Strumenti ottici (3) - Riassunto. Dispositivi ottici Dispositivi di illuminazione e proiezione

16.1 Ottimimetri

Un ottimimetro è un dispositivo ottico a leva progettato per misurazioni relative precise di quantità geometriche. Tipi, parametri principali e requisiti tecnici sono stabiliti in GOST 5405-75. L'ottimizzatore è costituito da un dispositivo ottico: un tubo ottimizzatore, un dispositivo per fissare il tubo e un tavolo su cui basare la parte da misurare.

Il design ottico dell'ottimometro si basa sull'uso di una leva ottica e di un sistema di autocollimazione. Nella fig. 71, a, b mostra lo schema ottico-meccanico del tubo ottimimetro. La luce proveniente dalla sorgente di radiazione 7 viene diretta dallo specchio 8 sul bordo smussato del prisma di illuminazione 9 e, riflessa da esso, illumina la griglia 6 situata nel piano focale della lente autocollimatrice 4. Sulla griglia (Fig. 1, b) a destra in una finestra rettangolare chiara su sfondo scuro c'è una scala di ±100 divisioni e una barra dell'indice di conteggio. La scala è coperta dal lato dell'oculare dal prisma 9 ed è spostata rispetto all'asse ad una certa distanza b. Dopo aver attraversato la scala, i raggi entrano in un prisma rettangolare 5 e all'uscita vengono deviati di 90° (questo serve per ridurre

modificando le dimensioni complessive del tubo). Quindi i raggi, insieme all'immagine dei tratti della scala, attraversano la lente 4, e da questa cadono in un fascio parallelo sullo specchio 3, vengono riflessi da esso e, nella direzione opposta, danno un'immagine di autocollimazione della scala. sulla griglia 6. L'immagine di autocollimazione della scala è simmetrica alla scala stessa sull'asse verticale z della griglia. Poiché la metà sinistra della griglia è trasparente, l'immagine in scala viene osservata sotto forma di tratti neri su sfondo chiaro. Se lo specchio 3 è perpendicolare all'asse ottico della lente, allora le linee zero della scala e la loro immagine di autocollimazione si allineeranno sull'asse x orizzontale della griglia con la linea indice.

Riso. 1. Schema ottico di un ottimizzatore verticale

Il movimento dell'immagine di autocollimazione della scala rispetto all'indice viene conteggiato secondo il principio di una leva ottica. Se, dopo aver installato l'oggetto misurato 1, l'asta di misurazione 2 si muove e inclina lo specchio 3, allora l'iso-

Il movimento della griglia si sposterà parallelamente all'asse verticale della griglia (parallelo alla griglia effettiva). Questo spostamento si osserva nell'oculare 10 del tubo ottimizzatore. L'ottimometro viene fornito con un accessorio di proiezione PN-16, che facilita il processo di misurazione.

Riso. 2. Design ottico dell'ultraottimizzatore OVE-2

Lo schema ottico dell'ultraottimometro OVE-02, mostrato in Fig. 2 rappresenta una combinazione di un circuito autocollimatore e di un circuito a riflessione multipla. Raggi di luce dalla sorgente di radiazione 1

attraverso il condensatore 2, il filtro termico 3, la lente 4 cade sul prisma di illuminazione 5, illumina una finestra con una scala trasparente stampata su una lastra di vetro piano-parallela 15 situata nel piano focale della lente 14. Nel campo visivo di Sullo schermo del dispositivo, tratti allungati con numeri stampati dopo dieci piccoli sono divisioni visibili. La scala ha ±100 divisioni su entrambi i lati (200 divisioni).

I raggi di luce escono dalla piastra 15, vengono riflessi dallo specchio 16, entrano nella lente 14, e da questa, in un flusso parallelo, insieme all'immagine in scala, cadono sullo specchio fisso 12, e da questo vengono riflessi. sullo specchio orientabile 11. Qui si verificano molteplici riflessioni. Successivamente, i raggi con riflessione di autocollimazione della scala ritornano sulla tavola 15, sulla quale l'immagine della scala è proiettata nel piano della corsa dell'indice. Le immagini combinate della scala e della linea dell'indice vengono proiettate attraverso il sistema di specchi 8, 9, 10 sullo schermo 13.

La messa a fuoco e il centraggio della lampada 1 viene effettuata lungo il suo filamento con focalizzazione da parte della lente 6 e proiezione della sua immagine nitida sullo schermo 13 mediante un sistema di specchi 8, 9,10.

Il movimento assiale dell'asta di misurazione 17 provoca l'inclinazione dello specchio di un certo angolo a, per cui anche l'immagine di autocollimazione della scala sullo schermo si sposterà rispetto alla linea di indice fissa in proporzione all'angolo 2a. Sugli specchi 12 e 11, che sono moltiplicatori ottici, il fascio di raggi subisce undici riflessioni.

In base alla posizione delle linee di misurazione, gli ottimimetri si dividono in verticali e orizzontali. Gli ottimimetri verticali sono macchine utensili con un dispositivo di base sotto forma di supporto con asse di posizionamento verticale. Ottimimetri orizzontali - standard

dispositivi a forcella con asse orizzontale del tubo ottimimetro.

Secondo GOST 5405-75, gli ottimimetri da tavolo sono prodotti nei seguenti tipi: verticale (modelli IK.V-2, IK.V-3); orizzontale (modelli IKG-2, IKG-3); oculare (modelli IKV-2, IKG-2, IKG-3). Campo di misura dello strumento: IK.V-2 da 0 a 180 mm; IKV-3 da 0 a 200 mm (solo per misure esterne); IKG-2 e IKG-3 da 0 a 500 mm per misure esterne e da 0 a 400 mm per misure interne. Il valore di divisione del tubo dell'ottimo è 1 micron; campo di misura della scala ±0,2 mm; il limite di errore ammesso è ±0,2 µm nelle sezioni della scala da 0 a ±0,06 mm. Il raggio di lettura non è superiore a 1 micron. La forza di misurazione per misurazioni esterne non è superiore a 200 cN.

16.2 Macchine di misura

Le macchine di misura sono dispositivi di contatto ottico-meccanici progettati per la misurazione precisa di pezzi di grandi dimensioni mediante misurazione diretta o confronto con una misura.

Nella progettazione delle macchine, il principio di Abbe non viene rispettato, poiché solitamente la linea di misurazione e la scala si trovano su piani paralleli. Se si utilizzasse il principio di Abbe, la lunghezza della macchina aumenterebbe di due lunghezze della parte misurata.

Il progetto della macchina di misura è mostrato in Fig. 3. Su un massiccio telaio in ghisa 1, la contropunta 3 si muove lungo guide parallele con una punta di misurazione fissata nella sua penna 6, il cui movimento assiale è effettuato da volantini microfeed 2. La paletta viene spostata longitudinalmente da un meccanismo a cricchetto. Insieme alla paletta si muovono l'illuminatore 4 e il collimatore sinistro 15 con un prisma rifrattivo 14. Nella paletta 10 sono installati un microscopio di lettura 11 e un tubo ottimizzatore 9 con punte di misurazione. La testata si sposta entro 100 mm ruotando il volante 12. In questo caso, la testata è bloccata nella posizione desiderata. Contemporaneamente alla paletta si muove anche il collimatore destro 15 al quale è fissato un prisma rifrattivo 14.

Per misurare le dimensioni all'interno del campo di misurazione, nel telaio è installata una scala decimale 7, nella quale vengono inserite nove lastre di vetro 8 con bisettrici ogni 100 mm. Sotto la paletta è installata una scala in vetro 13, lunga 100 mm, con divisioni ogni 0,1 mm.

Riso. 3. Schema schematico della macchina di misura

Per impostare la macchina in posizione zero, la contropunta viene posizionata sopra la piastra bisettrice sinistra (zero), mentre

L'asse ottico dell'illuminatore si trova sopra la finestra della scala bisettrice. I raggi luminosi della lampada 4 illuminano la bisettrice attraverso il condensatore 5, passano attraverso il prisma rifrattore 14 e il collimatore 15 li raccoglie in un raggio parallelo. Poiché la bisettrice è al fuoco del collimatore, in un fascio parallelo si ottiene un'immagine infinitamente distante della bisettrice. Successivamente, questa immagine entra nel collimatore destro 15, attraversa il prisma 14 e sovrappone l'immagine della bisettrice dello zero sulla scala 13 situata nel fuoco del collimatore. Muovendo la paletta 10, la corsa dello zero viene fatta coincidere con il metà della bisettrice. Quindi, utilizzando la microvite 12, le punte di misurazione vengono portate in contatto tra loro e la scala del tubo dell'ottimometro viene impostata su zero. Successivamente, bloccare la vite della spoletta.

Durante la misurazione, la paletta viene allontanata dal contropunta, quest'ultima è allineata con la bisettrice richiesta della scala millimetrica. Il pezzo da misurare viene posizionato sulla linea di misurazione utilizzando un tavolo di prova o lunette fisse, la testa viene spostata fino a quando le punte di misurazione di entrambe le teste toccano la parte da misurare. In questo caso, l'immagine della scala dell'ottimometro non deve uscire dal campo visivo del tubo dell'ottimometro. Successivamente, spostando la paletta 10, unire le divisioni più vicine della scala 13 con l'immagine della corsa della bisettrice ed effettuare la lettura. Il numero di decimetri è determinato dal numero del piatto della scala 13, effettuando una lettura utilizzando un microscopio 11 con una precisione di 0,1 mm, e centesimi e millesimi di millimetro sono determinati dalla scala del tubo ottimimetro.

Le macchine di misura IZM-1, IZM-2, IZM-4 sono prodotte con campi di misura superiori di 1, 2 e 4 m. Il campo di misura di IZM-1 va da 0 a 1000 mm per misurazioni esterne e da 1 a 900 mm per misurazioni interne; IZM-2 da 0 a 2000 mm per misure esterne e da 1 a 1900 per misure interne; IZM-4 da 0 a 4000 mm per misure esterne e da 1 a 3900 per misure interne. Il valore di divisione è 1 micron. Errore consentito della scala bisettrice ± (0,3 + 9-10 ~ 3 £) micron, bilance con dispositivo di lettura c = = 0,1 mm ± (0,7 + 1,5-10 -3 L), dove L è la dimensione nominale, mm.

Le componenti dell'errore di misura sulle macchine di misura sono simili agli errori di un ottimimetro. Tuttavia, la componente temperatura è importante per le macchine. Gli errori massimi delle misurazioni con il metodo di valutazione diretta delle dimensioni esterne di 1-500 mm vanno da ±1 a ±6 µm e quando misurati con il metodo di confronto - da ±1 a ±2 µm; dimensioni interne 13-500 mm rispetto ai blocchetti da ± 1,5 a ± 9 µm.

16.3 Calibri di lunghezza

I misuratori di lunghezza sono dispositivi ottico-meccanici del tipo a contatto in cui la scala è combinata con la linea di misura (pieno utilizzo del principio di Abbe).

Riso. 4. Progettazione ottica del misuratore di lunghezza verticale IZV-2

Il diagramma schematico del misuratore di lunghezza verticale IZV-2 è mostrato in Fig. 4. L'asta di misurazione 4 presenta una finestra longitudinale nella quale è inserita una scala di vetro 5, avente 100 divisioni ad intervalli di 1 mm. La scala 5 è illuminata da una sorgente luminosa 1 attraverso un filtro luminoso 2 e un condensatore 3. L'immagine della scala millimetrica mediante la lente 11 viene proiettata nel piano delle griglie 7 e 8 dell'oculare 6 del micrometro a spirale. I prismi 9 e 10 deviano di 45° il fascio di raggi che esce dalla lente.

