198792. lajstromszámú szabadalom • Optikai mérőberendezés (érintés nélküli infravörös elemző) anyagösszetételek elemzésére
szerelhető fel az elemezendő összetételű anyag technológiai útjában, igy telepítése gyorsabban, kisebb költségvonzattal megvalósítható. A találmányt az alábbiakban a rajz segítségével ismertetjük részletesebben. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti mérőberendezés egy lehetséges kiviteli alakjának vázlatos elvi felépítése, a 2. ábrán az 1. ábra szerinti mérőberendezés szűrőtárcsájának előlnézete látható, a 3. ábra a találmány szerinti berendezés felfogóernyőjének és detektorának vizsgáló fénysugárhoz viszonyított elhelyezkedésének magyarázatára szolgál, a 4. ábrán a visszavert fénynyaláb útja látható a vizsgálandó összetételű anyag legnagyobb vastagsága, illetve mérőberendezéshez képest legkisebb távolsága esetén, és az 5. ábrán a vizsgált anyagról visszavert fénynyaláb útja látható legkisebb anyagvastagság, illetve a mérőberendezéshez képest legnagyobb anyagtávolság esetén. A példaképpeni bemutatott érintés nélküli optikai mérőberendezés szélessávban sugárzó 1 fényforrást, kvarc halogénizzót tartalmaz, amely átfogja az ultraibolya tartománytól a látható tartományon át a teljes közeli infravörös tartományt. Az 1 fényforrás mögött fényvisszaverő 2 tükör van elhelyezve, míg az 1 fényforrás előtt 3 fényrekesz helyezkedik el, amely előtt a fénysugár útjában 4 gyűjtőlencse van elhelyezve. A 4 gyűjtőlencse előtt 8, 9 ágyazásban 10 szűrőtárcsa van forgathatóan ágyazva, amelyben kerülete mentén több, a 2, ébrén látható esetben hét monokromatikus 11 szűrő van beépítve. A vizsgáló fénysugár a 4 gyűjtőlencséről elemezendő összetételű 5 anyagra jut, amelyet az 1. ábrán 5a alsó anyagrétegként és 5f felső anyagrétegként ábrázoltunk. A 10 szűrólárcsa és az elemezendő összetételű 5 anyag között van az arról visszaverődött fénynyalébot felfogó fotoelektromos átalakítóra, azaz 7 detektorra továbbító 6 felfogóernyö elhelyezve. A 6 felfogóernyő forgási ellipszoid negyed óvszegmenséból kiképzett fémtükör, amelyben a vizsgáló fénysugarat átengedő belső 15 nyílás van kialakítva. Amennyiben a mérőberendezés fénykivetitó rendszerének optikai középpontját, azaz a 4 gyűjtőlencse C pontját, valamint a vizsgáló fénysugár v vetítési tengelyét úgy rendezzük el, hogy annak a 6 felfogóernyő forgási ellipszoidja n nagytengelyével bezárt oC szög 5 H U 3 azonos a 6 felfogóernyőnek az n nagytengellyel azonos optikai tengelye, és a forgási ellipszoid távolabbi F2 fókuszpontját a 6 felfogóernyő két szélső A,B pontjával összekötő rí, rí egyenesek által bezárt 0, *, szögek összegének felével, továbbá, ha a 4 gyűjtőlencse c pontja beleesik a fénysugár v vetítési tengelyének és a 6 felfogóernyő vezérgörbe ellipszisének metszéspontjába, vagy legalábbis annak közvetlen tartományába esik, akkor az a helyzet áll elő, hogy megközelítően fél n nagytengelynyi szakaszon tetszés szerinti mélységben elhelyezkedő elemezendő 5 anyagról, azaz 5a alsó anyagrétegről és 5f felső anyagrétegról a 6 felfogóernyó a forgási ellipszoid közelebbi FI fókuszpontja közelében hozzávetőleg azonos nagyságú képet alkot, így az idehelyezett 7 detektor a vizsgált 5 anyag teljes megvilágított felületét érzékeli, tekintet nélkül annak a 6 felfogóernyűtől való távolságára. A fent leírtak jobb megértését segíti elő a 3. ábra, amelyen részletesen feltüntettük a találmány szerinti mérőberendezés 6 felfogóernyöjének és 7 detektorának méretezéséhez, illetve elhelyezéséhez szükséges változókat. Látható tehát, hogy az elemezendő összetételű 5 anyag a mérés folyamán 1 vastagságban változhat anélkül, hogy az a mérés eredményét befolyásolná. Ez az 1 vastagság hozzávetőleg megegyezik a 6 felfogóernyó forgási ellipszoidját alkotó ellipszis fél n nagytengelyével és az 5f felső anyagréteg az ellipszis távolabbi F2 fókuszpontjának tartományában húzódik. Az 5a alsó anyagréteg és az 5f felső anyagréteg megvilágított, aktiv és a mérésben résztvevő területének tárg,yótmérőjét d, d’ hivatkozási jellel jelöljük. A javasolt mérőberendezés előnyös tulajdonságait meghatározó oC szög kiszámításához szükséges 0, szögek a matematikából ismert ellipszis összefüggések segítségével határozhatók meg:_________ bya* - xi2 ' arc sin 0=----------------------a2 + xi b2 1 b’/a2 - xz2 ' arc sin ----------------------a2 + xz\/a2 - b2' ahol a a 6 felfogóernyő forgási ellipszoidját meghatározó ellipszis nagy féltengelye, b az ellipszis kis féltengelye, xi a 6 felfogóernyó szélső A pontjának n nagytengely menti koordinátája, és X2 a 6 felfogóernyő szélső B pontjának n nagytengely menti koordinátája. Az 1. ábrán látható vázlaton a rajz zsúfoltságának elkerülése érdekében az optikai középpontot, azaz a 4 gyűjtőlencsét a 6 felfogóernyőn kivülesöen ábrázoltuk. A célul kitűzött pontosság és helyzet- és paraméter függetlenség érdekében azonban a 4 gyűjtőlencsét célszerű a 3., 4. és 5. ábrán látható B 0 98792 5 10 3 5 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
