HU203408B

HU203408B - Method and apparatus for local examination of substance quality in photoacoustical way

Info

Publication number: HU203408B
Application number: HU216289A
Authority: HU
Inventors: Andras Loerincz; Andras Miklos; Andras Varkonyi
Original assignee: Mta Izotopkutato Intezete
Priority date: 1989-05-04
Filing date: 1989-05-04
Publication date: 1991-07-29
Also published as: HUT53960A

Abstract

A találmány tárgya eljárás anyagi minőség lokális vizsgálatára fotoakusztikus módon, amelynek során szélessávú, fehér fénynyalábból monokromatikus fénynyalábot állítunk elő, amelyet hangrekvencia tartományában megszaggatunk. Az ily módon megszaggatott monokromatikus fénynyalábot zárt térben mintára vezetjük, mérjük a keletkező hangnyomás-jelet amelyből a minta anyagi minőségére következtetünk. Az eljárás lényege az, hogy a zárt teret üvegszálkötegen keresztül vezetett fénynyaláb útjában, annak végén oly módon hozzuk létre, hogy a fénynyaláb a mintával közvetlenül érintkezzék és a zárt térben keletkező hangnyomásjelet pedig mikrofonnal detektáljuk. A találmány tárgya továbbá berendezés is, amelynek fényforrása (L) a fényforrás (L) fénynyalábjának útjában fényszaggatója (S), továbbá vezérelhető, folyamatos hangolású monokromátora (M) van. Mikrofonnal összekötött elektronikus egységgel (E) rendelkezik. A berendezés úgy van kialakítva, hogy a fényszaggató (S) és a monokromátor (M) között a fényforrás (L) fénynyalábját téglalap keresztmetszetű, vonalszerű párhuzamos fénynyalábbá alakító első optikai rendszer (01) van elhelyezve. A monokromátort (M) követő második, a vonalszerű fénynyalábot négyzet keresztmetszetűvé alakító optikai rendszerrel (02) rendelkezik, amelyhez üvegszálkötegen (Ü) keresztül mérőfej (F) csatlakozik. A mérőfejben (F) mérőkamra van kiképezve, amelyhez kapillárison keresztül a mikrofon csatlakozik. (1. ábra) HU 203 408 B A leírás terjedelme: 4 oldal, 2 rajz -1-The present invention relates to a method for locally evaluating material quality in a photoacoustic manner, producing a beam of monochromatic light beam from a white beam of light, which is broken in the range of sound frequency. The monochromatic light beam thus interrupted is guided into a closed space sample and the resulting sound pressure signal is taken from which the material quality of the sample is deduced. The essence of the method is to create a closed space in the path of light beam through a glass fiber bundle at the end so that the light beam is in direct contact with the sample and the sound pressure signal generated in the enclosed space is detected by a microphone. The invention also relates to a device having a light source (S) in the path of the light beam (L) of the light source (S) and a controllable, continuous tuning monochromator (M). Equipped with an electronic unit (E) connected to a microphone. The apparatus is configured to place the light beam (L) of the light source (L) between the light scavenger (S) and the monochromator (M) in the form of a first optical system (01) for converting a rectangular cross-sectional parallel beam. The second monochromator (M) has a line-like light beam with an optical system (02) for converting it into a square cross-section through which a probe (F) is connected via a glass fiber bundle (U). The measuring head (F) is equipped with a measuring chamber to which the microphone is connected via capillary. (Figure 1) EN 203 408 B Scope of the description: 4 pages, 2 drawings -1-

Description

A találmány tárgya eljárás és berendezés anyagi minőség lokális vizsgálatára fotoakusztikus módon. A találmány szerinti megoldás alkalmas különböző minták felületipontjaiban az abszorpciós színkép meghatározására, előnyösen mezőgazdasági és élelmiszeripari anyagok ioncsolásmentes in situ vizsgálatára.This invention relates to a method and apparatus for locally examining material quality in a photoacoustic manner. The present invention is suitable for determining absorption spectra at the surface points of different samples, preferably for non-ionic in situ analysis of agricultural and food materials.