Riso. 5. Progettazione ottica del misuratore di lunghezza di proiezione verticale IZV-3

Il misuratore di lunghezza di proiezione verticale IZV-3 (Fig. 5) differisce dal misuratore di lunghezza IZV-2 in quanto al posto del micrometro per oculare viene utilizzato un dispositivo di proiezione di lettura con un micrometro ottico. La luce della lampada / passa attraverso il condensatore 2, il filtro della luce 3, illumina le lenti 4 e cade sullo specchio riflettente 5, illumina una sezione della scala millimetrica 6 muovendosi insieme all'asta di misurazione 7. L'immagine di questa sezione della scala di lente 8 attraverso il sistema prismatico 9, lenti 10 e una lastra piano-parallela // proiettata su una griglia fissa 13 (scala dei decimi di millimetro con un indice). Il quadrante 12 ha una scala di millesimi di millimetro. L'arto e il reticolo si trovano nel piano focale della lente 16. L'immagine dei tratti millimetrici, dei decimi e dei millesimi di millimetro, nonché l'indice sono proiettati dalla lente collettiva 14, dalla lente 16 e dal sistema di specchi 15, 17, 18 sullo schermo 19.

Utilizzando un misuratore di lunghezza, vengono eseguite misurazioni assolute di blocchetti di riscontro, diametri di misuratori lisci e parti della carrozzeria con piani di altezza. Quando si utilizzano misuratori angolari di piccole dimensioni, è possibile misurare i profili di camme a disco di piccole dimensioni.

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Riso. 6. Schema della sagoma orizzontale IK.U-2

Il diagramma schematico del misuratore di lunghezza IKU-2 è mostrato in Fig. 6. Sulle guide del telaio / è presente una testa di misura 6, nella quale sulla linea di misura (secondo il principio di Abbe)

è installata una colonna di misurazione 23. All'estremità destra della colonna è fissata una scala millimetrica 9 con una lunghezza di 100 mm e all'estremità sinistra un tubo ottimizzatore. In questo caso, la sua asta di misurazione 4 può spostarsi rispetto alla colonna 23 e ruotare lo specchio 5 del tubo ottimizzatore. Il movimento approssimativo dell'asta di misurazione viene effettuato da un volante da 13 e il movimento preciso da una microvite da 10. Nella parte superiore sono installati uno schermo e un sistema di illuminazione. La luce proveniente dalla lampada 8 è divisa in due fasci. Il primo raggio viene rifratto dal prisma 7, illumina una sezione della scala millimetrica e proietta l'immagine in scala mediante la lente 11 nel piano di una scala bisettrice fissa 12 con un valore di divisione di 0,1 mm e una lunghezza totale di 1 mm. Le immagini combinate dei tratti di scala 9, 12 vengono proiettate dalla lente 14 sulla sezione 15 dello schermo 17. Il secondo raggio viene rifratto nel prisma 7 e diretto al cubo separatore, dove, riflesso dalla faccia traslucida, cade sullo specchio di illuminazione 20. Successivamente passa la scala dell'ottimizzatore 21 e la sua immagine attraverso la lente 22 viene proiettata sullo specchio 5 del tubo dell'ottimizzatore. L'immagine di autocollimazione della scala ottimimetrica ritorna sulla faccia traslucida del cubo 19, la attraversa e, dopo essere stata riflessa dallo specchio 20, viene diretta dalla lente 18 alla sezione 16 della scala ottimimetrica dello schermo 17. La parte viene installato sul portaoggetti 24 e palpato con le punte di misurazione 2, 3. Pertanto nella testa di misurazione vengono sommati due movimenti indipendenti: l'asta di misurazione 23 insieme alla scala millimetrica 9 entro 100 mm e l'asta di misurazione 4 dell'ottimizzatore tubo entro 100 micron. Questi movimenti vengono registrati sullo schermo sulle scale 15, 16.

La testa di misurazione 6 insieme alla punta di misurazione 3 e al volantino 13 vengono portate sul pezzo da misurare. Utilizzando una microvite 10, l'astina di misurazione 23 viene spostata insieme alla scala 9 fino ad allineare la scala millimetrica con la corsa bisettrice più vicina della scala fissa dei decimi di millimetro. La lettura viene effettuata sulla scala 15, aggiungendo o sottraendo ad essa la lettura sulla scala 16 del tubo ottimimetro.

I principali tipi e caratteristiche tecniche dei misuratori di lunghezza verticale e orizzontale sono riportati in GOST 14028-68.

Sono in uso i seguenti tipi di misuratori di lunghezza verticale e orizzontale: verticale IZV-1, IZV-2, schermo IZV-3 con un campo di indicazione di 100 mm, un campo di misurazione di O-250 mm e una lettura di 0,001 mm; IKU-2 orizzontale con un campo di indicazione di 100 mm, un campo di misurazione di 500 mm e da 1 a 400 mm, rispettivamente, per dimensioni esterne ed interne e una lettura di 0,001 mm.

I principali vantaggi di questi misuratori di lunghezza sono una maggiore precisione di misurazione (3 volte), una maggiore produttività (2 volte), la facilitazione del controllo manuale e semiautomatico del processo di misurazione, misurazioni assolute con elevata precisione e misurazioni relative dal valore certificato del misura standard con visualizzazione del risultato della misurazione su display digitale e dispositivo di stampa digitale.

Le principali caratteristiche tecniche del misuratore di lunghezza verticale a lettura digitale IZV-4 sono le seguenti: limite di misura O-160 mm; risoluzione di lettura 0,2 µm; l'errore principale del dispositivo è ± (0,4 + L/500) 10 3 mm, dove L è la lunghezza misurata in mm.

Il misuratore di lunghezza orizzontale con lettura digitale IZG-4 ha le seguenti caratteristiche principali: i limiti per misurare le dimensioni esterne sono 0-500 mm, quelle interne - 10-400 mm; risoluzione di lettura 0,2 µm; errore principale ± (0,3-M0~ 3 L) mm, dove L è la lunghezza misurata in mm.

Il limite di errore consentito del misuratore di lunghezza è standardizzato in base alla dimensione nominale L e al tipo di dispositivo: per verticale ±(1,4 + L/100) µm (IZV-1); ±(1,4 + 1/140) µm (IZV-2)"; per orizzontali ± (1,4 + L/100) µm (IKU-2) - per misurazioni esterne e ± (1,9 + L/140) µm con variazioni interne

reniyah. Il campo di lettura non è superiore a 0,4 micron, la forza di misurazione è 200 cN.

Le principali componenti dell'errore di misura con i misuratori di lunghezza sono: errore di lettura con microscopio a spirale - non più di 0,001 mm per misurazioni doppie: errore di lettura con micrometro ottico - non più di 0,001 mm; errori nella differenza nella forza di misurazione dovuti a deformazioni termiche.

Gli errori di misura massimi utilizzando i misuratori di lunghezza vanno da 1,5 a 2,5 micron, a seconda delle condizioni di utilizzo.

La verifica dei misuratori di lunghezza è regolata da GOST 8.114-74 e MU-No. 341. Durante la verifica vengono utilizzati blocchetti di riscontro di 4a categoria. Dato l'utilizzo di blocchetti di grandi dimensioni, è necessario prestare particolare attenzione all'equalizzazione della loro temperatura. Per fare ciò, di solito i blocchi terminali vengono posizionati su una piastra metallica di blocchi terminali per 1-2 ore o più con una lunghezza di misure fino a 100 mm e 100-250 mm, rispettivamente.

16.4 Catetometri

I catetometri sono dispositivi per la misurazione remota senza contatto delle coordinate verticali e orizzontali di prodotti in luoghi difficili da raggiungere e difficili da misurare con metodi convenzionali.

Il catetometro (Fig. 7, a) è costituito dalle seguenti parti principali: un dispositivo di puntamento - un telescopio 3, spostato lungo le guide 1, un dispositivo 4 per l'installazione del telescopio in posizione orizzontale (livello o autocollimatore), una scala 5 e un dispositivo di lettura 2 (microscopio, nonio, lente d'ingrandimento). Nella fig. 7, b mostra lo schema ottico del catetometro KM-6, costituito da un telescopio e un microscopio di lettura con sistema di illuminazione. Il telescopio comprende una lente 10 con lenti di fissaggio 8, un filtro luminoso 9, una lente di messa a fuoco 11, una griglia 13 e un oculare 15. Il microscopio di riferimento comprende una microlente 2, un prisma cubico 3, una griglia graduata 12 e un oculare 14 .

La parte illuminante del microscopio, progettata per illuminare la scala 1, è composta da una lampada 7, un condensatore 6, un filtro luminoso 5 e uno specchio 4.

In un microscopio da lettura, i raggi luminosi della lampada 7 passano attraverso il condensatore 6, il filtro luminoso 5, vengono riflessi dallo specchio 4, passano attraverso il prisma cubico 3 e attraverso la microlente 2 entrano nella superficie riflettente della scala millimetrica 1; poi vengono riflessi da esso e nella direzione opposta passano la microlente 2, il prisma cubico 3, “E l'immagine della linea viene proiettata sulla griglia della scala 12. L'immagine combinata della linea e della griglia della scala viene osservata nell'oculare 14 . Quando si misurano le coordinate con un catetometro, la distanza dall'oggetto di misurazione alla lente è determinata approssimativamente dal telescopio. Impostare l'asse della colonna in posizione verticale in base al livello. Sollevare il carrello di misurazione all'altezza del punto selezionato del dell'oggetto e, utilizzando un mirino meccanico, allineare approssimativamente il telescopio. Puntare l'oculare del telescopio su un'immagine nitida dell'oggetto. Puntare il telescopio sul punto selezionato a dell'oggetto in modo che la sua immagine si trovi nella metà destra della griglia in la metà della bisettrice dell'angolo a livello della linea orizzontale. Effettuare la prima lettura sulla griglia della scala. Dopo aver spostato il carrello di misurazione nella posizione del secondo punto b, eseguire la seconda lettura. La dimensione del segmento misurato è la differenza tra le due letture.

Riso. 7. Cateterometro

In conformità con GOST 19719-74, i catetometri sono costituiti da due tipi: B - verticale per misurare le coordinate verticali; U - universale con un dispositivo per misurare le coordinate orizzontali.

I catetometri verticali ad asse singolo KM-6, KM-8, KM-9 hanno limiti di misurazione di 0-200, 0-500 e 0-1000 mm e errori del dispositivo di lettura di ±1,5; ±2 e ±2 µm, rispettivamente.

Il catetometro universale bidimensionale KM-7 ha un limite di misura di 300X300 mm; errore del dispositivo di lettura ±2 µm; il catetometro modernizzato a tre coordinate KM-9 ha un limite di misurazione di 1000 mm; errore del dispositivo di lettura ±2 µm.

I limiti di errore ammissibile dei catetometri durante la misurazione su scale standard della 2a categoria non devono superare ±(10 + L/100) µm per intervalli di misurazione su scale 40-320 mm e ±(10 + L/50) µm - su scale 500-1250 mm, dove L è la distanza dall'estremità anteriore della lente del telescopio all'oggetto da misurare.

Quando si misurano le coordinate con i catetometri, si verificano errori dovuti a violazioni del principio di confronto, imprecisione nella produzione dei singoli elementi strutturali, errori nell'installazione dei segni target sul prodotto ed errori di temperatura.

