184979. lajstromszámú szabadalom • Optikai vékonyréteg nedvességmérő gázok relatív nedvességtartalmának mérésére és eljárás interferencia vékonyréteg rendszer előállítására, különösen ilyen nedvességmérőkhöz
184979 8 7 méretek olyanok, hogy lehetővé teszik a víz gyors be- és kilépését a rétegben. A találmány szerinti nedvességmérő egy további példakénti kiviteli alakját a 4. ábra szemlélteti. A monokromatikus 21 fényforrás és fényérzékelő 23 detektor, 5 valamint a 21 fényforrás és a 23 detektor között spektrális tulajdonságait a relatív nedvességtartalom hatására változtató optikai 22 vékonyrétege, továbbá a fényérzékelő 23 detektor kimenetére kapcsolt elektromos 24 megjelenítője van. A fényérzékelő 23 detektor lehet fény- 10 ellenállás, fototranzisztor, fotodióda stb. Az elektromos 24 megjelenítő lehet egy áramerősítő és az áramerősítő áramkörébe kapcsolt nedvességre kalibrált árammérő. A nedvességre érzékeny 22 vékonyréteget célszerű titánoxid és szilíciumoxid anyagból vákuumpárologtatással 15 létrehozni, mert ezek mechanikai és kémiai ellenálló képessége kiváló. A 22 vékonyréteg által áteresztett monokromatikus fény intenzitását a fényérzékelő 23 detektorral és az elektromos 24 megjelenítővel mérjük a spektrumtartomány olyan szakaszán, ahol a transzmisz- 20 szió a hullámhossz függvényében erősen változik. Az elektromos 24 megjelenítő a gáz nedvességtartalommal arányos intenzitást detektál. Az 1. ábrán látható nedvességmérőnél célszerű ha az egy fényérzékelő 13 detektor helyett két fényérzékelő 25 detektort alkalmazunk, amelyeknél a keskenysávú 12 interferencia vékonyréteg rendszeren átmenő monokromatikus fénynyaláb alkalmazása esetén a beesési szög a megfelelő sugármenetben a két detektornál kissé eltérő, így azok különböznek egymástól. Kialakítható kiviteli 30 alak úgy is, hogy hullámhosszban kissé eltérő tulajdonságú interferencia szűrőket alkalmazunk, amelyek egymás mellett vannak elhelyezve és együtt vannak mozgatva. Mindkét megoldásnál a két detektor jel különbségével meghajtott szervorendszer a maximális transzmisz- 35 szióhoz tartozó szögértéket automatikusan beállítja. Az 5—6. ábra egy-egy interferencia vékonyréteg rendszer három-három transzmissziós görbéjét szemlélteti, amelyek között a különbség csupán a relatív nedvességtartalom befolyásának mikéntjében van. Az 5. ábra 40 szerinti görbe olyan optikai vékonyrétegrendszerre vonatkozik, melynél a fény hullámhossz növekedésével a T transzmisszió hirtelen lecsökken. A 6. ábránál pedig a T transzmisszió egy szűk fény hullámhossz tartományban hirtelen megnövekszik. A páratartalom változásá- 45 nak hatására az optikai vékonyréteg transzmissziós görbéje eltolódik és így megváltozik az átbocsátott fény intenzitása és ezt a változott fényintenzitást a 23 detektor érzékeli és az elektromos 24 megjelenítő kijelzi, amely mint már említettük, nedvességre van kalibrálva. Ilyen szűrő létrehozható például szilíciumoxid és titánoxid anyagokból. A találmány szerinti keskenysávú interferencia szűrő előállítására szolgáló eljárás során először a fent említett anyagok vákuumtechnikai elpárologtatásával negyedhullámhossz optikai vastagságú rétegekből álló első interferencia tükröt hozunk létre. Az első tükör reflexiója, illetőleg rétegszáma nem szigorúan kötött, általában 6—10 réteg felvitele elegendő. Ezután párologtatjuk fel a közbenső réteget, amelynek optikai vastagsága a hullámhossz felének egy egészszámú többszöröse, tipikusan a hullámhossz 1—2-szerese. Ezután a rendszert az első tükörrel megegyező második tükör elkészítésével fejezzük be. A rétegszerkezet megfelelő pórusosságának biztosítása céljából a párologtatás kezdetén a hordozót 300—350 °C hőmérsékletig melegítjük, amely hőmérséklet a párologtatás befejezéséig 400—450 °C-ig növeljük. Az egyes rétegeket TiO és SiO anyagok termikus elpárologtatásával visszük fel nagy oxigén nyomás mellett 0,1—0,5 nm/s sebességgel, ügyelve arra, hogy a közbenső réteg titánoxidból készüljön. A találmány szerinti nedvességmérő előnyei a következőkben foglalhatók röviden össze : — elektromos kontaktus nélküli mérést tesz lehetővé ; — nagyobb pontosság érhető el ; — szélesebb hőmérsékleti méréstartományban alkalmazható ; — egyszerűen automatizálható, mert a páratartalom mérése szögmérésre vezethető vissza. Szabadalmi igénypontok 1. Optikai vékonyréteg nedvességmérő gázok relatív nedvességtartalmának mérésére, azzal jellemezve, hogy nedvességérzékelő eleme interferencia vékonyréteg rendszer (12,22), amely fényforrás (11,21)és az interferencia vékonyréteg rendszernek (12, 22), a fénnyel való kölcsönhatását mérő detektor (13, 23) közötti fényútban van elhelyezve, és a detektorhoz (13, 23) elektromos kiértékelő rendszer csatlakozik. 2. Az 1. igénypont szerinti nedvességmérő, azzal jellemezve, hogy az interferencia vékonyréteg rendszer (12) mint mutató közvetlenül a nedvességtartalmat jelzi, az interferencia szűrő (12) egyik oldalán monokromatikus fényforrás (11), a másik oldalán pedig fényérzékelő (13) van, az interferencia szűrő (12), mint mutató egy mágneses térben elhelyezett áram tekercsre (15) van rögzítve és berendezésnek a fényérzékelő (13) és áramtekercs (15) között szélső érték kiválasztó erősítője (14) van. 3. Eljárás interferencia vékonyréteg rendszer előállítására, elsősorban az 1. vagy 2. igénypont szerinti optikai vékonyréteg nedvesség mérőkhöz, amelynek során eltérő törésmutatójú dielektrikum anyagokból periodikus 50 rendszert építünk fel vákuumpárologtatással vagy porlasztással, azzal jellemezve, hogy hordozóra előnyösen szilíciumdioxid, mint kis törésmutatójú és titándioxid, mind nagy törésmutatójú rétegeket párologtatunk vagy poriasztunk, közben a porózus rétegszerkezet kialakítá- 55 sára a hordozót legalább 423 K°-ra melegítjük és a párologtatást előnyösen 5—lOxlO-4 mbar oxigénnyomás mellett, előnyösen 0,1—0,5 nm/s sebességgel végezzük. 1 rajz, 6 ábra A kiadásért felel: a Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó igazgatója 87.2041.66-4 Alföldi Nyomda, Debrecen Felelős vezető: Benkő István vezérigazgató
