203408. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés anyagi minőség lokális vizsgálatára fotoakusztikus módon
3 HU 203 408 B 4 Megoldásunk értelmében igen célszerű a berendezésnek olyan kiviteli alakja, amelynél mérőkamra fényáteresztő anyagból, előnyösen kvarcüvegből van kiképezve. A találmány szerinti berendezés lehetséges, példaként! megoldásait a mellékelt rajzok alapján ismertetjük részletesen, ahol- az 1. ábra a berendezés vázlatos blokkvázlatát,- a 2. ábra a találmány szerinti mérőfej egy előnyös megoldását,- a 3. ábra pedig a mérőfej egy további előnyös kialakítását ábrázolja Az 1. ábrán látható berendezésnek, amelyet az ábra blokkvázlat szinten ismertet, nagy optikai teljesítményű- megfelelő fényteljesítményű, szélessávú - L fényforrása, például kisméretű xenon-lámpa, a L fényforrás fénynyalábjának útjában S fényszaggatója, két 01, 02 optikai rendszere, továbbá vezérelhető, folyamatos hangolású M monokromátora van. A S fényszaggató és a M monokromátor között van elhelyezve a L fényforrás fénynyalábját téglalap keresztmetszetű, vonalszerű párhuzamos fénynyalábbá alakító első 01 optikai rendszer. A második, a vonalszerű fénynyalábot négyzet keresztmetszetűvé alakító, 02 optikai rendszer a M monokromátort követően van elrendezve, amelyhez Ü üvegszálkötegen keresztül F mérőfej csatlakozik. E elektronikus egységgel van ellátva, amely egyrészről Kb kábelen át a F mérőfejben lévő Mi mikrofonnal (lásd 2., vagy 3. ábra), továbbá a M monokromátor működését befolyásoló V vezérlővel, illetve a S fény szaggatóval van összekötve. A szükséges tápfeszültséget önmagában ismert T tápegység szolgáltatja. A 2. ábra a F mérőfej előnyös megoldását szemlélteti. A F mérőfejben K mérőkamra van kiképezve, amelyhez C kapillárosn keresztül Mi mikrofont tartalmazó tér csatlakozik. Az Mi mikrofon a Kb kábelen át az E elektronikus egységgel van összekötve. Az ábra szerint ennél az előnyös megoldásnál az Ü üvegszálköteg végénél fókuszáló L1 lencse van elhelyezve. A L1 lencse optikai tengeléyben, a K mérőkamrán N nyílás van kiképezve, és a N nyílás környezetében TÖ tömítőgyűrű van elrendezve. A 3. ábra a F mérőfej egy további előnyös kiviteli alakját ábrázolja. A K mérőkamra egyik RÍ része a F mérőfejben ennél a kiviteli alaknál rögzítetten van kiképezve, további, másik R2 része pedig cserélhető SZ mintatartóként van elrendezve. A SZ mintatartó TÖ tömítőgyűrűt befogadó horonnyal van ellátva és a SZ mintatartó oldható módon csaüakozik az egyik RÍ részhez. Megoldásunk értelmében a K mérőkamra fényáteresztő anyagból, előnyösen kvarcüvegből van kiképezve. A találmány szerinti berendezés az alábbiak szerint működik részletesen. A nagy fényteljesítményű, szélessávú L fényforrás - például kisméretű xenon-lámpa - által kibocsátott fénynyalábot a S fényszaggatóval a hangfrekvencia tartományában megszaggatjuk. S fényszaggatóként alkalmazhatunk például mechanikus choppert, vagy egyéb más moduláló egységek A L fényforrás fényéből az első 01 optikai rendszer elnyújtott, téglalap keresztmetszetű, vonalszerű párhuzamos fénynyalábot képez. Ez a fénynyaláb jut a berendezés M monokromátorára, amely önmabában ismert módon csík alakú, folytonosan változó paraméterű interferenciasáv-szűrők és aluláteresztő szűrők célszerű kombinációja és amelynek