16.5 Sferometri

Gli sferometri sono dispositivi progettati per misurare i raggi di curvatura delle superfici sferiche misurando indirettamente l'altezza del segmento sferico. Il diagramma schematico dello sferometro SSO (IZS-7) è mostrato in Fig. 8, a. Nella parte superiore del corpo a forma di vetro 4 è installato un anello di misura 1 sostituibile, all'estremità del quale vengono premute tre sfere 10 con un angolo di 120° per basare la parte da misurare. All'interno dell'alloggiamento, un'asta di misurazione 9 con una sfera di contatto all'estremità superiore può muoversi lungo precise guide. Una scala millimetrica di vetro 6 è fissata alla scanalatura longitudinale dell'asta, illuminata dal flusso luminoso dell'illuminatore 2 riflesso dallo specchio 3. L'immagine della scala millimetrica è proiettata dalla microlente 7 nel piano delle scale dell'asta. micrometro oculare a spirale 8. Il contrappeso 5 assicura il sollevamento dell'asta di misura finché la sfera non entra in contatto (con una certa forza) con le sfere superficiali.

Quando si misurano i raggi di curvatura delle superfici convesse, quest'ultimo poggia sulla superficie interna dell'anello e le superfici concave - sulla superficie esterna dell'anello, cioè nei punti Ki, Kg (Fig. 8, b).

Riso. 8. Sferometro SSO (IZS-7)

Durante la misurazione si posiziona una lastra di vetro campione sull'anello e si effettua la prima lettura; Posizionato il pezzo da misurare sull'anello si effettua una seconda lettura. La differenza nelle letture è l'altezza del segmento sferico.

Raggio di curvatura delle superfici sferiche /? 4 e R z sono determinati dalle formule: per una sfera convessa Ri - r 2 + h 2 /2h- q; per una sfera concava Rz=r 2 + h 2 j2h + Q.

GOST 11194-76 prevede la produzione di sferometri a contatto anulare dei seguenti tipi: SSO (IZS-7) - stazionario con un dispositivo di lettura ottica con installazione della parte sul dispositivo; SNO (IZS-8) - fattura con dispositivo di lettura ottica con installazione del dispositivo da parte; SNM (IZS-9) è un dispositivo meccanico, che misura mediante confronto con un blocchetto di riscontro.

Il campo di misura dei raggi sugli sferometri SSO, SNO, SNM va da 10 a 40.000 mm: il campo di scala degli sferometri SSO, SNO va da 0 a 30 mm e SNM va da 0 a 100 mm; valore di divisione 1,0 mm; La divisione della scala del dispositivo di lettura è 0,001 mm.

16.6 Microscopi strumentali e universali

I microscopi strumentali e universali sono dispositivi di misurazione ottico-meccanici con ampia applicazione. Sono utilizzati nei laboratori metrologici degli impianti di costruzione di macchine per misurare grandezze geometriche lineari e angolari.

Riso. 9. Schema ottico di un microscopio strumentale

I microscopi di misurazione strumentali sono progettati per misurare dimensioni geometriche esterne e interne, angoli di prodotti su una testa e un tavolo del goniometro, frese, frese, camme, sagome e altre parti in luce trasmessa e riflessa.

Il diagramma ottico di un grande microscopio strumentale (LMI) è mostrato in Fig. 9. La luce della lampada 1 passa attraverso il condensatore paraboloide 2, la lente 3, il filtro luminoso 4, il diaframma a iride 5, viene riflessa dallo specchio 6 e viene diretta nella lente con una direzione modificata di 90° 7, e da esso un raggio parallelo illumina l'oggetto misurato che si trova sul tavolo portaoggetti 8 o al centro della paletta. La lente 9 proietta l'immagine dell'oggetto nel piano focale dell'oculare 14 , dove è installata la griglia goniometrica della testa dell'oculare 13. Nel piano focale posteriore dell'obiettivo è presente un diaframma 10, coniugato con un diaframma a iride, che risulta in un percorso del raggio telecentrico.

Il prisma 11 fornisce un'immagine diretta e cambia la direzione dell'asse ottico in una direzione conveniente per l'osservatore. Il vetro protettivo 12 protegge le parti ottiche dalla contaminazione durante la sostituzione della testa dell'oculare.

Nello schema è mostrata una testa goniometrica costituita da un oculare 14, un quadrante di vetro 18 con scala da 0 a 360° con valore di divisione 1°, una griglia 13, che può ruotare con il quadrante; un microscopio da lettura con lente 17, un oculare 15 con griglia 16, un dispositivo di illuminazione 20 e un filtro luminoso 19.

Nella testa dell'oculare si osserva un'immagine del contorno dell'oggetto e un reticolo. Simmetricamente alla linea tratteggiata diametrale, a destra e a sinistra sono applicate due linee tratteggiate parallele a una distanza di 0,3 e 0,9 mm, corrispondenti alla posizione dei segni dal bordo dei coltelli di misurazione quando sono a contatto con la superficie misurata della parte. Quando si mira, i segni corrispondenti del coltello e della rete vengono combinati, il che aumenta significativamente la precisione della misurazione.

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STRUMENTI OTTICI, dispositivi in cui la radiazione proveniente da qualsiasi regione dello spettro (ultravioletta, visibile, infrarossa) viene trasformata (trasmessa, riflessa, rifratta, polarizzata). In omaggio alla tradizione storica, i dispositivi che funzionano in luce visibile sono solitamente chiamati ottici. Nella valutazione iniziale della qualità di un dispositivo vengono prese in considerazione solo le sue caratteristiche principali: capacità di concentrare la radiazione - rapporto di apertura; la capacità di distinguere i dettagli dell'immagine adiacenti - potere risolutivo; Il rapporto tra la dimensione di un oggetto e la sua immagine è l'ingrandimento. Per molti dispositivi, la caratteristica distintiva è il campo visivo, l'angolo con il quale i punti estremi dell'oggetto sono visibili dal centro del dispositivo.

Potere permissivo.

La capacità del dispositivo di distinguere tra due punti o linee vicini è dovuta alla natura ondulatoria della luce. Il valore numerico del potere risolutivo, ad esempio, di un sistema di lenti dipende dalla capacità del progettista di far fronte alle aberrazioni delle lenti e di centrare attentamente queste lenti sullo stesso asse ottico. Il limite teorico di risoluzione di due punti adiacenti nell'immagine è definito come l'uguaglianza della distanza tra i loro centri e il raggio del primo anello scuro del loro modello di diffrazione.

Aumento.

Se l'oggetto è lungo Hè perpendicolare all'asse ottico del sistema e alla lunghezza della sua immagine H΄, quindi l'aumento M determinato dalla formula M = H΄/ H. L'ingrandimento dipende dalle lunghezze focali e dalla posizione relativa delle lenti; Esistono formule corrispondenti per esprimere questa dipendenza. Una caratteristica importante dei dispositivi di osservazione visiva è l'ingrandimento apparente. M. È determinato dal rapporto tra le dimensioni delle immagini di un oggetto che si formano sulla retina dell'occhio osservando direttamente l'oggetto e visualizzandolo attraverso un dispositivo. Aumento solitamente visibile M espresso dall'atteggiamento M= tg B/tg UN, Dove UNè l'angolo con il quale l'osservatore vede l'oggetto ad occhio nudo, e B– l’angolo con il quale l’occhio dell’osservatore vede un oggetto attraverso il dispositivo.

Se desideri creare un dispositivo ottico di alta qualità, dovresti ottimizzare una serie delle sue caratteristiche principali: rapporto di apertura, risoluzione e ingrandimento. Non è possibile realizzare un buon telescopio, ad esempio, ottenendo solo un ingrandimento apparente elevato e lasciando piccolo il rapporto di apertura. Avrà una risoluzione scarsa poiché dipende direttamente dall'apertura.

I design dei dispositivi ottici sono molto diversi e le loro caratteristiche sono dettate dallo scopo di dispositivi specifici. Ma quando si implementa qualsiasi sistema ottico progettato in un dispositivo ottico-meccanico finito, è necessario disporre tutti gli elementi ottici in stretta conformità con lo schema adottato, fissarli saldamente, garantire una regolazione precisa della posizione delle parti mobili e posizionare i diaframmi per eliminare radiazione diffusa di fondo indesiderata. Spesso è necessario mantenere i valori di temperatura e umidità specificati all'interno del dispositivo, ridurre al minimo le vibrazioni, normalizzare la distribuzione del peso e garantire la rimozione del calore dalle lampade e da altre apparecchiature elettriche ausiliarie. L'importanza è attribuita all'aspetto del dispositivo e alla facilità d'uso.

Microscopi.

Se un oggetto situato dietro la lente non oltre il suo punto focale viene visto attraverso una lente positiva (convergente), è visibile un'immagine virtuale ingrandita dell'oggetto. Tale obiettivo è un semplice microscopio ed è chiamato lente d'ingrandimento o lente d'ingrandimento. Dal diagramma in Fig. 1 è possibile determinare la dimensione dell'immagine ingrandita. Quando l'occhio è sintonizzato su un raggio di luce parallelo (l'immagine di un oggetto si trova a una distanza indefinitamente grande, il che significa che l'oggetto si trova nel piano focale della lente), l'ingrandimento apparente M può essere determinato dalla relazione (Fig. 1):

M= tg B/tg UN = (H/F)/(H/v) = v/F,

Telescopi.

Un telescopio aumenta la dimensione apparente degli oggetti distanti. Il circuito del telescopio più semplice comprende due lenti positive (Fig. 2). Raggi provenienti da un oggetto distante parallelo all'asse del telescopio (raggi UN E C nella fig. 2), sono raccolti nel fuoco posteriore della prima lente (obiettivo). La seconda lente (oculare) viene rimossa dal piano focale della lente alla sua lunghezza focale e dai raggi UN E C uscirne nuovamente parallelamente all'asse del sistema. Qualche raggio B, provenienti da punti diversi da quelli dell'oggetto da cui provenivano i raggi UN E C, cade ad angolo UN all'asse del telescopio, passa attraverso il fuoco anteriore dell'obiettivo e poi va parallelo all'asse del sistema. L'oculare lo dirige obliquamente verso il fuoco posteriore B. Poiché la distanza dal fuoco anteriore della lente all'occhio dell'osservatore è trascurabile rispetto alla distanza dall'oggetto, dal diagramma di Fig. 2 possiamo ottenere un'espressione per l'ingrandimento apparente M telescopio:

M= –tg B/tg UN = –F/F O F/F).

Un segno negativo indica che l'immagine è capovolta. Nei telescopi astronomici rimane così; I telescopi per l'osservazione degli oggetti terrestri utilizzano un sistema di inversione per visualizzare immagini normali anziché invertite. Il sistema avvolgente può includere lenti aggiuntive o, come nei binocoli, prismi.

Dispositivi di illuminazione e proiezione.

Faretti.

Nella struttura ottica del faretto la sorgente luminosa, ad esempio il cratere di una scarica ad arco elettrico, si trova nel fuoco di un riflettore parabolico. I raggi provenienti da tutti i punti dell'arco vengono riflessi da uno specchio parabolico quasi parallelo tra loro. Il fascio di raggi diverge leggermente perché la sorgente non è un punto luminoso, ma un volume di dimensione finita.

Diascopio.

Il design ottico di questo dispositivo, progettato per la visualizzazione di lucidi e cornici colorate trasparenti, comprende due sistemi di lenti: un condensatore e una lente di proiezione. Il condensatore illumina uniformemente l'originale trasparente, dirigendo i raggi nella lente di proiezione, che costruisce un'immagine dell'originale sullo schermo (Fig. 4). L'obiettivo di proiezione fornisce la messa a fuoco e la sostituzione delle sue lenti, che consente di modificare la distanza dallo schermo e la dimensione dell'immagine su di esso. Il design ottico del proiettore cinematografico è lo stesso.

Dispositivi spettrali.