Ismeretesek olyan fotoakusztikus eljárások, amelyek különböző anyagok felületének, illetve a felülethez közeli rétegeinek tulajdonságait képesek Ideálisan vizsgálni. Az ismert megoldások szerint a vizsgálandó minta felületére változtatható hullámhosszúságú, közel állandó sávszélességű fényt ejtve, az a minta anyagi tulajdonságaitól függő mértékben elnyelődik a mintában. Az elnyelt energia és a belső energia arányát a hullámhossz függvényében ábrázolva, a minta vizsgált felületi pontjának az abszorpieós színképe nyerhető, amelyből az anyagi tulajdonságokra lehet következtetni.There are known photoacoustic methods which can ideally investigate the properties of the surfaces of different materials and of the layers close to the surface. In the prior art, light of variable wavelength, near constant bandwidth, is absorbed into the sample, depending on the material properties of the sample. By plotting the ratio of absorbed energy to internal energy as a function of wavelength, the absorbance spectrum of the sample surface point of the sample can be obtained from which material properties can be deduced.

A fotoakusztikus spektroszkópia az elnyelt fényenergiát az általa fejlesztett hőmennyiségből határozza meg, felhasználva azt az ismert fizikai jelenséget, amelyet A. Rosencwaig Photoacoustics and Photoacoustic Spectroscopy, Chem. Anal. Vol. 57. (Wiley, 1970.) ismertet, mely szerint egy periodikusan felmelegedő és lehűlő test a hőtágulás és a környezető hőátadás révén hangot kelt. Amennyiben a mintára ejtett fénynyalábot megszaggatjuk, akkor a szaggatást frekvenciájával megegyező frekvenciájú hang fog keletkezni, amelyet mikrofonnal detektálhatunk. A hangnyomás jó közelítéssel arányos az elnyelt fényteljesítménnyel.Photoacoustic spectroscopy determines absorbed light energy from the amount of heat it generates using the known physical phenomenon described by A. Rosencwaig Photoacoustics and Photoacoustic Spectroscopy, Chem. Anal. Vol. 57 (Wiley, 1970) discloses that a periodically warming and cooling body produces a sound through thermal expansion and surrounding heat transfer. If the beams on the sample are torn, the sound will produce a sound of the same frequency as that detected by a microphone. Sound pressure with good approximation is proportional to absorbed light output.

A fotoakusztikus detektálási módszer nagy előnye, hogy optikailag diffúz anyagok esetében is használható, mindig a hővé alakuló energiahányadot méri és nagyon egyszerű eszközökkel is igen nagy érzékenységet biztosít. Az ismert fotoakusztikus spektroszkópok a hagyományos optikai spektroszkópokhoz hasonló felépítésűek. Lényeges különbség mutatkozik azonban a mintatartó és a detektor kialakításában. A minta egy fotoakusztikus kamrában van elhelyezve, amely a legtöbb esetben zárt. A hangfrekvenciával megszaggatott fénynyaláb egy ablakon keresztül esik a mintára, amely az elnyelt fényenergiától periodikusan felmelegszik. A periodikus hőmérsékletváltozás eredményeképpen a kamrában periodikus nyomásingadozás keletkezik, amelyet mikrofonnal detektálnak. A mért hangjel intenzitása ily módon arányos az elnyelt fény energiájával.The great advantage of the photoacoustic detection method is that it can be used with optically diffuse materials, it always measures the energy conversion to heat and provides very high sensitivity with very simple tools. The known photoacoustic spectroscopes are similar in design to conventional optical spectroscopes. However, there is a significant difference in the design of the sample holder and the detector. The sample is housed in a photoacoustic chamber which is closed in most cases. The beam of light interrupted by the sound frequency falls on a sample through a window, which is periodically heated by the light energy absorbed. As a result of the periodic temperature change, the chamber produces a periodic pressure fluctuation which is detected by a microphone. The intensity of the measured sound signal is thus proportional to the energy of the light absorbed.

Az eddig alkalmazott, ismert fotoakusztikus megoldások az optikai spektroszkópokhoz hasonlóan nagyméretű, bonyolult berendezések. A vizsgálatokat kizárólag laboratóriumi körülmények között végzik, ahova a mintákat el kell szállítani. Az ismert megoldások hátránya ezen kívül még az, hogy az akusztikus jel bonyolult módon függ az elnyelt fényenergiától, ezért az arányossági tényezőben a vizsgált anyag és a mérőrendszer termikus és akusztikus tulajdonságain kívül a mérési geometria és az akusztikus detektor is szerepet játszik. Az ismert megoldások ezért csak speciális laboratóriumi körülmények között, főleg összehasonlító mérésekre használhatók.The known photoacoustic solutions used so far, like optical spectroscopes, are large, complex equipment. The tests shall be carried out only under laboratory conditions to which the samples must be transported. A disadvantage of the known solutions is that the acoustic signal is complicated by the absorbed light energy, therefore, in addition to the thermal and acoustic properties of the material and the measuring system, the measurement geometry and the acoustic detector also play a role. The known solutions can therefore only be used in special laboratory conditions, especially for comparative measurements.