áteresztési hullámhossztartománya a csík mentén a hely függvényében lineárisan változik. A hullámhossznak a feladat szerinti változtatását az önmagában ismert E elektronikus egységhez csatlakozó V vezérlő végzi. A M monokromátorból kikerülő, közel állandó sávszélességű, vonal alakú, változtatható hullámhosszúságú fénynyalábot a berendezés második 02 optikai rendszere először előnyösen például hengerlencse segítségével, négyzet keresztmetszetűvé alakítja, majd az Ü üvegszálkötegbe csatolja a fénynyalábot. Maga a mérés a 2. ábra szerint a következő: A F mérőfejbe az Ü üvegszálkötegen keresztül érkezik a modulált, monokromatikus fény, amelyet a L1 lencse a F mérőfejben kiképzett K mérőkamra alján lévő N nyílásra fókuszál. Amennyiben a F mérőfejet, ily módon a K mérőkamrát, a vizsgálandó minta felületére helyezzük, akkor a N nyílás környezetében elhelyezett TÖ tömítőgyűrű légmentesen zárttá teszi a K mérőkamrát, a szaggatott, Ü üvegszálkötegen keresztül érkező fénynyaláb pedig a L1 lencse révén a minta felületére fókuszálódik. Az érintkezési pontban keletkező hő a K mérőkamrában periodikus nyomásingadozást eredményez, amely a K mérőkamrával C kapillárison keresztül összekötött Mi mikrofon előtti térben is nyomásingadozást kelt. A nyomásingadozás hatására a Mi mikrofon elektromos feszültségingadozást továbbít a Kb kábelen keresztül az önmagában ismert E elektronikus egységhez. Az E elektronikus egységben történik a mérési eredmények kiértékelése, amely a jel fázisérzékeny mérésével kiválasztja a modulációs frekvenciával - S fényszaggató - megegyező frakvenciájú komponenst Az E elektronikus egység végzi a M monokromátor vezérlését is. Az E elektronikus egység által kiértékelt mérési eredmények, az így nyert abszorpciós színképek kijelzése egyszerű kiíró berendezéssel, vagy például folyadékkristályos kijelzővel is történhet A K mérőkamra előnyösen kvarcüvegből van kiképezve, ebben az esetben ugyanis csökkenthető a falakra jutó, szórt fény okozta hamis jel, a fényáteresztő anyag miatt ily módon a K mérőkamrából a felesleges jel távozik és így nem melegíti a K mérőkamrát Kísérleti eredményeink szerint nem feltétlenül szükséges a K mérőkamrát kvarcüvegből kiképezni, az F mérőfej rozsdamentes acélanyaga is felhasználható e célra. A 2. ábra kapcsán felületi tulajdonságok vizsgálatára alkalmas berendezést ismertettünk, célszerűen porok és folyadékok mérésére alkalmas a 3. ábra szerinti megoldás. Itt a F mérőfej felépítése megközelítően hasonló, a különbség csak annyi, hogy az Ü üvegszálkötegen érkező fényt fókuszálás nélkül juttatjuk a K mérőkamrába. A K mérőkamra egyik RÍ része az F mérőfejben rögzítetten van kiképezve, másik, alsó R2 része pedig cserélhető SZ mintatartóként van elrendezve. A SZ mintatartó előnyösen gyűrű alakú, például rozsdamentes acéltartóba beragasztott kvarcüvegtégelyt tartalmaz. A SZ mintatartó felső felülete síkra van csiszolva és el van látva TÖ tömítőgyűrűt befogadó horonnyal. A SZ mintatartó előnyösen oldható módon csatlakozik az egyik RÍ részhez. A csatlakozás lehet például rugós, vagy csavar révén rögzített. A K mérőkamra 3. ábra szerinti előnyös kiképzése lehetővé teszi a minták gyors cseréjét, a SZ mintatartó egyszerű tisztítását. A mintán átha5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