L'elemento principale di un dispositivo spettrale può essere un prisma di dispersione o un reticolo di diffrazione. In un tale dispositivo, la luce viene prima collimata, ad es. viene formato in un fascio di raggi paralleli, quindi scomposto in uno spettro e, infine, l'immagine della fenditura di ingresso del dispositivo viene focalizzata sulla sua fenditura di uscita a ciascuna lunghezza d'onda dello spettro.

Spettrometro.

In questo dispositivo da laboratorio più o meno universale, i sistemi di collimazione e messa a fuoco possono essere ruotati rispetto al centro del palco su cui si trova l'elemento che decompone la luce in uno spettro. Il dispositivo è dotato di scale per leggere gli angoli di rotazione, ad esempio un prisma di dispersione, e gli angoli di deflessione successivi di diversi componenti cromatici dello spettro. Sulla base dei risultati di tali letture, ad esempio, vengono misurati gli indici di rifrazione dei solidi trasparenti.

Spettrografo.

Questo è il nome di un dispositivo in cui lo spettro risultante o parte di esso viene registrato su materiale fotografico. È possibile ottenere uno spettro da un prisma di quarzo (intervallo 210–800 nm), vetro (360–2500 nm) o salgemma (2500–16000 nm). Nelle gamme spettrali in cui i prismi assorbono debolmente la luce, le immagini delle linee spettrali nello spettrografo sono luminose. Negli spettrografi dotati di reticolo di diffrazione, questi ultimi svolgono due funzioni: scompongono la radiazione in uno spettro e focalizzano le componenti cromatiche sul materiale fotografico; Tali dispositivi vengono utilizzati anche nella regione dell'ultravioletto.

Il contenuto dell'articolo

Potere permissivo.

Aumento.

Microscopi.

M= tg B/tg UN = (H/F)/(H/v) = v/F,

Telescopi.

M= –tg B/tg UN = –F/F O F/F).

Dispositivi di illuminazione e proiezione.

Faretti.

Diascopio.

Dispositivi spettrali.

Spettrometro.

Spettrografo.

I dispositivi che forniscono l'osservazione visiva del terreno e degli oggetti che si trovano su di esso, nonché la loro discriminazione rispetto agli sfondi che lo accompagnano per l'identificazione e il processo decisionale sull'impatto su di essi utilizzando i mezzi disponibili includono: - dispositivi per la visione notturna che utilizzano il principio di trasformazione delle immagini di terreno e obiettivi invisibili ad occhio nudo di notte in un'immagine visibile; - dispositivi per la visione notturna basati sull'uso di tubi trasmittenti televisivi funzionanti a bassi livelli di luce notturna naturale; - dispositivi di imaging termico che utilizzano il principio di conversione della radiazione termica propria dell'area e dei target (immagine termica) in un'immagine osservabile dall'occhio umano, anche in condizioni di nebbia, pioggia, nevicata e interferenze artificiali - fumo e uso di mascheramento di formazioni di aerosol giorno e notte; - dispositivi per la visione notturna che utilizzano l'illuminazione laser di bersagli per l'osservazione in condizioni di visibilità limitata diurna e notturna causate da fattori meteorologici o dall'uso di mimetizzazione artificiale e contromisure da parte del nemico.

Sensibilità spettrale dell'occhio umano Nello spettro delle onde elettromagnetiche, che si estende dalle radiazioni gamma con una lunghezza d'onda inferiore a un centesimo di nanometro alle radiazioni radio con lunghezze d'onda di decine di chilometri, la sensibilità spettrale dell'occhio umano rappresenta una stretta striscia da Da 0,4 a 0,76 micron nella regione visibile. La quantità di informazioni provenienti dagli organi visivi rappresenta, secondo la scienza, il 90% di tutte le informazioni provenienti dai sensi umani.

Nome della gamma Lunghezze d'onda, Frequenze λ, Sorgenti ν Onde radio Extra lunghe più di 10 km meno di 30 kHz Fenomeni atmosferici. Correnti alternate nei conduttori e flussi elettronici (circuiti oscillatori). Lungo 10 km - 1 km 30 kHz a Hz Medio 1 km m 300 kHz - 3 MHz Corto 100 m - 10 m 3 MHz - 30 MHz Ultracorto 10 m -1 mm 30 MHz GHz Radiazione infrarossa 1 mm nm 300 GHz THz Radiazione di molecole e atomi sotto influenze termiche ed elettriche. Radiazione visibile (ottica) nm 429 THz -750 THz Ultravioletta nm 7,5×10 14 Hz - 3×10 16 Hz Radiazione di atomi sotto l'influenza di elettroni accelerati. Raggi X 10 nm -17:00 3× ×10 19 Hz Processi atomici sotto l'influenza di particelle cariche accelerate. Gamma inferiore a 17:00 superiore a 6×10 19 Hz Processi nucleari e spaziali, decadimento radioattivo.

Breve concetto del processo visivo 1. Un'immagine focalizzata dal cristallino dell'occhio viene percepita dal ricevitore fotosensibile dell'occhio, la retina, che è costituita da due tipi di fotorecettori: bastoncelli e coni, dove viene assorbita la luce e il l'energia luminosa ricevuta viene convertita in segnali elettrici trasmessi al cervello. Tutta la percezione visiva viene effettuata con l'aiuto di bastoncelli e coni, ma la discriminazione del colore è inerente solo ai coni, mentre la discriminazione della luce e dell'oscurità è prodotta sia dai bastoncelli che dai coni. 2. La risoluzione dell'occhio alla luce del sole è fornita dai coni ed è 0,5 -1 arco. min, e all'imbrunire cade trasferendo le sue funzioni all'apparato dei bastoncini. In questo caso la sensibilità spettrale dell'occhio si sposta verso le onde più corte e il suo massimo si sposta da una lunghezza d'onda di 0,55 µm a una lunghezza d'onda di 0,51 µm. Curve di sensibilità spettrale dell'occhio: 1- durante le ore diurne; 2 – al buio

La capacità di adattarsi ai cambiamenti di sensibilità a seconda dell'illuminazione della pupilla. È noto, ad esempio, che al crepuscolo l'occhio è in grado di percepire una luminosità 100 volte inferiore a quella diurna. L'adattamento al buio, cioè l'adattamento dell'occhio all'oscurità, avviene in due periodi: il primo della durata di circa 2 minuti, quando la sensibilità dell'occhio aumenta di 10 volte, e il secondo della durata di 8 minuti, quando la sensibilità aumenta di altre 6 volte. L'adattamento alla luce avviene quando c'è un'improvvisa interruzione dell'oscurità. Nel primo momento, la vista è completamente paralizzata e la persona smette di vedere. Quindi l'apparato di adattamento inizia a funzionare. Allo stesso tempo, la pupilla si contrae bruscamente, la sensibilità dei bastoncelli diminuisce e le funzioni visive vengono trasferite ai coni, che rallentano l'apparato dei bastoncelli e dopo un po' lo spengono. Inizia la ristrutturazione dell'intero apparato visivo dalla retina al cervello, che aiuta a far fronte all'accecamento e consente di vedere in condizioni di elevata luminosità.

Illuminazione tipica, esempi Illuminazione, lux Dove 10 5 Luce di Sirio, la stella più luminosa nel cielo notturno 0.0003 Cielo stellato senza luna 0.01 Quarto di luna 0.27 Luna piena in un cielo limpido 1 Luna piena ai tropici fino a 20 Nel mare in profondità di ~50 mq 50 Soggiorno 80 Ingresso/WC 100 Giornata molto nuvolosa Ufficio 350±150Alba o tramonto su Venere 400Alba o tramonto in una giornata limpida. 1000Giornata nuvolosa; illuminazione in uno studio televisivo 1-3 mila Mezzogiorno su Venere 4-5 mila Mezzogiorno a dicembre gennaio mille Giornata limpida e soleggiata (all'ombra) mille Sotto il sole diretto

Livelli di illuminazione naturale (a), visione e processo di adattamento all'oscurità Per calcolare la portata di un NVD di tipo passivo con un intensificatore di luminosità dell'immagine di 1a e 2a generazione, si considera che l'illuminazione alla luce della Luna sia 0,1 lux, e in un cielo stellato senza nuvole lux. Allo stesso tempo, la caratteristica spettrale della luce stellare in intensità tende ad aumentare nella regione del vicino IR, per cui l'osservazione in queste condizioni ad occhio nudo, anche adattato, è praticamente impossibile, poiché l'occhio non è più ha sensibilità in questa regione spettrale.

Fattori che influenzano la soluzione dei problemi di osservazione 1. La probabilità di rilevare un oggetto dipende dalle dimensioni angolari dell'oggetto stesso e dal suo contrasto con lo sfondo. Più grande è l'oggetto e maggiore è il contrasto, prima verrà rilevato l'oggetto. In questo caso il riconoscimento degli oggetti può essere effettuato dalla regione centrale dell'occhio, la fovea, che ha un'elevata risoluzione. Quando si cerca un oggetto, la sua forma non gioca un ruolo importante, ma conta solo la sua area all'interno delle proporzioni da 1: 1 a 1: 10. Aumentando di 2 volte le dimensioni angolari di un oggetto si riduce il tempo necessario per rilevarlo per 8 volte. 2. La quantità di contrasto determina il tempo necessario per trovare l'oggetto. Il contrasto in qualsiasi punto è determinato dal rapporto tra la differenza di luminosità dell'oggetto e dello sfondo L o L f e la loro somma L o + L f. (media K=0,32). 3. Il tempo necessario per rilevare oggetti più chiari e più scuri dello sfondo con gli stessi valori assoluti di contrasti positivi e negativi è lo stesso. 4. All'aumentare del campo visivo, aumenta anche il tempo necessario per cercare un oggetto. Raddoppiando il campo visivo aumenta il tempo di ricerca di 4 volte, mentre il tempo di ricerca è determinato non dalla forma del campo, ma dalla sua area angolare. 5. Gli oggetti che si muovono a bassa velocità sono più facili da rilevare rispetto agli oggetti fermi, mentre gli oggetti che si muovono ad alta velocità sono più difficili da rilevare a causa del deterioramento del contrasto visibile. Un ulteriore aumento della velocità può comportare la perdita di visibilità dell'oggetto. Il movimento peggiora il contrasto visibile di un oggetto, la cui grandezza dipende non solo dalla velocità angolare, ma anche dalle dimensioni angolari dell'oggetto osservato.

Basato sulla qualità della visione (4:3), che fornisce la capacità di osservare oggetti su una varietà di sfondi durante il giorno, nonché sulle caratteristiche dei dispositivi ottici che determinano la possibilità di osservare oggetti fissi e in movimento sul campo (ingrandimento, campi visivi, trasmissione della luce, diametro di ingresso (D) e pupille di uscita (d)) se osservato attraverso un dispositivo ottico, la probabilità di rilevare un oggetto è quasi 3 volte maggiore della probabilità di rilevamento ad occhio nudo.

