УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ УФ-ИЗЛУЧЕНИЯ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ УФ-НЗЛУЧЕНИЯ
Полезная модель относится к контрольно-диагностической технике, в частности к переносным устройствам контроля уровня фотоактивного УФ-излучения в диапазоне длин волн 180-260 нм, применяемых в устройствах для фотохимического разложения растворенных органических веществ в водных средах при выполнении операций пробоподготовки жидких сред в химических и физико-химических методах анализа на содержание микропримесей химических элементов.
Известно устройство для определения интенсивности ультрафиолетового излучения  1 , содержащее люминесцентный преобразователь, фильтр УФ-излучения, фотоэлектронный приемник, регистратор. Это устройство преобразует УФ-излучение в видимое в диапазоне длин волн менее 600 нм.
Недостатком этого устройства является большой уровень фонового излучения при контроле УФ-излучения ртутной разрядной лампы, в спектре излучения которой содержится несколько интенсивных линий излучения с длиной волны X,  600 нм. Большой уровень фонового излучения резко снижает чувствительность устройства.
Известно устройство для контроля уровня солнечной радиации в УФ-диапазоне  2 , выбранное в качестве прототипа, содержашее трубчатый корпус, в котором установлен фильтр УФ-излучения, люминесцентный преобразователь УФ-излучения в излучение видимого диапазона, регулятор величины потока на единицу плошади преобразователя и шкальный регистратор потока люминесценции в момент перехода порога преобразования преобразователя. Регулятор величины потока выполнен в виде диафрагмы, регулирующей размер поперечного сечения пучка потока излучения, поступающего на преобразователь, или в виде линзы, установленной с возможностью перемещения относительно преобразователя для изменения размера пятна фокусировки. Фильтр УФ-излучения помещен в трубчатом корпусе после диафрагмы, или нанесен непосредственно на линзу в виде покрытия, или линза выполнена из материала, фильтрующего УФ-излучение. Преобразователь выполнен в виде экрана, имеющего зоны различной чувствительности. Рег лятор величины потока установлен с возможностью перемещения потока от одной зоны преобразователя к другой. Регистратор имеет шкалу, градуированную в единицах, характеризующих солнечную радиацию в УФ-диапазоне, причем регулятор имеет привод перемещения, кинематически связанный со шкалой или индикатором.
МПК 6 GOl Jl/58
Недостатком данного устройства является невозможность проведения измерений в области жесткого УФ-излучения.
Задачей полезной модели является создание устройства для контроля уровня УФ-излучения в диапазоне длин волн 180-260 нм в рабочей зоне устройства для фотохимического разложения жидких растворов органических веществ.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемого устройства для контроля уровня УФ-излучения, содержащего люминесцентный преобразователь УФ-излучения в излучение видимого диапазона, фильтр видимого излучения и регистратор потока люминесценции. Согласно полезной модели устройство снабжено люминесцентным преобразователем, имеющим максимум спектральной чувствительности в области длин волн 180 - 260 нм и максимум излучения в красном диапазоне с длиной волны А,тах  656 нм. Люминесцентный преобразователь совмещен с оптической системой, содержащей последовательно размещенные зеркало на входном торце световода, световод, на противоположном торце которого установлен красный светофильтр, расположенный перед входным окном фотоэлектронного приемника, соединенного электрической цепью с регистратором свечения люминесценции.
.Люминесцентный преобразователь преобразует фотоактивное УФизлучение в видимое, соответствующее красной части спектра. Тип люминофора для преобразователя выбран со спектром возбуждения люминесценции, совпадающим с областью фотоактивного излучения 180 - 260 нм и со свечением люминесценции в красной области видимого излучения, где практически отсутствует излучение УФ-источника. Такой выбор люминофора снижает уровень фонового излучения в спектральной области измерений, что повышает разрешающую способность устройства.
Использование зеркала, размещенного на входном торце стеклянного световода, уменьщает потери потока люминесценции и повышает чувствительность устройства.
Выбор красного фильтра обусловлен тем, что в спектре излучения УФ-источника практически отсутствует излучение в красной области и полезный сигнал формируется преимущественно за счет потока люминесценции. Таким образом, красный фильтр ослабляет фоновое излучение УФ-источника за пределами спектральной области измерений потока люминесценции, т.е. с помощью фильтра повышается разрещающая способность устройства благодаря увеличению отношения сигнал/шум.
