Метрология и стандартизация / Rossiyskaya metrologicheskaya entsiklopediya. Tom 1 (Okrepilov) 2015

и спектральной световой эффективности излучения источника для дневного зрения, а также отличие термодинамическойтемпературыМЧТотцветовойтемпературы источника типа А (Т = 2856 К);

εэ – эффективный коэффициент излучения МЧТ; kq – поправка, учитывающаядифракционныепотери; Qm – площадь апертурной диафрагмы МЧТ;

L – яркость МЧТ, определяемая по формуле:

где V(λ) – относительная спектральная световая эффективностьизлучениядлястандартногофотометрического наблюдателя;

Le (λ, Т) – спектральная плотность энергетической яркости МЧТ, рассчитываемая аналитическим путем по формуле Планка;

Т – термодинамическая температура излучающей полости МЧТ.

Воспроизведение и передача единицы силы света производится в три этапа.

По излучению ВШМЧТ калибруется первичный фотометр, снабженныйкорригирующимV(λ)-фильтром, тоестьопределяетсяегохарактеристикапреобразования освещенности, создаваемой ВШМЧТ.

Первичный фотометр используется для передачи воспроизводимой ВШМЧТ единицы силы света группе ламп эталона.

Единица силы света передается группе фотометров эталонаметодомсравнениясчувствительностьюпервичногофотометра. Приэтомиспользуетсялампасравнения.

Таким образом, размер единицы силы света передаетсякакгрупповомуфотометру, такигруппеэталонных ламп.

Для воспроизведения силы света и светового потока было использовано черное тело (ЧТ) на точках фазовых переходов плавления и затвердевания чистых металлов,

обладающихвысочайшейизотермичностьюизлучающей полости и воспроизводимостью температуры.

Схема установки для реализации метода приведена на рис. 1. Высокотемпературная модель черного тела типа ВВ3200, снабженная системами электропитания

истабилизациипараметров, монтируетсянаподставке. В непосредственной близости от выходного отверстия ВМЧТрасположеныпрецизионнаяапертурадиаметром 15 мм и затвор, перекрывающий при необходимости поток излучения. На той же фотометрической скамье на расстоянии 700 мм установлена прецизионная диафрагма диаметром 30 мм. Между нею и ИС помещена платформа, с помощью которой в направлении, перпендикулярном оси лучистого потока ВМЧТ, перемещаются закрепленные на ней фильтровые радиометры

итубус с диафрагмами. Таким образом, тубус или фильтровыйрадиометрмогутпоочереднорасполагаться перед входным отверстием интегрирующей сферы соосно с направлением распространения излучения. Диаметр входного отверстия интегрирующей сферы

равен 68,6 мм. Расстояние между этим отверстием и апертурой 30 мм также равно 700 (600) мм. Внутри ИС на поворачивающемся стержне закрепляется либо сменная калибруемая эталонная лампа, либо сканер.

Диаметральнопротивоположновходномуотверстиюза экраном 150 мм в стенке ИС устанавливается фотометрическая головка.

При воспроизведении светового потока (лм) используется метод внешнего эталонного источника и интегрирующей сферы (ИС). В методе используется интегрирующаясферасоткрытымотверстиемивнешний источник для калибровки источника (например – лампы), размещенного внутри сферы, по интегральному световому потоку. Преимуществом метода «внешнего источника», помимоустранениянедостатковгониофотометрическихметодоввсравнениис«методамиинтегрирующей сферы», является исключение при измерениях

дополнительной лампы для оценки значения самопоглощения калибруемой лампы, поскольку калибруемая лампа находится в сфере, когда проводятся измерения с внешним источником. Независимое воспроизведение светового потока строится на основе внешнего МЧТ.

На рис. 1 показана геометрия сферы, изготовленной для этих целей. В общем виде поток от внешнего источ-

гдеЕ– значение средней освещенности отвнешнего источника, поступающее через ограничительную апертуру с известной площадью А.

Измеряемые световые потоки от внутреннего (кали-

где увнутр – сигнал детектора от внутреннего источника;

увнешн – сигнал детектора от внешнего источника; С – коэффициент, учитывающий отличие реальной

сферы от идеальной.

Показаниядетекторасравниваютсядлядвухусловий: когдавключенатолькотестируемаялампаикогдавключена только внешняя лампа.