Influenza delle condizioni meteorologiche (stato dell'atmosfera) sull'efficienza dell'osservazione Campi di trasmissione della radiazione: (intervalli di lunghezza d'onda) regione visibile da 0,4 a 0,7 µm; vicino infrarosso da 0,7 a 3,0 micron; infrarosso medio e lontano rispettivamente da 3 a 6 e da 8 a 14 micron. Caratteristiche di trasmissione atmosferica (temp.+15º, umidità. 40%). Gli ultimi tre sono la base per realizzare sistemi di visione in condizioni di visibilità limitata

Illuminazione notturna naturale Il sole è allo zenit: l'illuminazione della superficie terrestre raggiunge il massimo ed è superiore ai lux con un coefficiente di trasparenza dell'atmosfera di circa il 70%. Andando verso l'orizzonte, l'illuminazione creata dal Sole è di soli 10 lux. (la composizione della luce solare cambia; quando attraversano l'atmosfera, i raggi blu e viola sono più indeboliti di quelli arancioni e rossi, per cui la radiazione massima proveniente dal Sole si sposta nella regione rossa dello spettro). Con l'inizio del crepuscolo, l'illuminazione creata dalla luce del cielo diminuisce fino all'inizio del crepuscolo astronomico, seguito dal momento più buio della giornata (0,3-0,002 lux). Radiazione spettrale del cielo notturno Variazione di ENO creata dalla Luna A seconda della sua fase

INFLUENZA DEL QUANTITÀ DI CONTRASTO Nella regione del vicino infrarosso, si osserva l'effetto di un contrasto crescente a causa delle nette gradazioni nella riflettività di un numero di materiali diversi che compongono lo sfondo naturale della Terra. Caratteristiche di riflessione spettrale dei materiali naturali: fogliame di 1 albero; 2 erba; 3 ghiaia; Corteccia di 4 alberi Riflettività del serbatoio e dello sfondo: 1-avg. riflettere. capacità dello sfondo; 2-riflettività della vasca La riflettività di un certo numero di sfondi naturali, come erba e fogliame degli alberi, aumenta bruscamente con uno spostamento verso la regione delle onde più lunghe, mentre la corteccia degli alberi e la ghiaia mantengono costante il valore di riflettività. Ciò crea un contrasto che consente di osservare l'immagine in un'area inaccessibile alla visione umana. La riflettanza di un serbatoio, come quella di qualsiasi altro oggetto creato dall'uomo, mantiene il suo valore in un ampio intervallo di lunghezze d'onda, mentre la riflettività dello sfondo aumenta, ottenendo così il contrasto necessario per il rilevamento in questo intervallo spettrale.

Conclusioni: 1. Poiché il massimo spettrale della sensibilità dell'occhio umano cade su una lunghezza d'onda di 0,55 µm alla luce del sole e con un'illuminazione ridotta al crepuscolo si sposta verso onde più corte fino a 0,51 µm, mentre il massimo ENO nello spettro ha A causa di la tendenza a spostarsi verso le onde lunghe, si è reso necessario ricercare mezzi che permettessero di vedere al buio. (nel 1869 i raggi di calore furono chiamati "infrarossi" in contrasto con un'altra radiazione anch'essa invisibile: i raggi ultravioletti (UV), scoperti nel 1801). 2. Lo spettro ultravioletto non viene utilizzato per la visione notturna a causa del forte assorbimento della radiazione UV da parte dell'atmosfera e di molti altri mezzi ottici, mentre i raggi IR sono abbastanza ben trasmessi dall'atmosfera e hanno una serie di proprietà fisiche che consentono loro di essere utilizzato come mezzo di illuminazione del bersaglio (faretti IR) nei dispositivi di visione notturna attivi e per creare convertitori per l'osservazione delle immagini dei bersagli nei raggi IR. 3. Con tempo nuvoloso, di notte, quando il cielo è coperto da uno spesso strato di nuvole, irradiare il bersaglio con raggi IR aiuterebbe a rilevare il bersaglio a causa di un forte aumento del contrasto nella regione IR, ma la sensibilità spettrale del l'occhio, limitato a una lunghezza d'onda di 0,76 μm, non fornisce una soluzione a questo compito. 4. La soluzione al problema della visione notturna è sempre stata quella di creare un dispositivo con una sensibilità nell'ordine di 0,75-0,9 micron, quindi convertire l'immagine in questo intervallo in una gamma di lunghezze d'onda accessibili all'occhio.

Convertitori elettro-ottici (EOC) dei dispositivi di visione notturna (NVD). I ricevitori fotoelettrici, il cui principio di funzionamento si basa sulla rimozione di un elettrone sotto l'influenza della radiazione (effetto fotoelettrico interno), hanno infine consentito di passare al creazione di un convertitore elettrone-ottico e quindi di un dispositivo per la visione notturna. Vetro tela: 1-fotocatodo; schermo fluorescente metallizzato a 2 luci; Cilindro a 3 vetri; Flusso a 4 elettroni; Strato di fosforo del fotocatodo di argento-ossigeno-cesio a 5 elettroni che non hanno ricevuto un'accelerazione sufficiente, con uno schermo metallizzato traslucido Principio di funzionamento: - un flusso di raggi IR o un'immagine di un oggetto in raggi IR focalizzato da una lente viene diretto al fotocatodo di un tale convertitore, chiamato vetro Holst; - i suoi quanti estraggono gli elettroni dal fotocatodo che, sotto l'influenza di un campo accelerato creato dall'alta tensione, vengono diretti verso lo schermo; - nel punto in cui gli elettroni si scontrano con il fosforo appare un bagliore visibile all'occhio. Svantaggi: - non c'è focalizzazione degli elettroni; - immagine poco chiara sullo schermo. fotonelettronefotone hν 1>е >hν 2, dove hν 1 e hν 2 sono le energie dei fotoni incidenti ed emessi con frequenze ν 1 e ν 2; h Costante di Planck pari a 6.626 10 34 J s. e >hν 2, dove hν 1 e hν 2 sono le energie dei fotoni incidenti ed emessi con frequenze ν 1 e ν 2; h Costante di Planck pari a 6.626 10 34 J s.">

Principio di funzionamento di un tubo intensificatore di immagine con focalizzazione elettrostatica 1 fotocatodo; 2 anelli di messa a fuoco; 3- immagine simbolica di una lente elettronica; Traiettorie a 4 elettroni; schermo a 5 luminescenti; 6-anodo; Divisore a 7 tensioni In questo intensificatore di immagine il fascio di elettroni veniva focalizzato mediante anelli di focalizzazione ai quali veniva applicata una tensione costante da una sorgente di corrente ad alta tensione attraverso un divisore di tensione. Gli anelli di messa a fuoco formavano campi equipotenziali, che ricordano una lente nella distribuzione della tensione al loro interno, a seguito della quale questo tipo di messa a fuoco cominciò a essere chiamato lente elettronica in contrasto con un altro metodo di messa a fuoco effettuato utilizzando un campo magnetico che forma una lente magnetica (utilizzando magneti ad anello permanenti o induttori.

SCHEMA OPERATIVO DEGLI NVD DI GENERAZIONE ZERO (ATTIVI) Oggetto a 1 radiazione; 2 flussi di raggi IR; illuminatore 3-IR; 4 lampade; Filtro 5-IR; 6-el.opz. dispositivo; 7 lenti; 8- oculare; 9-EOP; 10-fotocatodo; Schermo a 11 luminescenti Aspetti positivi: i tubi di generazione zero sono diventati la base per la creazione di dispositivi di visione notturna attivi, la cui qualità positiva è la loro indipendenza dal valore ENO, che ne rende possibile l'utilizzo in condizioni di completa oscurità: in ambienti chiusi spazi, fosse profonde, strutture sotterranee. Svantaggi: 1. In condizioni di visibilità deteriorate - pioggia, nebbia, nevicata - il raggio di osservazione nei dispositivi di visione notturna attivi è drasticamente ridotto, poiché gocce di pioggia, fiocchi di neve e particelle di nebbia riflettono la radiazione del riflettore IR, creando la cosiddetta retroilluminazione il fotocatodo del tubo intensificatore di immagine del dispositivo. 2. Sono escluse azioni furtive e improvvise aperture di fuoco, poiché i dispositivi di visione notturna attivi con riflettore IR vengono facilmente rilevati dal nemico.

Caratteristiche dei fotocatodi utilizzati nei NVD Fotocatodo di argento ossigeno-cesio S1 Il valore insignificante della sensibilità alla radiazione - poco più di 2 mA/W - e la bassa resa quantica - circa 0,4% - non hanno fornito la possibilità di osservare oggetti nell'illuminazione notturna naturale . Di conseguenza, un tubo intensificatore di immagine con questo fotocatodo ha trovato applicazione nei dispositivi di visione notturna attivi che utilizzano il metodo attivo di illuminazione del bersaglio. S11 a base di metalli alcalino terrosi - potassio, sodio e cesio con l'aggiunta di antimonio. È stato possibile aumentare la resa quantica quasi 3 volte rispetto a S 1. Ha una quantità insignificante di emissione termoionica. S11 non ha trovato applicazione nei tubi intensificatori di immagine, poiché la sua caratteristica spettrale ha un massimo nella regione della lunghezza d'onda di 0,4–0,6 μm, che non interessa per la visione notturna. S20 è un tipo multi-alcalino che non richiede raffreddamento e allo stesso tempo ha un'elevata resa quantica nella regione spettrale, consentendo all'NVD di funzionare in condizioni EHO. Caratteristiche dei fotocatodi utilizzati nei tubi intensificatori di immagine dei NVD Fotocatodi multialcalini - S20ER e S20 Sulla base di essi è cresciuta una nuova generazione di tubi intensificatori di immagine che soddisfa le condizioni operative nella regione spettrale che si trova oltre la lunghezza d'onda di 0,7 µm, in modo da utilizzare questa regione più efficace per il funzionamento di NVG con immagini di miglioramento della luminosità che consentono di creare dispositivi passivi che operano in condizioni ENO senza retroilluminazione.

Un intensificatore di immagine modulare di generazione zero con piastre in fibra ottica (FOP) al posto delle finestre di ingresso e uscita in vetro nel tubo dell'intensificatore di immagine. I VOP sono costituiti da microscopiche guide luminose in fibra di vetro in grado di trasmettere immagini con grande chiarezza e hanno consentito l'uso di catodi e schermi sferici, che hanno semplificato significativamente gli elementi dei sistemi di messa a fuoco e hanno fornito una trasmissione di immagini ad alta risoluzione. Di conseguenza, sono stati creati tubi intensificatori di immagine dal design modulare con fotocatodi e schermi con un diametro di 18, 25 e 40 mm. I nuovi tubi rappresentano una transizione dalla tecnologia NVG attiva agli NVG passivi che utilizzano il miglioramento dell'immagine. Il tubo è un trasduttore a camera singola o un tubo a camera singola. La tensione di accelerazione di tale tubo è di 15 kV. Radiazione 1-IR; Finestra d'ingresso a 2 fibre ottiche; Elettrodi a 3 focalizzazioni; 4- finestra di uscita della fibra ottica; 5-radiazione visibile; 6- schermo ai fosfori; 7-fotocatodo; Elettroni a 8 raggi Svantaggi Il tubo fornisce un guadagno di circa 80, il che rende possibili le osservazioni NVD basate su di esso solo in una notte illuminata dalla luna, e anche nel caso in cui l'oggetto in questione si trovi in un luogo aperto. In condizioni meno favorevoli, un dispositivo con tale tubo non risolve i problemi di visione notturna.

