УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОХРОМНЫХ ПЛЕНОК

Полезная модель относится к области физической оптики, в частности к устройствам для исследования свойств веществ оптическими методами, и может быть использовано для оптической спектроскопии веществ, имеющих обусловленную их структурными особенностями анизотропию исследуемых свойств.
Электрохромные свойства проводящих полимеров привлекают большое внимание исследователей. Явление электрохромизма в пленках оксидов переходных металлов является фазовым переходом конденсированного вещества, которое под влиянием электронных и ионных потоков в сильном электрическом знакопеременном поле изменяет обратимо структуру, оптические и электрические свойства. В течение каждого цикла конденсированное вещество испытывает структурные изменения, которые отражаются в оптических и электрических характеристиках, и возвращается к своему исходному состоянию. Однако каждый цикл вносит свои неощутимые изменения, которые накапливаясь при длительном циклировании, дают остаточные свойства и в конечном итоге приводят к качественно новому состоянию.
Правильный выбор электрохромных и других компонентов для электрохимических устройств является решающим условием их эффективной работы. Выбор электрохромных компонентов производится на основе изучения их спектроэлектрохимических и электрических характеристик.
Известно устройство для исследования уровней энергии веществ, включающее источник оптического излучения, оптическую систему с монохроматором, фотопреобразователь, усилитель и регистрирующий прибор. Принцип действия его основан на прохождении оптического излучения через оптическую систему, монохроматор и кювету с веществом, преобразовании энергии оптического излучения в электрическую, дальнейшем усилении и регистрации последней (Яковлев С.А. и др. "Способ контроля пропускания плоских пластин в ВУФ-области". Материалы Всесоюзного семинара по физике вакуумного ультрафиолетового излучения. ВУФ - 78, Л.: 1978, с.105-106.).
Недостатком этого устройства является многоразовое взаимодействие оптического излучения с элементами оптической системы и электрической энергией источника питания масштабирующего усилителя, что снижает эффективность устройства.
Известно устройство для оптической спектроскопии материалов (п. РФ №2030732, опубл. 10.03.1995), включающее источник оптического излучения, монохроматор в виде набора светофильтров, кювету с исследуемым материалом, фотопреобразователь и регистрирующий прибор, фотопреобразователь размещен в центре заглушенного основания кюветы светочувствительным слоем перпендикулярно и непосредственно к потоку оптического излучения и открытому краю кюветы.
Недостатком устройства невозможность регулирования цветности исследуемого материала, необходимость замены светофильтров для каждого эксперимента.
Задачей данного решения является расширение возможностей эксперимента и сокращение времени его проведения за счет исключения вспомогательных операций.
Задача решается тем, что в устройстве для исследования электрооптических характеристик электрохромных пленок, включающем последовательно установленные источник оптического излучения, монохроматор, кювету с размещенной в ней исследуемой электрохромной пленкой, регистрирующее устройство, монохроматор выполнен в виде оптической призмы. К электрохромной пленке подключено устройство регулирования ее окраски, регистрирующее устройство представляет собой фотоприемник оптических излучений, выполненного в виде набора фотоэкспонометров, количество которых соответствует количеству длин волн, прошедших через электрохромную пленку, к регистрирующему устройству подключено устройство обработки данных. Источник оптического излучения и все кюветы соединены между собой гибкими оптоволоконными световодами. Кюветы размещены на основании с возможностью их перемещения. Во время процесса исследования устройство закрыто затемняющим колпаком.
На фиг.1 изображена схема устройства для исследования оптических характеристик электрохромных пленок (ЭХП), на фиг.2 - блок-схема устройства регулирования интенсивности окраски ЭХП, где
1 - источник оптического излучения,
2 - монохроматор, выполненный в виде оптической призмы,
3 - исследуемая электрохромная пленка (ЭХП),
4 - фотоприемник оптических измерений (спектрофотометр), выполненный в виде набора фотоэкспонометров, количество которых соответствует количеству длин волн, прошедших через электрохромную пленку,
5 - кюветы,
6 - основание,
7 - колпак,
8 - источник питания,
9 - стабилизатор,
10 - вольтметр,
11 - амперметр,
12, 13 - переключатели,
14 - устройство обработки данных.
Устройство работает следующим образом.
Прежде чем начать исследования, источник оптического излучения 1 и кюветы 5 крепятся на основании 6. В соответствующие кюветы 5 устанавливаются монохроматор 2, ЭХП 3, фотоприемник оптических излучений 4. Далее необходимо придать окраску ЭХП 3 определенной интенсивности, что определяет коэффициент пропускания. Для этого на ЭХП 3 подается малое фиксированное напряжение (1÷2 V). Переключатель 12 устанавливается в положение «настройка», на вольтметре 10 задается напряжение 1÷2 V. После этого переключатель 12 устанавливается в положение «работа» и на ЭХП 3 подается малое фиксированное напряжение, при этом происходит изменение окраски до необходимого для исследования коэффициента окраски. Фиксируется время окраски. В кювету 5 устанавливается монохроматор 2, выполненный в виде оптической призмы. Далее устройство накрывают колпаком 7 для затемнения, поток оптического излучения от источника оптического излучения 1 поступает на оптическую призму 2. Выделенные интенсивности интервалов длин волн из потока оптического излучения секторально поступают на ЭХП 3, а далее коэффициент светопропускания каждого сектора ЭХП 3 регистрируется соответствующим фотоэкспонометром 4. Полученные результаты поступают в устройство обработки данных 14. При завершении эксперимента переключатель 4 меняет полярность и ЭХП 3 переходит в исходное осветленное состояние. Эксперимент при необходимости повторяется несколько раз выше описанным способом, при этом может меняться интенсивность окраски ЭХП 3. Все данные поступают в устройство обработки данных 14, и строится диаграмма зависимости коэффициента пропускания от длины волны излучения при определенной затемненности ЭХП 3, на основании показаний которой делается заключение о свойствах исследуемой ЭХП 3.