Потокотвнешнегоисточникапоступаетвсферучерез калиброванную прецизионную диафрагму, установленную перед входным отверстием. Внутренний источник, калибруемая лампа, устанавливается в центре сферы. Внешний и внутренний источники работают поочередно. Экраны защищают детектор и входное отверстие от прямого излучения внутреннего источника. Детектор выставляется таким образом, чтобы зарегистрировать практическивесьпервыйотраженныйпоток, поступающий от внешнего источника, в таком положении детектор «видит» и большую часть первичного отраженного излучения от внутреннего источника, и таким образом показаниядетектора, определяемыечувствительностью сферы, от внешнего и внутреннего источников могут быть уравнены.

Суммарный (интегральный) световой поток Фi от внутреннего источника, наблюдаемый посредством сравнениясосветовымпотокомотвнешнегоисточника, представляется, как

Фi = f.Фe.(yi/ye), (6)

где уi – сигнал детектора от внутреннего источника, уe – сигнал от излучения извне.

Величинаf представляетфакторкоррекции, учитывающий влияние неидеальности сферы, и представляется как

где Fi* и Fe* – факторы коррекции спектральной неоднородности сферической системы соответственно для внутреннего и внешнего источников по сравнению со стандартным фотометрическим наблюдателем МКО типа А;

ks,e и ks,i – факторы коррекции пространственной неоднородности системы интегрирующей сферы для

внутреннего ивнешнегоисточников соответственно по сравнению с точечным изотропным источником;

величины β0 и β45 – коэффициенты диффузного отражения покрытия сферы при углах падения 0° и 45°.

Такая коррекция необходима, т. к. свет от внешнего источника падает под углом 45°, тогда как от внутреннего – нормально. Коррекция на самопоглощение не нужна, если тестируемый источник остается в сфере, когда калибровка проводится с внешним источником, если же тестируемый источник меняется, то коррекция на самопоглощение необходима.

В схеме воспроизведения люмена с внешним источником излучение опорного падает на поверхность интегрирующей сферы под углом 45°. При этом данные сканированиясферы, используемыедлявычисленияпоправочных коэффициентов, получают при нормальном паденииизлучениязондирующегопотока. Коэффициент β45 измеряется экспериментально; для чего в интегрирующей сфере делается технологическое отверстие, центрально симметричное с зоной сферы, на которую падает опорное излучение (рис. 2).

Приизмерениикоэффициента β45 дляИСдиаметром 2 м, входящей в состав эталона, использовался осветитель с контролируемой величиной светового потока и диаграммой направленности, сходной с диаграммой направленности опорного излучателя (АЧТ типа ВВ3200). При этом коэффициент β45 рассчитывался по формуле

β45 = Y90.Ф45/(Y45.Ф90), (8)

где Y90 и Y45 – выходной сигнал основного приемника интегрирующей сферы, измеренный в положении осветителя 2а и 2;

Ф90 иФ45 – световыепотокиосветителявсоответствующих положениях.

Осветитель с контролируемой величиной светового потока (рис. 3) собран на оптической скамье с жестко закрепленными основными узлами: светоизмерительная лампа типа СИС 107-500, диафрагма и измеритель

Рис. 2. Схема измерения коэффициента β45 для ИС в составе ГЭТ 5-2012

1 – интегрирующая сфера диаметров 2 м с покрытием BASO4; 2 и 2а – осветитель с контролируемым световым потоком на основе светоизмерительной лампы СИС 107-500 (на схеме показаны два положения); 3 – приемник светового потока; 4 – центр освещаемой зоны;

5 – технологическое отверстие

Рис. 3. Схема осветителя для измерения поправочного коэффициента b45 для ИС в составе эталона ГЭТ 5-2012.

1 – светоизмерительная лампа типа СИС 107-500, 2 – защитный кожух, 3 – диафрагма, 4 – измеритель освещенности на основе фотодиода с V(λ) – корригирующим фильтром

освещенности. Контрольпотокаосуществляетсяспомощью измерителя, устанавливаемого в двух фиксированныхположениях. Вположении, прикоторомконтролируется освещенность в плоскости диафрагмы, измеритель устанавливается непосредственно за диафрагмой, а в рабочем смещается перпендикулярно оптической оси.

Метрологические и технические характеристики, состав эталона

Технические характеристики ГЭТ 5-2012 представлены в таблице 1.

Метрологические характеристики ГЭТ 5-2012 представлены в таблицах 2 и 3.