Tubo intensificatore d'immagine a tre camere costituito da tre amplificatori collegati tramite fibra ottica. Collegando lo schermo di uscita di un tubo modulare con il fotocatodo di ingresso di un altro si produce un aumento significativo della luminosità di un'immagine poco illuminata proiettata sul fotocatodo di ingresso del primo tubo . Un tubo intensificatore di immagine di questo tipo è chiamato a due camere o a stadio singolo, poiché la prima fotocamera è un convertitore di immagini da IR a visibile e la seconda è una cascata per migliorare la luminosità dell'immagine. Un convertitore a tre camere è chiamato convertitore a due stadi perché ha due stadi di amplificazione. Il guadagno aumenta con il numero degli stadi: - convertitore valvolare monocamera circa 80; -bicamerale - già 4000; -ordine a tre camere Ciò ha permesso di creare sulla sua base un dispositivo di visione notturna per l'osservazione notturna in condizioni ENO senza illuminare bersagli con un riflettore IR, cioè osservazione assolutamente passiva, che non si rivela in alcun modo. Svantaggi: quantità limitata di fluttuazione dei fotoni, che impedisce un ulteriore aumento del guadagno aumentando la tensione di accelerazione negli stadi di guadagno; - riduzione della risoluzione da cascata a cascata (in uscita è circa la metà; - elevata sensibilità degli amplificatori di luminosità in cascata all'abbagliamento. Gli NVG di prima generazione, con elevata sensibilità e bassi livelli di rumore, hanno trovato impiego come mirini per armi pesanti e a lungo raggio dispositivi di osservazione e sono in servizio con gli eserciti di molti paesi in tutto il mondo. 1 radiazione IR; finestra di ingresso a 2 fibre ottiche; 3 elettrodi di focalizzazione; scheda di collegamento a 4 fibre ottiche; finestra di uscita a 5 fibre ottiche; 6 luci ; 7- fotocatodo; schermo a 8 fosfori; I-primo stadio; II-secondo stadio; III-terzo stadio

Amplificatori di seconda generazione (un metodo per moltiplicare il flusso di elettroni formato dall'azione della radiazione esterna sul fotocatodo, invece del metodo di accelerazione dei fotoelettroni applicando alta tensione, utilizzato nel reattore nucleare di prima generazione) Principio generale di funzionamento: quando I fotoelettroni lasciano il fotocatodo, si dirigono direttamente verso una piastra vicina, chiamata microcanale e che rappresenta un disco con un numero enorme di canali microscopici, che sono moltiplicatori di fotoelettroni, eccitando l'effetto dell'emissione di elettroni secondari nei canali. (il flusso di elettroni non è focalizzato e proiettato su uno schermo di fosfori) La piastra a microcanali contiene 1 milione e 760mila canali microscopici (5000 per 1 mm 2) con un diametro di 12 micron ciascuno. Le dimensioni e il numero di microcanali variano a seconda dello scopo. La lunghezza del canale MCP è di circa 45 dei suoi diametri. I canali sono inclinati in modo tale che l'elettrone espulso dal fotocatodo non voli più in profondità, ma, colpendo il bordo, si riflette da esso sotto forma di una moltitudine, formando un processo di valanga. Vantaggi: 1. Come risultato dell'emissione di elettroni secondari, la luminosità del bagliore è decine di migliaia di volte superiore alla luminosità della radiazione IR sul fotocatodo del tubo. 2. L'alta tensione applicata (circa 1 kV) è decine di volte inferiore alla tensione richiesta per alimentare le telecamere di prima generazione. 3. Fornisce la riproduzione dell'immagine dopo MCP senza messa a fuoco, riducendo significativamente la lunghezza assiale del tubo. Per aumentare la risoluzione, davanti all'MCP vengono utilizzate ottiche elettroniche di ingrandimento. 1-elettrone primario; Elettroni 2-secondari; Microcanale a 3 pareti; 4- valanga di elettroni in uscita; 5 elettrodi; Sorgente a 6 tensioni

Tipi di tubi per terapia intensiva di 2a generazione (1° tipo) Ricordano un intensificatore di immagine a camera singola di generazione zero con un fotocatodo e una lente di messa a fuoco elettronica, l'unica differenza è che in un tubo con una terapia intensiva di 2a generazione, il flusso di elettroni dal fotocatodo va direttamente al MCP, mentre in una generazione di tubi di generazione zero viene focalizzato sullo schermo da una lente elettronica. Il flusso di elettroni, amplificato dalla piastra a microcanali, viene accelerato da un intenso campo elettrico uniforme formato in uno stretto spazio di vuoto e bombarda lo schermo luminescente su cui appare un'immagine visibile. L'amplificatore ha un guadagno del flusso luminoso fino a 1000 volte con un guadagno fino a 50.000, che consente di creare dispositivi per la visione notturna che funzionano a bassi livelli ENO. Tubo intensificatore d'immagine di II generazione su MCP: radiazione 1-IR; Finestra d'ingresso a 2 fibre ottiche; 3-vuoto; 4 elettrodi di focalizzazione; 5 fasci di elettroni; Finestra di uscita a 6 fibre ottiche; 7-radiazione visibile; 8 schermi; Piastra a 9 microcanali; 10-fotocatodo

Tipi di tubi UYA di II generazione (2o tipo) Il secondo tipo di amplificatore di II generazione utilizza il trasferimento di un'immagine elettronica due volte: dal fotocatodo all'ingresso dell'MCP e dall'uscita dell'MCP allo schermo luminescente. L'effetto è ottenuto mediante tecniche speciali nella tecnologia e nel design (tecnologia di trasferimento sotto vuoto). I tubi realizzati con questa tecnologia sono detti stratificati e sono molto compatti. Utilizzando un tubo a strati, l'immagine nell'NVD viene riprodotta senza distorsioni delle dimensioni di ingresso e uscita, cioè viene migliorata solo la luminosità dell'immagine. Se necessario, il tubo è dotato in uscita di un elemento in fibra ottica che consente la rotazione dell'immagine di 180°, consentendo di ridurre notevolmente la lunghezza dell'NVD. Tubo intensificatore di immagine III con fotocatodo all'arseniuro di gallio: 1 fotocatodo; Piastra a 2 microcanali; 3-schermo; Elemento a 4 fibre ottiche per rotazione immagine di 180°; Alimentatore a 5 toroidi

Vantaggi dei tubi intensificatori d'immagine di II generazione 1.Leggerezza, compattezza, possibilità di utilizzo in dispositivi portatili. 2. Meno sensibile alla luce proveniente da colpi in arrivo, torce accese e luci di segnalazione. Quando un corpo luminoso entra nel campo visivo di un NVD di II generazione, l'illuminazione è di natura locale e avviene all'interno della dimensione angolare della sorgente luminosa, senza creare alone, come negli NVD di 1a generazione. 3. Gli NVG di seconda generazione forniscono l'osservazione del bersaglio a una distanza che supera la portata degli NVG di 1a generazione di 1,5 volte in una notte lunare e 1,8 volte in una notte stellata.

Intensificatore di luminosità dell'immagine di terza generazione Questi tubi, così come i tubi di seconda generazione, utilizzano MCP come IDU. Una caratteristica speciale del tubo di terza generazione è un fotocatodo altamente efficiente basato sull'effetto negativo dell'affinità degli elementi dei gruppi III e V del sistema periodico: arseniuro di gallio. I fotoelettroni formati quando i quanti di luce vengono assorbiti dall'arseniuro di gallio raggiungono la superficie al confine con il vuoto, a differenza dei loro predecessori (S20ER e S20). - Vantaggi: - l'emissione delle fotocellule aumenta di quasi 4 volte rispetto ai fotocatodi di seconda generazione grazie all'utilizzo di radiazione spettrale con una lunghezza d'onda di circa 0,9 micron, che fornisce target ad alta risoluzione in questa regione spettrale, dove il contrasto raggiunge il suo valore massimo, ciò significa aumentare il raggio di rilevamento e identificazione degli obiettivi rispetto agli sfondi naturali; -Gli NVD con un amplificatore di terza generazione differiscono dagli NVG di 2a generazione per la maggiore efficienza del fotocatodo con lux di illuminazione o meno a causa dell'avanzamento nella regione con una lunghezza d'onda di 0,9 μm, mentre gli NVG con un NVID di seconda generazione forniscono il funzionamento a livelli più elevati illuminamenti; - la piastra a microcanali è montata ad una distanza di decimi di millimetro dal fotocatodo con una tensione di accelerazione di circa 1000 V, che garantisce un tubo altamente compatto. Caratteristiche spettrali delle generazioni dei fotocatodi II (S20) III (GaAs): 1-S20; 2-GaAs

Requisiti per gli NVG 1. Garantire immagini di alta qualità con risoluzione uniforme su tutto il campo visivo. 2. Luminosità dell'immagine sufficiente. 3. Corretta distribuzione della luminosità sull'area dell'immagine. 4. La presenza della regolazione automatica della luminosità per proteggere dalla luce forte. 5. Campo di osservazione sufficiente. 6. Durabilità. 7. Protezione da sporco e umidità. 8. Versatilità della nutrizione. 9. Comodità e facilità d'uso del dispositivo.

Schema a blocchi generale di NVD 1 - lente; 2 - intensificatore di immagine; 3 - lente collimatrice (lente d'ingrandimento); 4 - prisma separatore; 5 - sistema telescopico; 6 - alimentatore integrato; 7 - alimentazione autonoma; 8 - SU; 9 - convertitore di tensione a bassa tensione; 10 - cavo; 11 - adattatore; 12 - ugello (rimovibile)

ASTRATTO

" Strumenti ottici"

1. Filtri luminosi

I filtri luminosi vengono solitamente utilizzati per separare una parte dello spettro dalle altre. Ciò significa che stanno cercando un filtro della luce con un limite di assorbimento netto sia dalla parte a onde lunghe dello spettro che da quella a onde corte. I filtri gialli o rossi hanno una curva di assorbimento che scende bruscamente nella parte dello spettro a lunghezza d'onda corta. Con il loro aiuto, puoi tagliare la parte a onde corte dello spettro da quasi tutte le posizioni desiderate. Filtri di questo tipo sono disponibili in commercio; è possibile ordinare la caratteristica di assorbimento desiderata e ottenere un filtro con le proprietà corrispondenti. Utilizzando filtri in vetro colorato, è molto più difficile ottenere una curva di assorbimento che diminuisce bruscamente nella parte dello spettro a lunghezza d'onda lunga se si impongono requisiti elevati all'omogeneità del vetro. In questo caso vengono utilizzati filtri di gelatina colorati con coloranti organici. Di seguito vengono fornite alcune istruzioni per realizzare tali filtri.

Una regione ristretta dello spettro può essere isolata utilizzando una combinazione di filtri Schott. A questo scopo è molto vantaggioso utilizzare filtri interferenziali. Sono caratterizzati da un elevato grado di trasparenza e da un raggio di trasmissione ristretto. Utilizzando i filtri interferenziali, è molto conveniente isolare determinate linee dagli spettri di linea delle lampade spettrali. Applicando in sequenza due o più filtri interferenti dello stesso tipo, lo sfondo mancato può essere notevolmente ridotto. I filtri interferenti sono realizzati con una trasmissione massima da l = 225 leghe nella regione dell'infrarosso. La produzione di filtri per la parte ultravioletta dello spettro è attualmente ancora associata a numerose difficoltà. Recentemente sono diventati disponibili in commercio filtri interferenziali per i bordi dello spettro e le singole linee. Mediante varie combinazioni di tali filtri, è possibile ottenere qualsiasi data larghezza di banda spettrale.

È meglio acquistare filtri anti-interferenza. Non ha senso provare a creare da soli un filtro del genere.

Quando si utilizzano filtri interferenti è necessario tenere presente che la loro permeabilità cambia al variare della direzione dei raggi incidenti. I filtri interferenti nel flusso del fascio si riscaldano poco poiché hanno un assorbimento minimo. L'energia che non passa attraverso il filtro viene riflessa. Pertanto, è necessario adottare misure per eliminare gli effetti dannosi dei raggi riflessi. I filtri di vetro ad alto assorbimento diventano molto caldi se esposti a un'irradiazione intensa e la loro curva di assorbimento cambia. Il confine spettrale dei filtri rossi si sposta nella regione rossa dello spettro con l'aumentare della temperatura. A questo proposito ricordiamo che il limite dello spettro di trasmissione di un pallone di quarzo caldo di una lampada al mercurio ad alta pressione si trova nella regione della lunghezza d'onda > 254 mmk.

