Измерение метрологических характеристик светофильтров | Лабораторная работа Измерение метрологических характеристик светофильтров | Лабораторная работа Измерение метрологических характеристик светофильтров | Лабораторная работа
Измерение метрологических характеристик светофильтров

Цель работы

Измерение метрологических характеристик светофильтров, используемых в технологических процессах полиграфии. Приобретение навыков в аттестации мер оптической плотности методом спектрофотомерии в видимой области спектра.

Краткое техническое обоснование и расчетные формулы

Спектрофотомерия - измерение и исследование коэффициентов отражения окрашенных поверхностей или коэффициентов пропускная прозрачных объектов при определенной длине волны падающего (просвечивающего) электромагнитного излучения.

Поглощение чаще всего определяют через оптическую плотность, определяемую как:

Аттестуемой метрологической характеристикой оптических фильтров является зависимость оптической плотности или коэффициента пропускания

от длины волны электромагнитного излучения.

Значения среднеквадратического отклонения дм нескольких измерений
определяются по формуле:

где  n - число независимых измерений,

Xi- значения измеренной величины

Значения  - среднеарифметического определяется по формуле

Описание спектрофотометра СФ-26

Спектрофотометр СФ-26 предназначен для измерения коэффициентов пропускания прозрачных образцов твердых тел или жидкостей в широком диапазоне длин волн от 0,2 мкм (ультрафиолетовое излучение) до 1 мкм (инфракрасное излучение).

Принцип измерения коэффициентов пропускания или оптической плотности состоит в измерении интенсивности излучения источника света со сплошным спектром (лампа накаливания или водородная лампа), разложенного в спектр призменным монохроматором. Схема спектрофотометра дана на рисунке 1.

  1. блок питания
  2. водородная лампа
  3. фокусирующее зеркало
  4. лампа накаливания
  5. входная щель монохроматора
  6. монохроматор
  7. кварцевая призма
  8. зеркало
  9. выходная щель
  10. кюветное отделение
  11. фотоприемник
  12. усилитель тока
  13. стрелочный индикатор
  14. цифровой индикатор

Схема прибора и ручки управления

Спектрофотометр СФ-26 работает по однолучевому принципу, те. значения коэффициентов пропускания и оптической плотности снимаются по точкам последовательным измерением фототока, соответствующего интенсивности излучения источника света, прошедшего через прибор без образца, к интенсивности излучения, прошедшего через образец. Введение образца производится через крышку кюветного отделения.

ВНИМАНИЕ! Крышку камеры образца можно открывать только при закрытой шторке фотоприемника, Несоблюдение этого требования может вывести из строя фотоэлемент.

Расположение ручек управления и их назначение даны на рисунке 2,где дана  схема лицевой панели прибора.

  1. барабан установки длины волны
  2. тумблер включения питания 220 v
  3. индикаторы работающих ламп: а) водородная лампа; б) лампа накаливания
  4. переключатель чувствительности усилителя
  5. установка нуля усилителя
  6. установка ширины выходной щели монохроматора
  7. шторка затвора фотоприемника

Методика измерений

Для измерения коэффициента пропускания образца или оптической плотности на определенной фиксированной длине волны проводятся следующие операции:

  1. В зависимости от диапазона длин волн устанавливается в рабочее положение либо лампа накаливания видимый диапазон длин волн,  мкм, либо водородная лампа  мкм Установка производится переведением ручки на блоке питания ламп в крайнее правое или в крайнее левое положение. Соответственно, на передней панели загорается либо лампочка "ВЛ", либо лампочка "ЛН".
  2. Для работы в фиолетовой и ультрафиолетовой областях спектра устанавливается: переключатель на верхней крышке прибора в положение "Ф". При этом перед фотоприемником устанавливается фиолетовый фильтр.
  3. Для работы в красной области спектра переключатель на верхней крышке ставится в положение "К". При этом перед фотоприемником устанавливается красный фильтр.
  4. При закрытой шторке фотоприемника устанавливается нулю шкале стрелочного прибора.
  5. При открытой шторке фотоприемника устанавливается 100 % пропускание, соответствующее концу шкалы. Установка производится переключателем чувствительности и (или) изменением ширины выходной щели. Во избежании засветки фотоприемника регулировку 100% пропускания нужно начинать с минимальной чувствительности при минимальной ширине щели.
  6. Закрыв шторки фотоприемника, открывают измерительную камеру и устанавливают образец. Закрыв камеру и открыв затвор, снимают показания коэффициента пропускания и оптической плотности по шкале прибора.

При необходимости изменить длину волны вращают барабан длин волн и повторяют все операции с начала.

Если измеряется пропускания в каком – либо протяженном диапазоне длин воля, то на 100% устанавливают самый длинноволновый предел изменения . Поскольку интенсивность лампы накаливания с уменьшением длины волны падает, то значения . и  можно находить по формулам 1 и 2, не заботясь о том, чтобы интенсивность падающего потока была бы равна 100%. В этом случае измеряют отношение показаний стрелочного прибора для сигнала без образца к показанию прибора с установленным образцом.

Спектрофотометр имеет выходные клеммы усилителя, на которые выводится напряжение, подаваемое на стрелочный прибор. К этим клеммам подключен цифровой милливольтметр, позволяющий снимать непосредственно напряжение, соответствующее интенсивности излучений. При одновременной регистрации сигнала стрелочным прибором и цифровым вольтметром повышается достоверность и точность значений измеряемых величин. Подробно процедура измерений изложена в следующем разделе