В состав эталона включены:

–МЧТ;

–групповой фотометр;

Таблица 1. Метрологические характеристики ГЭТ 5-2012

– группы светоизмерительных ламп различного номинала (по пять ламп в каждой группе).

Назначение и область применения

Световые измерения необходимы практически во всех отраслях промышленности. В научных исследованиях также проводится большое количество измерений, опирающихся на эталоны единиц световых величин. Требования науки и практики по точности измерений световых величин существенным образом влияют на уровень разработок образцов новой техники, качество выпускаемой светотехнической продукции. Измерение световыхвеличиниграетважнуюрольиприобеспечении безопасных условий труда и быта.

ГЭТ 5-2012 обеспечивает единство измерений фотометрических величин в соответствии с поверочной схемой ГОСТ 8.023-2012, которые весьма широко применяются в промышленности при оценке экономии и рациональногоиспользованияэнергетическихресурсов, обеспечения безопасности жизнедеятельности и обороноспособности страны.

Общее число применяемых фотометрических приборов в России – более 200 тысяч.

Особенностиобеспеченияединстваиточностиизмеренийфотометрическиххарактеристикэтимиприборами заключаются в сравнительно малом времени работы эталонных мер (излучателей), что обусловлено высокой рабочей температурой. Это приводит к необходимости применениямногоуровневойповерочнойсхемы, атакже разветвленной сети эталонов и средств поверки.

Метрологическоеобеспечениесилысветаисветового потока осуществляется через территориальные органы Росстандарта, оснащенных вторичными эталонами, периодическая поверка которых проводится ВНИИОФИ.

Основные научные результаты, уникальность и преимущество

ГЭТ 5-2012 в течение всего времени своего существования являлся эпицентром наиболее значимых исследований в СССР (затем России), имеющих целью воспроизведение и передачу с наивысшей точностью размера единицы силы света и светового потока региональным метрологическим центрам.

С1948 г. основойметрологическогообеспечениясветовых измерений является эталон единицы силы света, созданныйнабаземоделичерноготелапритемпературе плавления платины.

Государственный эталон СССР был впервые разработан во ВНИИМ им. Менделеева. Он воспроизводил единицу силы света (канделу) в соответствии с определением, принятым на XIII Генеральной конференции по мерам и весам в 1967 г.

В1979 г. наXVI Генеральнойконференциипомерам

ивесам (ГКМВ) принято следующее определение единицы силы света: «Кандела – это сила света в заданном

направленииотисточника, испускающегомонохроматическое излучение частотой 540·1012 Гц, энергетическая силасветакотороговэтомнаправлениисоставляет1/683 Вт на стерадиан». Здесь 683 – это принятое ГКМВ значение максимальной световой эффективности, которое раньше не нормировалось, а определялось экспериментально. Кроме того, было указано, что с принятием нового определения каждая национальная лаборатория полностью свободна в выборе метода воспроизведения единицы силы света.

В1983 г. воВНИИОФИбылсоздангосударственный первичный эталон единицы силы света на основе высокотемпературной модели черного тела и первичного фотометра с исправленным под V(λ) коэффициентом преобразования.

В2003 г. в его состав вошел комплекс независимого воспроизведения единицы светового потока.

В2012 г. государственный первичный эталон силы света и светового потока был модернизирован. В его составвошлаустановкадлявоспроизведенияпространственного распределения силы света.

Врезультатеисследований, проводившихсянааппаратуреГПЭ, былисвысокойдостоверностьюустановленыметрологическиехарактеристикимножестватипови конкретныхэкземпляровсредствизмеренийсилысвета, освещенности и яркости, конструктивы поверочных установок и измерительных приборов.

Впериодс2008 по2012 гг. былиразработаны, созданыиисследованыэталонныеисточникисветанаоснове светодиодов.

ГЭТ 5-2012 является уникальным комплексом аппаратуры, позволяющим с наиболее высокой точностью воспроизводитьипередаватьразмерединицысилысвета

исветового потока.

Международное сотрудничество. Сличения

Отделение радиометрии, фотометрии, спектрофотометриииколориметриинекогерентногоизлученияВНИИОФИ, хранящее ГЭТ 5-2012, постоянно осуществляет контактысведущимиметрологическимилабораториями мира. Участвуетвработерабочейгруппыпофотометрии

ирадиометрии консультационного комитета МКМВ.