A találmány célja olyan megoldás létrehozása, amelynek révén feleslegessé válik a mintaelőkészítés, alkalmazásával elkerülhető a speciális laboratóriumokba történő szállítás és amelynek révén a mérés a mindenkori felhasználás helyszínén elvégezhető. További célja a megoldásnak az, hogy abszolút mérésre, különböző anyagok in situ vizsgálatára legyen alkalmazható.It is an object of the present invention to provide a solution which eliminates the need for sample preparation, avoids transport to specialized laboratories and allows measurement at the site of use. A further aim of the solution is that it can be used for absolute measurement, in situ testing of various materials.

Felismertük, hogy célszerű alkalmazási területeken, ahol az anyagvizsgálattal szemben támasztott pontossági követelmények nem túlságosan szigorúak, viszont olyan optikai tulajdonságú mintákat kell vizsgálni például mezőgazdasági és élelmiszeripari anyagok -, melyek ideálisak a fotoakusztikus módszer szempontjából, ebben az esetben nem szükséges központi, nagy laboratórium alkalmazása, a fotoakusztikus mérés a mindenkor felmerülő igény adott helyszínén elvégezhető, célszerű módon tehát hordozható megoldás is készíthető.We have discovered that in applications where the precision requirements for material testing are not too strict, however, samples with optical properties such as agricultural and food materials - ideal for the photoacoustic method - should be tested, without the need for a central, large laboratory, photoacoustic measurement can be performed at a given location of the ever-present need, so it is expedient to make a portable solution.

A vizsgálandó minták igen eltérő, változó tulajdonságúak, ezért kísérleteink során kiderült, hogy megoldásunkkal lokális tulajdonságok is mérhetők.The samples to be examined have very different, variable properties, so our experiments revealed that our solution can also measure local properties.

A találmány tárgya eljárás anyagi minőség lokális vizsgálatára fotoakusztikus módon, amelynek során szélessávú, fehér fénynyalábból monokromatikus fénynyalábot állítunk elő, amelyet hangfrekvencia-tartományban megszaggatunk. Az ily módon megszaggatoll monokromatikus fénynyalábot zárt térben mintára vezetjük, mérjük a keletkező hangnyomásjelet, amelyből a minta anyagi minőségére következtetünk. Az eljárás lényege az, hogy a zárt teret üvegszálkötegen keresztül vezetett fénynyaláb útjában, annak végén oly módon hozzuk létre, hogy a fénynyaláb a mintával közvetlenül érintkezzék és a zárt térben keletkező hangnyomásjelet mikrofonnal detektáljuk.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for locally examining material quality in a photoacoustic manner, which produces a monochromatic beam of broadband white light which is ruptured in the audio frequency range. The tear-shaped monochromatic beam of light is then applied to a sample indoors and the resulting sound pressure signal is measured, from which the material quality of the sample is inferred. The essence of the method is to create a closed space in the path of a light beam guided through a glass fiber, so that the light beam is in direct contact with the sample and the sound pressure signal generated in the closed space is detected by a microphone.

Az eljárás előnyös megoldása esetén a zárt teret az üvegszálkötegnek a mintára történő helyezésével, az üvegszálköteg és a minta között hozzuk létre, miközben az üvegszálkötegen keresztülvezetett fénynyalábot a zárt térben kiképzett nyíláson keresztül a mintára fókuszáljuk.In a preferred embodiment of the method, the closed space is created by placing the glass fiber bundle on the sample between the glass fiber bundle and the sample while focusing the light beam through the glass fiber bundle through the aperture formed in the closed space.

Az eljárás további előnyös megoldásánál a zárt teret az üvegszálköteg végén előnyösen cserélhető mintatartóval hozzuk létre.In a further preferred embodiment of the method, the sealed space is provided at the end of the glass fiber bundle with a preferably replaceable sample holder.