I coloranti vengono introdotti in soluzioni di gelatina, che vengono essiccate su lastre di vetro. Ricette per 41 filtri di gelatina pubblicate da Hodgman. Di seguito ne riportiamo alcuni. Le lastre di vetro devono essere preventivamente pulite utilizzando soluzioni di idrossido di sodio in acqua e dicromato di potassio in acido solforico; la gelatina viene pesata, lavata in forno freddo per un'ora e impastata. Poi lo prendono per 20 G. gelatina secca 300 cm 3 acqua, scioglierla alla temperatura di 40°C e filtrare. Questa soluzione di gelatina viene riscaldata a 45 ° C, mescolata con vernice e, utilizzando una pipetta, versata su una lastra di vetro, pulita come indicato; La piastra è preinstallata orizzontalmente e protetta dalla polvere. Dopo l'essiccazione, due piastre così preparate vengono incollate insieme con balsamo del Canada.

Una soluzione di gelatina, se aggiungi zucchero, aderirà ancora meglio al vetro. Il timolo è adatto per disinfettare una soluzione di gelatina: un pezzettino di questa sostanza, che ricorda la canfora, viene gettato nella soluzione. Come substrato principale, puoi utilizzare la "gelatina al cromo": fino a 100 cm 3 Viene aggiunta una soluzione di gelatina all'1% 5 cm 3 Soluzione al 5% di allume di cromo.

Tuttavia, per realizzare un buon filtro è ancora necessaria una certa conoscenza delle proprietà speciali dei coloranti e la conoscenza di alcune tecniche per lavorare con essi; bisogna pensare che E.J. Wall aveva ragione quando smise del tutto di realizzare da solo tali filtri colorati. Pertanto, in ogni caso, è necessario prima di tutto familiarizzare in dettaglio con le monografie su questo numero dell'autore indicato o con la monografia di Weigert. Con tutti i filtri in cui il colorante è sciolto in gelatina, c'è il pericolo che il loro colore cambi nel corso di diversi mesi o anni, soprattutto se lo strato viene incollato con balsamo del Canada e se il filtro viene lasciato a lungo alla luce. Le pellicole di gelatina colorata sono disponibili in commercio da numerose aziende.

Possiamo anche consigliare il cosiddetto filtri monocromatici, distinguendo bande di larghezza quasi uguale dallo spettro, adiacenti tra loro. Esistono due tipi di filtri monocromatici: per le regioni più ampie e per quelle più strette dello spettro. Se la zona di trasmissione si restringe, il valore di trasmissione massimo diminuisce di diversi punti percentuali. I filtri monocromatici possono essere utilizzati con successo per eliminare la luce diffusa in semplici monocromatori.

Per i vetri grigi la curva di trasmissione, in generale, non mostra alcuna dipendenza dalla lunghezza d'onda. Oltre la porzione rossa, nella maggior parte dei casi il grado di trasparenza aumenta notevolmente. Questa proprietà deve essere tenuta presente quando si utilizzano tali vetri, ad esempio sotto forma di cuneo come attenuatore in un apparato spettrale. La selettività del filtro grigio diventa molto importante con filtri molto densi. I filtri grigi ottenuti fotograficamente sono relativamente non selettivi. Sfortunatamente, nella maggior parte dei casi disperdono leggermente la luce, quindi quando si utilizzano questi filtri, i raggi dispersi possono causare un ulteriore effetto luminoso.

È molto più semplice produrre filtri liquidi. La soluzione colorante viene versata in una vasca a pareti piano-parallele. Molto adatti a questo scopo sono i recipienti cilindrici di vetro menzionati a pagina 111, alle cui estremità vengono fuse piastre piano-parallele; un'estensione è saldata sul lato del recipiente per riempirlo di liquido. Largamente risaputo Vasi di Leibold; su di essi, nonché sulla fabbricazione di piccole cuvette, vedere Weigert. I filtri per liquidi costituiti da diversi strati ben definiti posizionati uno dopo l'altro possono essere assemblati in modo relativamente semplice utilizzando apposite cuvette.

I sali inorganici colorati sono particolarmente adatti per il riempimento di filtri liquidi, poiché sono assolutamente resistenti alla luce.

Le seguenti linee guida sono tratte dal lavoro di Gibson,

4400 A: soluzione acquosa al 5% di solfuro di ferro e potassio,

5000 A: soluzione acquosa al 6% di bicromato di potassio,"

6000 A: piastre in vetro color ossido rameoso o vetro ruminale,

780: iodio in solfuro di carbonio,

8200 A: ebanite; permeabilità dello spessore della piastra 0,3 mm a 1 lux 37%, a 2 mk 61%.

Di seguito sono riportate informazioni sui vari filtri a infrarossi. Questi filtri, così come numerosi coloranti, furono studiati da Merkelbach nella regione da 0,6 a 2,8 mk.

Seconda classe

Filtri con limite specifico di permeabilità ad onda lunga: uno strato d'acqua 1 cm. Permeabilità a l=1 mk 80%, con l = 1,5 lek 0%.

57 G. solfato di rame acceso. 1 litro d'acqua, spessore strato 1 cm. La soluzione trasmette l'80% a l = 5800 A, a partire da l = 7500 A verso le onde lunghe è opaca.

Una soluzione acquosa semisatura di cloruro ferrico passa attraverso uno spessore di strato pari a 10 mm: a l=0,7 mk 40%, a l=0,8 JitK 5%, con l=0, e mk 0%. Purtroppo la soluzione non è stabile. Vetro BG 19 di Schott, spessore 2 mm trasmette: a l=0,55 mk 90%, a l=0,7 mk 50% e al l da 0,9 a 2,8 juk meno del 5% della luce incidente su di esso.

La luce rossa viene assorbita più fortemente di quella a onde corte dal filtro blu-verde della ditta sopra menzionata e dal blu di Prussia.

Filtri per scopi speciali

Se, secondo il metodo proposto da Pfund, le pellicole di celluloide vengono trattate con vapori di selenio, si ottiene uno strato nero che, come hanno mostrato Barnes e Bonner, insieme ad una lastra di quarzo con uno spessore di 0,7 mm trasmette raggi solo con lunghezze d'onda superiori a 40 leghe. Il lavoro mostra curve di assorbimento comprese tra 1 e 120 JitK.

Gli strati dorati, la cui permeabilità alla luce verde è del 73%, escludono, secondo Kisfaludi, i raggi rossi e infrarossi.

Nella maggior parte dei casi i tre filtri proposti da R.V. sono abbastanza adatti. Legno: uno strato di soluzione di quanto segue

Composizione: 10 mg nitrosodimetilanilina per 100 ml di acqua, spessore 5 mm; questo filtro è impermeabile ai raggi con lunghezze d'onda da 5000 a 3700 A e permeabile alle lunghezze d'onda da 3700 a 2000 A. Durante la conservazione a lungo termine la soluzione diventa impermeabile ai raggi ultravioletti senza cambiare colore. Il sottile strato d'argento è trasparente ai raggi con una lunghezza d'onda compresa tra 3400 e 3100 A. La curva di permeabilità di questo strato è un'immagine speculare della sua curva di riflessione della luce. Per realizzare un tale filtro, una lastra di quarzo viene argentata, ottenendo uno strato di tale spessore che, se osservato attraverso di esso, il Sole appare come un disco blu, e i contorni delle case sullo sfondo del cielo chiaro non sono più visibili. Sullo strato di argento viene posto un anello di carta da filtro imbevuta di acetato di piombo; su questo anello viene quindi posizionata una lastra di quarzo. In questa forma, il filtro viene conservato per molti mesi.

Woodnish scoprì anche che sottilissimi strati di metalli alcalini, già completamente opachi alla luce visibile, trasmettono luce a onde corte. Tale strato può essere ottenuto facendo evaporare un metallo alcalino molto accuratamente purificato; il vapore viene depositato sulla parete di un pallone di quarzo raffreddato con aria liquida; Wood descrisse la tecnica di preparazione di tali strati, ma non può essere considerata semplice. O'Brien, così come Watstone e Hurst, continuarono a lavorare su questo filtro. I limiti di permeabilità si trovano per

Cs a 4400 Rb» 3600 K» 3150 Na» 2100 Li rimane opaco fino a 1400 A.

Dresler e Rikk hanno descritto un filtro di luce che consente alla sensibilità spettrale relativa di una fotocellula al selenio di essere quasi del tutto simile alla sensibilità del nostro occhio.

Non è consigliabile realizzare da soli un filtro del genere, dovrebbe essere acquistato già pronto, poiché ogni fotocellula richiede una selezione speciale di un filtro. Inoltre, si consiglia di monitorare periodicamente la precisione dell'installazione.

Una regione relativamente stretta attorno a una determinata lunghezza d'onda può essere isolata utilizzando il noto filtro Christiapsen. Uno di questi filtri per lunghezze d'onda da 3 a 90 mk descritto brevemente da Barnes e Bonner. In precedenza, per selezionare la regione della lunghezza d'onda richiesta, si utilizzava un cambiamento nella temperatura della cuvetta con una soluzione; Eye utilizza una soluzione di composti di bromo e iodo-mercurio di potassio e bario, che è relativamente insensibile ai cambiamenti di temperatura. Secondo l'autore, la regione selezionata dello spettro può essere modificata selezionando la concentrazione appropriata della soluzione. Se si utilizzano filtri liquidi, composti indipendentemente, per evidenziare singole linee nello spettro di una lampada al mercurio, si possono consigliare le combinazioni di filtri descritte di seguito. Queste combinazioni sono applicabili allo stesso modo dei filtri interferenti complementari. ■

Farsetto giallo 5790/69 A può essere isolato se lo spettro di una lampada al mercurio viene fatto passare attraverso uno strato di soluzione quasi satura di bicromato di potassio spesso 5 cm.

Linea verde 5461 A. In una cuvetta riempita d'acqua, sciogliere la quantità di tartrazina necessaria a far scomparire le linee blu; Per il monitoraggio viene utilizzato uno spettroscopio tascabile. Il doppietto giallo viene eliminato aggiungendo nitrato di neodimio disponibile in commercio. La soluzione è quasi illimitatamente stabile. Il filtro è eccellente per studi spettroscopici e polarimetrici, nonché per microfotografia. È possibile utilizzare anche il vetro al didimio, che però è piuttosto costoso poiché richiede uno spessore dello strato fino a 2 cm.

Gruppo di linee 4358–4347 Miscela 8 G chinino solfato con 100 cm 3 acqua distillata e aggiungere goccia a goccia acido solforico diluito fino a sciogliere lo strato carnoso di precipitato bianco che inizialmente cade; la sua dissoluzione avviene all'improvviso. Uno strato di questo liquido spesso 2 cm in combinazione con il normale vetro al cobalto trasmette, oltre al gruppo di linee sopra indicato, solo tracce della linea verde. Se quest'ultimo non è desiderabile, aggiungere alla soluzione la rodamina B. Poiché una soluzione di chinino solfato diventa marrone dopo un'esposizione prolungata alla luce, Pfund consiglia una soluzione di acido nitroso sodico con uno spessore dello strato di 12 mm; la sua trasparenza è del 65% per 4358 A e dell'1% per 4047 A.

Forse ancora più adatta a questo scopo è la miscela recentemente proposta di una soluzione di nitrobenzene al 6% in alcol con “rosamina 56 extra” allo 0,01% proposta da Sunny e dai suoi collaboratori; il suo spessore dello strato è 1 cm supera la linea 4358 A, ma indebolisce le linee adiacenti allo 0,1%; Va notato che questo filtro è leggermente sensibile alla luce.