Фотоэлектронный приемник, размещенный на выходном торце световода после светофильтра, имеет максимум на кривой спектральной чувствительности в красной области спектра и согласован со спектром свечения люминесценции и областью пропускания светофильтра. Фотоэлектронный приемник преобразует световой сигнал (поток люминесценции) в электрический, измеряемый регистратором свечения люминесценции. Фотоэлектронный приемник соединен электрической цепью с регистратором свечения люминесценции.
Предлагаемое устройство позволяет оперативно контролировать уровень фотоактивного УФ-излучения в диапазоне длин волн 180 - 260 нм в рабочей зоне устройства для фотохимического разложения жидких растворов органических веществ жестким ультрафиолетовым излучением. С его помощью возможен экспресс-контроль степени старения источника УФ-излучения, качества и чистоты поверхностей оптических элементов вышеназванного устройства, применяемых в операциях пробоподготовки, например, кювет для проб.
На фигЛ представлена схема устройства для контроля УФизлучения.
Устройство для контроля уровня УФ-излучения (фиг.1) содержит люминесцентный преобразователь, представляющий собой люминофорное покрытие 1, нанесенное на боковую поверхность входной части световода 2, заключенное в защитный корпус 3 из кварцевого стекла, прозрачного в области 180-260 нм. Люминесцентный преобразователь совмещен с оптической системой, содержащей последовательно размещенное зеркало 4, закрепленное на торце входного конца световода 2, световод 2, красный светофильтр 5, расположенный на противоположном выходном торце световода перед входным окном фотоэлектронного приемника 6. Часть световода без люминофорного покрытия, красный светофильтр 5 и фотоэлектронный приемник 6 заключены в жесткий непрозрачный трубчатый корпус 7. Фотоэлектронный приемник 6 соединен электрической цепью с регистратором свечения люминесценции 8.
Люминофорное покрытие 1 представляет собой слой люминофора либо закрепленный на внешней поверхности световода 2 люминесцирующий элемент, например, полимерную пленку. Люминофорное покрытие 1 выбрано со спектром возбуждения в области фотоактивного излучения 180-260 нм со свечением в красной части спектра, например фторгерманат магния, активированный марганцем (люминофор марки Л40, ТУ 6-092407-78).
В устройстве использован красный светофильтр 5 марки КС-19 (ГОСТ 9411-66).
В качестве фотоэлектронного приемника 6 может быть использован вакуумный фотоэлемент, фотоэлектронный умножитель, фотодиод и другие подобные фотоэлектронные приборы. В предлагаемом устройстве использован фотодиод типа ФД-256.
Регистратор свечения люминесценции 8 представляет собой электроизмерительный прибор, например, цифровой вольтметр типа В7-35.
метр световода 2 могут варьироваться. В предлагаемом устройстве световод 2 имеет диаметр 4мм, длину 70мм.
Устройство работает следующим образом.
Люминесцентный преобразователь устройства для контроля уровня УФ-излучения помещают в рабочую зону устройства для фотохимического разложения жидких растворов органических веществ.
Фотоактивное УФ-излучение попадая на люминофорное покрытие 1, нанесенное на боковую поверхность световода 2, преобразуется в видимое излучение в красной области спектра. Зеркало 4, закрепленное на торце световода 2, отражает падающий на него поток люминесценции в объем световода в направлении выходного конца световода на входное окно фотоэлектронного приемника, уменьщая потери свечения люминесценции. Поток люминесценции передается по световоду 2 к красному светофильтру 5, ослабляющему фоновое излучение УФ-источника устройства для фоторазложения жидких растворов органических веществ за пределами спектральной области измерения потока люминесценции, а жесткий трубчатый непрозрачный корпус 7 экранирует световод и всю оптическую систему от фонового видимого излучения из окружающей среды.
Поток люминесценции, попадающий на фотоприемник 6, преобразуется в электрический сигнал, считываемый с помощью регистратора свечения люминесценции 8. По показаниям регистратора 8 судят об уровне УФ-излучения в рабочей зоне устройства для фотохимического разложения жидких растворов органических веществ.
Источники информации.
1.Патент РФ № 2094757, МПК 6 G01J1/16, БИ №30 (II ч.), 1997.
2.Свидетельство РФ №3484 на полезную модель, МПК 6 G01J3/42, ПМПО №1,1997.