A találmány tárgya továbbá berendezés anyagi minőség lokális vizsgálatára fotoakusztikus módon, amelynek nagy optikai teljesítményű, előnyösen kisméretű, fényforrása, a fényforrás fénynyalábjának útjában fényszaggatója, továbbá vezérelhető folyamatos hangolásé monokromátora van. A berendezés mikrofonnal összekötött elektronikus egységgel rendelkezik. A berendezés úgy van kialakítva, hogy a fényszaggató és a monokromátor között a fényforrás fénynyalábját téglalap keresztmetszetű, vonalszerű párhuzamos fénynyalábbá alakító első optikai rendszer van elhelyezve. A monokromátort követő második, a vonalszerű fénynyalábot négyzet keresztmetszetűvé alakító optikai rendszerrel rendelkezik, amelyhez üvegszálkötegen keresztül mérőfej csatlakozik. A mérőfejben mérókamra van kiképezve, amelyhez kapillárison keresztül mikrofon csatlakozik. A mikrofon pedig kábelen át az elektronikus egységgel van összekötve.The invention also relates to an apparatus for locally examining material quality in a photoacoustic manner having a high optical power source, preferably a small light source, a light chopper in the path of the light source beam, and a monochromator for controllable continuous tuning. The unit has an electronic unit connected to a microphone. The apparatus is configured with a first optical system for converting the light beam of the light source into a rectangular, linear parallel beam of light between the chopper and the monochromator. The second monochromator has a second optical system for converting the linear light beam into a square cross-section, to which a probe is connected through a bundle of fibers. The probe is provided with a measuring chamber to which a microphone is connected via a capillary. The microphone is connected via cable to the electronic unit.

A berendezés célszerű megoldása esetén az üvegszálköteg végénél fókuszáló lencse van elhelyezve és a lencse optikai tengelyében a mérőkamrán nyílás van kiképezve. A nyílás környezetében tömítőgyűrű van elrendezve.In a preferred embodiment of the apparatus, a focusing lens is disposed at the end of the glass fiber bundle and an aperture in the measuring chamber is formed in the optical axis of the lens. A sealing ring is arranged around the opening.

A berendezés további célszerű megoldásánál a mérókamra egyik része a mérőfejben rögzítetten van kiképezve, további, másik része pedig cserélhető mintatartóként van elrendezve. A mintatartó tömítőgyűrűt befogadó horonnyal van ellátva és oldható módon csatlakozik az egyik részhez.In a further preferred embodiment of the apparatus, one part of the measuring chamber is formed in the probe and the other part is arranged as a removable sample holder. The sample holder has a sealing ring receiving groove and is releasably connected to one of the parts.

HU 203 408 ΒHU 203 408 Β

Megoldásunk értelmében igen célszerű a berendezésnek olyan kiviteli alakja, amelynél mérőkamra fényáteresztő anyagból, előnyösen kvarcüvegből van kiképezve.According to our solution, it is highly desirable to have an apparatus in which the measuring chamber is made of light-transmitting material, preferably quartz glass.

A találmány szerinti berendezés lehetséges, példaként! megoldásait a mellékelt rajzok alapján ismertetjük részletesen, aholThe device according to the invention is possible, for example! solutions are described in detail in the accompanying drawings, where

- az 1. ábra a berendezés vázlatos blokkvázlatát,Figure 1 is a schematic block diagram of the apparatus,

- a 2. ábra a találmány szerinti mérőfej egy előnyös megoldását,Figure 2 shows a preferred embodiment of the probe according to the invention,

- a 3. ábra pedig a mérőfej egy további előnyös kialakítását ábrázolja.Figure 3 shows a further preferred embodiment of the probe.

Az 1. ábrán látható berendezésnek, amelyet az ábra blokkvázlat szinten ismertet, nagy optikai teljesítményűThe apparatus of FIG. 1, which is illustrated in block diagram form, has a high optical power

- 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 fényszaggatóval van összekötve. A szükséges tápfeszültséget önmagában ismert T tápegység szolgáltatja.- a broadband light source L of sufficient light power, such as a small xenon lamp, a light beam S in the path of the light source L, two optical systems 01, 02 and a controllable continuous tuning monochromator. Between the chopper S and the monochromator M is a first optical system 01 for converting the light beam of the light source L into a rectangular, linear parallel beam. The second optical system 02, which converts the linear light beam into a square cross-section, is arranged after the monochromator M, to which a probe F is connected via a glass fiber bundle Ü. It is provided with this electronic unit, which is connected via a cable Kb to the microphone Mi in the probe F (see Figures 2 or 3) and to the controller V and the chopper S, which influence the operation of the monochromator M. The required power supply is provided by a power supply known per se, T.