Per linea 3125 A Bäckström descrisse brevemente il seguente filtro: una soluzione di 14 G. solfato di nichel e 10 g di solfato di cobalto ogni 100 cm* acqua distillata; Questo filtro trasmette uno strato spesso 3 cm il 3,5% della linea 3342 A, ma il 96% della linea 3125 A; è trasparente almeno fino a 2300 A. Se ne aggiungono altri 45 a questa soluzione G. ftalato di potassio acido anidro, che assorbe bene le onde corte, l'intensità della linea adiacente 3023 A viene indebolita allo 0,1%, mentre rimane elevata la permeabilità per la linea 3125 A. Un assorbitore semplice ma non molto buono è una piastra al quarzo argentata.

Per evidenziare una linea 2536 Secondo Oldenberg si può utilizzare una fiaschetta di quarzo con diametro 40 mm, riempito con cloro ad una pressione di circa 6 ATM. La linea 4358 A si indebolirà ancora in modo significativo, ma le linee a onda lunga difficilmente lo faranno.

Utilizzando filtri di vetro e normali lampade spettrali disponibili in commercio, è possibile isolare righe distanziate quasi uniformemente nell'intero spettro. A differenza dei filtri liquidi, un filtro in vetro ha il vantaggio di essere quasi infinitamente stabile. Il libro di consultazione di fisica e chimica di D'Ans e Lax mostra combinazioni di filtri e le loro corrispondenti lampade spettrali.

Per la luce visibile e ultravioletta, buoni risultati si ottengono da strati metallici trasparenti di platino, rodio e antimonio depositati per evaporazione su lastre di quarzo.

Theising e Goebert realizzarono, con una tecnica elegante, un filtro grigio il cui assorbimento nella regione della lunghezza d'onda compresa tra 3000 A e 2,3 mkè praticamente costante. Per fare ciò, hanno depositato un secondo strato sopra uno strato, il cui assorbimento diminuisce con il diminuire delle lunghezze d'onda, il cui assorbimento cambia nella direzione opposta.

Le pellicole polarizzanti, oggi prodotte da diverse aziende, possono essere utilizzate in posizione incrociata come filtro a densità neutra di trasparenza variabile. In molti casi, al posto dei prismi polarizzanti, vengono utilizzate con grande successo pellicole polarizzanti. Quando vengono incrociati, i migliori riducono la luminosità della luce centinaia di volte. Rispetto ai prismi polarizzanti hanno il vantaggio di un campo visivo più ampio. I film possono essere realizzati in dimensioni quasi illimitate. A volte sorgono difficoltà dovute alla necessità di garantirne la resistenza al calore. I polarizzatori possono essere protetti in modo affidabile dall'umidità, se necessario, incollandoli tra dischi di vetro.

Da un lato la produzione di filtri polarizzatori di questo tipo, dall'altro la produzione di pellicole a doppia rifrazione, incoraggia la progettazione di filtri a dispersione rotazionale. Questo tipo di filtro fu descritto molti anni fa da R.V. In ud quando si separano i componenti della linea del sodio; filtri di questo tipo furono poi sviluppati da Lajot, Ehman, Regius e Haase. Un filtro con foro di Layot è passato attraverso una striscia di 2 A di larghezza con una trasparenza del 13% nella parte verde e di 3 A nella parte rossa con una trasparenza del 24%.

2. Superfici a specchio

A) Metalli

I risultati di numerosissimi studi sperimentali in questo settore portano alle seguenti conclusioni qualitative. A lunghe lunghezze d'onda, diversi micron, la maggior parte dei metalli riflette dal 90 a quasi il 100% della luce incidente. Dalle 15 mk fino a quasi 4000 A, l'argento supera tutti gli altri metalli in riflettività; Nella regione degli infrarossi fino a 8500 A l'oro riflette allo stesso modo dell'argento. L'ottone è anche un ottimo riflettore nella regione delle onde lunghe. I risultati di tale lavoro sono presentati graficamente in Fig.

Riflettività dell'argento e dell'alluminio

È noto che al diminuire della lunghezza d'onda, la riflettività di tutti i metalli diminuisce notevolmente, ad eccezione del silicio. Metallo a specchio, oppure la cosiddetta lega di Brashear, utilizzata soprattutto per i reticoli di diffrazione riflettente, è composta per il 68% da rame e per il 32% da stagno. Secondo i dati di Pfund, nella regione di Lyman, il quarzo è il miglior riflettore e il metallo a specchio è il peggiore.

B) Strati che riducono la riflessione

Gli strati che eliminano o riducono la riflessione sono ora ampiamente utilizzati nell'ottica. I metodi per depositare strati sottili, ad esempio, di fluoruro di magnesio, calcio o litio sono diventati tecnicamente molto avanzati. Nell'ottica tecnica stanno già iniziando ad essere utilizzati rivestimenti multistrato che eliminano la riflessione. Anche la resistenza degli strati è stata notevolmente aumentata. Innanzitutto gli strati depositati dalla fase gassosa hanno quasi la durezza del vetro, sono quasi indistruttibili. I metodi per la deposizione di strati dalla fase gassosa sono stati sviluppati da Geffken. La riduzione della riflessione su tali strati è piuttosto significativa. Il loro coefficiente di riflessione dipende in piccola parte dalla lunghezza d'onda e varia dallo 0,2 all'1% . Quando si utilizzano rivestimenti multistrato, la dipendenza della riflessione dalla lunghezza d'onda diminuisce. Si possono ottenere anche specchi ad alta riflettività e basso assorbimento. Ciò, tuttavia, richiede un numero pari di livelli.

Nella tabella vengono indicate la trasparenza e la diffusione della luce da parte di un sistema ottico costituito da un certo numero di superfici, assumendo che su ciascuna superficie venga riflessa c = 5% ovvero Q 1 = I% della luce incidente su di esso. Come ci si aspetterebbe, il guadagno dovuto alla diminuzione della riflessione con due superfici è insignificante, ma con l'aumento del loro numero diventa così grande che, ad esempio, con 30 superfici, la luce diffusa dannosa a causa di un relativo aumento del grado di permeabilità di tre volte si riduce di quasi sei volte.

3. Microscopio e suoi accessori, in particolare per lavori termici

Microscopio, ad es. Il dispositivo di illuminazione, oculare e lente, è uno dei dispositivi ampiamente utilizzati. Segnaliamo anche alcune attrezzature aggiuntive, ad esempio una camera per lavorare a basse temperature; in questo caso l'oggetto si trova in una camera piana attraverso la quale scorre gas secco, dopo aver attraversato un bagno di refrigerazione. Per funzionamento a temperature comprese tra – 130 e – e cristalli.

Per l'osservazione al microscopio delle transizioni di fase, dei processi di fusione o della formazione di singoli cristalli ad alte temperature, in alcuni casi è possibile posizionare piccoli campioni della sostanza su un nastro metallico a forma di U riscaldato elettricamente. Questo nastro, realizzato in una lega 60% Pt -) - 40% Rh, funge da microforno. Il nastro ha dimensioni: spessore 0,01 mm, larghezza 8 mm, lunghezza lato 10 mm, la distanza tra loro è 1,2 mm; l'aria in questo forno viene riscaldata a temperature superiori a 1800 °C; questa temperatura può rimanere per molto tempo. La temperatura può essere determinata da un grafico della sua dipendenza dalla corrente del filamento, i cui punti sono ottenuti come punti di fusione noti di alcune sostanze. Di seguito sono elencate le sostanze adatte allo scopo e ne sono indicati i punti di fusione:

K 2 SO 4 , CaO -MgO -2Si 0 2 , BaO -2Si 0 2 , CaO Al 2 O s ^SiO 2 , una miscela di 15% MgO e 85% SiO 2 . Nel metodo proposto da Ordway, una goccia di materiale fuso viene trattenuta da forze capillari sulla superficie di un termoelemento Pt-PtRh riscaldato da corrente alternata ad alta frequenza. Per misurare la temperatura viene utilizzata una tensione costante attraverso una termocoppia riscaldata. Il circuito di misurazione della temperatura deve essere protetto lungo l'intera lunghezza del termoelemento mediante filtri dagli effetti della tensione alternata. L'errore assoluto nella misurazione della temperatura a 1420°C è 5°. Nel metodo Velkha il circuito di misurazione della temperatura e il circuito del riscaldatore sono completamente separati. La termocoppia viene riscaldata da una semionda di corrente alternata di 50 cicli. Durante la seconda semionda il termoelemento per la determinazione della termo-EMF è collegato al circuito di compensazione.

Per la microscopia dei metalli ad alte temperature esistono tavoli riscaldanti prodotti in fabbrica, dotati di recipienti a tenuta di vuoto in cui un piccolo pezzo lucido del metallo in studio viene riscaldato in un alto vuoto o in un'atmosfera protettiva e il processo di modifica della sua superficie con la temperatura è osservato.

Installazione per ricerche con microscopio polarizzatore a basse temperature. Schema di un attacco per fotocamera per un microscopio polarizzatore.J– lente del microscopio, 2 – anello di sughero,3 – una piastra cava con un tubo di ottone saldato4, abbassato in un recipiente 6 con aria liquida 5.7 - termoelemento,S– specchio in metallo argentato,9 – camera con aria raffreddata,Sì – tubo di ottone a pareti spesse,E- tubo di vetro,12 – rivestimento del tuboYu, 13 anni– riscaldatore aggiuntivo,14 - tubo di porcellana,15 – piastra con tubo in ottone saldato16, abbassato in un recipiente con aria liquida17, 18 - stufa, 19 – diario, 20 – anello di sughero,21 – un piatto a forma di anello supportato da un tavolino per microscopio22.

Condizioni della lente: l'oggetto non può essere inferiore a 2,5–3 mm, quindi con obiettivi normali l'ingrandimento massimo ottenibile non supera i 250–300. Una panoramica dello sviluppo dei metodi metallografici e dei risultati da essi ottenuti è fornita da Reinacher 18). Pfeiffer descrive un tavolo riscaldante fatto in casa per esaminare le leghe facilmente ossidabili utilizzando un microscopio. Il riscaldatore è posizionato su un supporto cavo di quarzo racchiuso in un involucro di vetro raffreddato ad acqua; il supporto è chiuso con una sezione lucida in quarzo fuso con una rondella di quarzo fusa su di essa. Il forno di riscaldamento è costituito da due tubi Al Oz fusi insieme, attraverso i quali passano fili di platino . Una termocoppia viene utilizzata per misurare la temperatura di un campione posto in un forno. I fili che trasportano corrente e i fili del termoelemento sono fusi nel vetro per garantire una connessione salda.

Le tecniche per ridurre i riflessi stanno migliorando molto rapidamente. L'attenuazione della riflessione si ottiene modificando la composizione chimica dello strato limite delle lenti o applicando su di esse uno strato con un indice di rifrazione diverso.

Recentemente, la microscopia a infrarossi, nella quale vengono utilizzati microscopi riflettenti, ha fatto progressi molto rapidi. Grandi progressi nella valutazione delle irregolarità superficiali sono stati ottenuti grazie ai microscopi a contrasto di fase. Il microscopio ultravioletto utilizza con successo anche il metodo del contrasto di fase.

Un semplice micromanipolatore è costituito da un telaio con due stecche di legno disposte ad angolo retto, che si collegano al microscopio e consentono il movimento di microaghi, micropipette e microelettrodi ad essi fissati.

Tavolo riscaldante sottovuoto secondo Pfeiffer

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