156520. lajstromszámú szabadalom • Eljárás polarizátoros vizsgáló berendezések alaphelyzet beállításához

156520 3 4 relatív intenzitása — a geometriai méret es anyagi tulajdonságon túlmenően — döntő mértékben a polarizátorok alaphelyzet beállításának sikeres végrehajtásán múlik. Alaphelyzetbe állított polarizátorokon áthaladó minimális fény képezi az úgynevezett hátteret, vagy alapzajt. Ebből kiemelkedő (felvillanó) fényimpulzusok képezik a hasznos jelet. Kisebb méretű részecskék reprodukálható kimutatása döntően függ a jel/zaj viszony nagyságától, A minél kisebb háttér-jellegű zaj elérése érdekében a fényforrást egyenárammal tápláljuk. Kezelhetőségi, rendszertechnikai okokból többnyire hálózatról működő stabilizált tápegységet alkalmazunk, amellyel mérés alatt a fényforrás intenzitásának ingadozását egy kívánt minimális érték alatt tartjuk. Alaphelyzet beállítás esetén — amely esetek új anyagok mérésének megkezdése előtt vagy azok tartójának cseréjével következnek be — szükségessé vált az alapzaj detektálása, majd felerősítés utáni befolyásolása. Mivel az alapzaj egyenáramú szintváltozást okoz a detektor kimenetén, eiinek erősítésére a detektor után következő váltóáramú erősítő nem alkalmas. Egyenáramú erősítő viszont jellegéből adódó fogyatékosságai miatt, csak nagy körültekintéssel használható, ezért szükségessé vált az alaphelyzet beállítás idejére amplitúdóban modulálni a polarizátorokon áthaladó fénysugarakat, miáltal az alapzajt mesterségesen megnövelve a detektorból az erősítőbe kerülő váltóáram erősítése nem okoz problémát. Célszerűen periodikus modulációt alkalmazunk. Az eddig alkalmazott modulációs megoldások döntően két csoportba tartoznak. a) Elektromos rendszerek b) Mechanikus rendszerek a) Elektromos rendszerű modulátor alkalmazása esetén az 1 fényforrást (3. ábra) követi a 2 polarizátor. A polarizátor és az 5 kísérleti anyag közé 6 kvarcrudat helyeznek. A kvarcrudat körülvevő tekercsbe váltóáramot vezetnek, amely a Faraday jelenség folytán az áram nagyságának, polaritásának, frekvenciájának függvényében módosítja a polarizációs rezgési síkot. Ennek eredménye a 3 analizátorból kilépő fény intenzitásának változása. Más elektromos modulátorban a Kerr-féle jelenséget hasznosítják, vagyis a poláros fényt olyan anyagon, pl. nitrobenzolon vezetik keresztül, amely elektromos tér hatására forgatja a polarizációs síkot. A Faraday jelenségen alapuló modulátor hátránya, hogy teljesítményt igényel, míg a Kerr-féle effektuson alapuló eljárásnál a nagyfeszültség (több tíz kV) kezelhetősége okoz problémát. Mindkét rendszer közös hátránya, hogy nagy tisztaságú anyag alkalmazását teszi szükségessé, egyrészt azért, hogy a szennyező inhomogénitások okozta nem kívánatos polarizációs forgatást elkerüljük, másrészt a vizsgálandó anyagra jutó fény intenzitását minél kisebb mértékben csökkentse. Hátránya továbbá, hogy nagy fényintenzitással működő készülékek esetén komoly hűtési problémákat okoz. b) Mechanikus rendszerű modulátorok esetében rendszerint az analizátor, lengő mozgást végez egy alaphelyzet körül az óramutató járásával megegyező illetve ellenkező irányban egy adott [<?>! (—^i)] szögtartományon belül.' (Tengelye a síkjára merőleges fénysugár.) Hátránya a teljesítményigényen túlmenően a rögzítési, csapágyazási, hajtási és nem utolsó sorban rezgési problémák felmerülése. Ez utóbbi különösen akkor okoz gondot, ha a kísérleti anyag rázásra érzékeny. A találmány szerinti megoldás azon alapul, hogy üzemszerű, rutin méréseknél az alaphelyzet beállítása gondos elvégzése után sem nulla a detektorba jutó fény intenzitása. Ennek oka a polarizátorok kioltási hatásfokán túlmenően a vizsgálandó anyag és annak tartójának optikai tisztátlanságában (sűrűségkülönbségek, feszültségek stb.) keresendők. A találmány szerinti megoldás a fényforrás fényintenzitását magában a fényforrásban módosítja adott frekvenciával és amplitúdóval az alaphelyzet beállítás idejére. Mivel kis méretű szenynyező részecskék kimutatásához stabil fényintenzitás szükséges, az ehhez szükséges áramot hálózatról, stabilizált tápegységből nyerjük. Az alaphelyzet beállítás idejére ezen tápegységet vezéreljük a periodikus moduláló jellel, aminek következménye a fényforrás intenzitásának periodikus ingadozása lesz. Ennek kívánt mértékre való erősítése és hasznosítása nem okoz problémát. A találmány egy lehetséges megvalósítására a 13 hálózati egyenirányító (4. ábra) árama a 7 soros beavatkozó elemen keresztül az 1 fényforrást árammal látja el. A fényforrás áramából 8 fokozatban képzett ellenőrző jelet a 9 különbségképző összehasonlítja alO alapjel képző jelével és az összehasonlítás eredményével —• a különbséggel — mint hibajellel szabályozzuk a 7 soros beavatkozó elemet. Ilymódon a fényforrás stabilizáló rendszere zárt. A fényforrás adott intenzitású és adott stabilitású fényt állít elő. A stabilitást döntően a 10 alapjel képző határozza meg. Amennyiben a polarizátorokkal alaphelyzet beállítást akarunk végezni, zárjuk a 11 kapcsolót, amely a 12 váltófeszültségű generátor jelével alkalmas módon befolyásolja az alapjel képzőt. Ennek eredménye a soros beavatkozó elemen keresztül a fényforrás áramában jelentkezik,, ami fényintenzitás modulációt okoz. A találmány szerinti megoldás fő előnye, a fent felsorolt módszerekhez képest, hogy a polarizáló fény útjába a kísérleti anyagon kívül nem kerül más. Teljesítményt, nagyfeszültséget, mechanikus megoldásokat nem igényel. Működése közben különleges stabilizált tápegységet nem igényel. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 9