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 Uvegszálköteg végénél fókuszáló Ll lencse van elhelyezve. A Ll lencse optikai tengeléyben, a K mérőkamrán N nyílás van kiképezve, és a N nyílás környezetében TÖ tömítőgyűrű van elrendezve.Figure 2 illustrates a preferred embodiment of the probe F. In the probe F, a measuring chamber K is provided, to which a space containing a microphone Mi is connected via a capillary C. The microphone Mi is connected to the electronic unit E via the Kb cable. As shown in this figure, a focal lens L1 is positioned at the end of the glass fiber bundle Ü. In the optical axis of the L1 lens, a N aperture is formed in the measuring chamber K and a sealing ring T0 is arranged around the N aperture.

A 3. ábra a F mérőfej egy további előnyös kiviteli alakját ábrázolja. A K mérőkamra egyik Rl része a F mérőfejben ennél a kiviteli alaknál rögzítetten van kiképezve, további, másik R2 része pedig cserélhető SZ mintalartóként van elrendezve. A SZ mintatartó TÖ tömítőgyűrűt befogadó horonnyal van ellátva és a SZ mintatartó oldható módon csatlakozik az egyik R1 részhez.Figure 3 illustrates another preferred embodiment of the probe F. One portion R1 of the measuring chamber K in the measuring head F is fixed in this embodiment and the other portion R2 is arranged as a removable sample holder SZ. The SZ sample holder is provided with a groove for receiving the TÖ seal ring and the SZ sample holder is releasably attached to one of the parts R1.

Megoldásunk értelmében a K mérőkamra fényáteresztő anyagból, előnyösen kvarcüvegből van kiképezve,According to our solution, the measuring chamber K is made of light-transmitting material, preferably quartz glass,

A találmány szerinti berendezés az alábbiak szerint működik részletesen.The apparatus according to the invention operates in detail as follows.

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 egységet 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.For example, a light beam emitted by a high-power broadband light source L, such as a small xenon lamp, is interrupted by the light emitter S in the frequency range of the sound. For example, a mechanical chopper or other modulating unit may be used as the light scatterer S. From the light of the light source L, the first optical system 01 forms an elongated parallel beam of rectangular cross-section. This beam of light is transmitted to the monochromator M of the apparatus, which is known in its own right to be a combination of strip-shaped interference band filters and low pass filters having a continuously variable parameter and having a linear wavelength range along the strip. The task of changing the wavelength according to the task is carried out by the controller V, which is connected to an electronic unit known per se. The second optical system 02 of the apparatus first converts the light beam having a near constant bandwidth from monochromator M into a square cross-section, for example by means of a roller lens, and then integrates the light beam into the fiberglass Ü.

Maga a mérés a 2. ábra szerint a következő:The measurement itself, as shown in Figure 2, is as follows:

A F mérőfejbe az Ü üvegszálkötegen keresztül érkezik a modulált, monokromatikus fény, amelyet a Ll 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 Ll lencse révén a minta felületére fókuszálődik. 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.The modulated monochromatic light is introduced into the probe F through the glass fiber glass Ü, which is focused by the lens L1 on the aperture N at the bottom of the measuring chamber K formed in the probe F. When the probe F, thus the measuring chamber K, is placed on the surface of the sample to be tested, the sealing ring TÖ placed around the opening N makes the measuring chamber K airtight and the light beam coming through the fiberglass Ü focuses on the sample surface. The heat generated at the point of contact in the measuring chamber K causes a periodic pressure oscillation, which also causes a pressure oscillation in the space before the microphone Mi, which is connected to the measuring chamber K via capillary C. As a result of pressure fluctuations, the microphone Mi transmits electrical voltage fluctuations via the Kb cable to the known electronic unit E. The electronic unit E evaluates the measurement results, which, by phase sensitive measurement of the signal, selects a component of the same frequency as the modulation frequency S light-emitting diffuser. The electronic unit E also controls the M monochromator. The measurement results evaluated by the electronic unit E, such as the absorption spectra thus obtained, may be displayed on a simple display device or, for example, on a liquid crystal display.

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.The measuring chamber K is preferably made of quartz glass, in which case the false signal caused by the diffused light on the walls can be reduced, because of the light transmission material, the unnecessary signal is removed from the measuring chamber K and thus does not heat the measuring chamber K. According to our experimental results it is not necessary to make the measuring chamber K made of quartz glass, the stainless steel material of the measuring probe F can also be used for this purpose.

