen minél nagyobb, másrészt a szórt fényre ne adjanak fotoakusztikus jelet. E két következménynek a fémfólia-membránnal ellátott kondenzátor-mikrofonok felelnek meg legjobban. A második követelménytől akkor lehet eltekinteni, ha a 21 mintakamra, vagy a 22 referenciakamra kialakítása olyan, hogy szórt fény nem juthat a 37 mikrofonra. Ha a szaggatási frekvenciát széles frekvenciahatárok között változtatjuk, akkor a mikrofon frekvenciaátvitelére is megkötést kell tenni. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 o