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 Rl 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 Rl 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 átha-35With reference to Fig. 2, an apparatus for the examination of surface properties is described, preferably a solution according to Fig. 3 is suitable for measuring dusts and liquids. Here, the structure of the probe F is approximately similar, except that the light arriving at the glass fiber Ü is transmitted to the measuring chamber K without focusing. One portion R1 of the measuring chamber K is fixed in the probe F and the other portion R2 is arranged as a removable SZ sample holder. Preferably, the sample holder SZ comprises an annular, for example, quartz glass crucible glued to a stainless steel holder. The top surface of the SZ sample holder is planar and is provided with a groove for receiving TÖ sealing rings. Preferably, the sample holder SZ is releasably attached to one of the portions R1. The connection may be, for example, spring-loaded or bolted. The advantageous configuration of the K measuring chamber as shown in Figure 3 allows rapid sample exchange and easy cleaning of the SZ sample holder. Sample-35

HU 203 408 Β ladó fény a K mérőkamrából a kvarcüvegen keresztül itt is kikerül, így az hamis jelet itt sem okoz.The light emitted from the K measuring chamber is also passed through the quartz glass here so that it does not produce a false signal.

A találmány szerinti berendezésnél a F mérőfejben magában kiképzett K mérőkamra kis kamratérfogatával a mérés szempontjából igen előnyös jelnagyságot eredményez. A berendezésnél a F mérőfej a jelfeldolgozást és a vezérlést végző E elektronikus egység, valamint a méréshez szükséges monokromatikus fénynyalábot előállító részegységek egymástól teljesen különválasztva célszerű módon kialakíthatók. A találmány szerinti megoldás alkalmas különböző minták abszorpciós színképének meghatározására, célszerű hordozható kivitelénél fogva lehetővé teszi a mindenkori felhasználás helyszínén a vizsgálat elvégzését, előnyösen mezőgazdaság és élelmiszeripari anyagok roncsolásmentes in situ vizsgálatátIn the apparatus according to the invention, the small chamber volume K in the probe F, which is itself formed in the probe F, produces a very advantageous signal magnitude. In the apparatus, the probe F can be configured in a completely separate manner from the electronic unit E for signal processing and control and the components for producing the monochromatic light beam required for measurement. The present invention is suitable for determining the absorption spectrum of different samples and, because of its convenient portable design, allows for in situ testing, preferably non-destructive in situ analysis of agricultural and food materials.

Claims

PATENT CLAIMS

1. A method for locally examining material quality in a photoacoustic method, comprising generating a monochromatic beam of broadband white light, which is dashed in the frequency range of the sound, the monochromatic beam of dash being so sampled in a closed space and measuring the resulting sound pressure signal. , characterized in that the enclosed space is formed in the path of a light beam transmitted through a bundle of glass fibers, at the end of which is formed by contacting the light beam directly with the sample and detecting the sound pressure signal generated in the enclosed space by a microphone.

A method according to claim 1, characterized in that the closed space is created by placing a glass fiber bundle on the sample between the glass fiber bundle and the sample, while focusing the light beam transmitted through the glass fiber bundle through the aperture formed in the closed space.

A method according to claim 1, characterized in that the closed space is formed at the end of the glass fiber bundle by means of a preferably replaceable sample holder.

Apparatus for locally examining material quality in a photoacoustic manner having a high optical power, preferably a small lattice of light, a light scatterer in the path of the light source and a controllable continuous tuning monochromator having an electronic unit connected to a microphone, characterized in that a first optical system (01) for converting the light beam (L) of the light source (L) into a rectangular parallel beam, between the monochromator (M) and a second optical system (02) following the monochromator (M) to form a square optical beam (02); A probe (F) is connected via (Ü), a probe (K) is formed in the probe (F) to which a microphone (Mi) is connected via a capillary (C) and the microphone (Mi) is connected via cable (Kb) to the electronic unit (E). ) together connected.

Apparatus according to claim 4, characterized in that at the end of the glass fiber assembly (Ü) a focusing lens (L1) is arranged and in the optical axis of the lens (L1), an opening (N) in the measuring chamber (K) is formed and A sealing ring (TÖ) is arranged around (N).

Apparatus according to claim 4, characterized in that one part (R1) of the measuring chamber (K) is fixed in the measuring head (F) and the other part (R2) is arranged as an interchangeable sample holder (SZ), (SZ) is provided with a sealing ring (TÖ) receiving groove and which is releasably attached to one of the portions (R1).

Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the measuring chamber (K) is made of a light-transmitting material, preferably of quartz glass.