В2014 г. начаты новые международные ключевые сличениясилысвета, вкоторыхпринимаетучастиеиГЭТ 5-2012. В сличениях принимают участие 10 метрологическихцентровведущихстранмира. Объектомсличений являются шесть светоизмерительных ламп.

Внастоящее время отделение радиометрии, фотометрии, спектрофотометриииколориметриинекогерентного излучения ВНИИОФИ поддерживает постоянные контактывобластифотометрииснациональнымиметрологическимилабораториямиВеликобритании, Германии, Италии, Словакии, Франциикакнауровнедвустороннего сотрудничества, так и в рамках конкретных вопросов, дискуссий и обмена мнениями между специалистами, участия ипубликаций вмеждународных конференциях.

Принцип действия

Воспроизведение единиц координат цвета и координатцветностиоснованонаизмерении спектральных коэффициентовнаправленногопропускания, спектрального коэффициента диффузного отражения и спектрального коэффициентанаправленногоотражения(коэффициента яркости) и последующего расчета координат цвета и координат цветности по формулам:

Z= λ =∫780ϕe (λ ) z (λ ) dλ .

λ=380

Дляизмеренияцветовыххарактеристикнесамосветящихсяобъектовиспользуетсяспектроколориметрическая установка единиц координат цвета, состоящая из двухлучевого сканирующего спектрофотометра модульного типа с двойным монохроматором.

Спектроколориметрическая установка включает в себя следующие модули: модуль для анализа на пропускание, модульдляанализанаотражение спеременным углом(от8 до70 °), интегрирующаясфера(60 мм, 150 мм и сфера-детектор), модуль GPOB – оптическая скамья общего назначения для анализа сложных оптических образцов с помощью разнообразных приставок.

Специальная приставка представляет собой устройстводляреализациистандартныхгеометрийосвещения наблюдения0°/45° и45°/0° приизмеренииотражающих образцов.

Внешний вид эталона представлен на рис. 1.

На спектроколориметрической установке проводятся измерения эталонных наборов мер для хранения и передачи размера единиц координат цвета и координат

Рис. 1. Внешний вид эталона ГЭТ 81-2009

цветности несамосветящихся объектов (стандартные геометрии освещения/наблюдения 8°/D/ D/8°, 0°/45°, 45°/0° и измерения под любыми углами освещения/ наблюдения). Схема установки представлена на рис. 2.

ВсоставГЭТ81-2009 входятнаборыпропускающих

иотражающих мер координат цвета и координат цветности, представленные на рис. 3

Для измерения цветовых характеристик самосветящихсяобъектовиспользуетсяспектрорадиометрическая установка, состоящая из осветителя, дифракционного монохроматора, фотоэлектронного умножителя, установленного на выходе монохроматора, и специальной приставки. Для воспроизведения координат цветности производятся измерения относительногоспектрального распределения потокаизлучения, послечегорасчетным путем определяется значение координат цветности для любого типа самосветящихся объектов.

Осветитель состоит из лампы накаливания, конденсора и источника питания лампы. Для хранения и передачи размера единиц координат цветности самосветящихсяобъектовиспользуетсянаборэталонныхмер цветности – излучателей на основе одноцветных ЭЛТ, представленных на рис. 3.

Метрологические и технические характеристики, состав эталона

МетрологическиехарактеристикиГЭТ81-2009 представлены в таблице 1.

Значения характеристик погрешности и неопределенности линейно зависимы от значения температуры в указанных диапазонах.

Эталон включает в себя:

–спектроколориметрическую установку для воспроизведенияединицкоординатцветаикоординатцветности несамосветящихся объектов;

–спектрорадиометрическуюустановкуединицкоординат цветности самосветящихся объектов;

–наборы мер для передачи размера единиц координат цвета и координат цветности несамосветящихся объектов;

–наборы мер для передачи размера единиц и координат цветности самосветящихся объектов;

–систему регистрации и обработки информации;

–систему электропитания.

Назначение и область применения

Цветовые измерения – один из наиболее массовых видов оптико-физических измерений. Они необходимы в таких отраслях промышленности, как лакокрасочная, нефтехимическая, текстильная, швейная, пищевая, фармацевтическая, электротехническая и др. Цветовые измерениятакжеширокоиспользуютсяпримедицинской диагностике, изученииресурсовземлииокеана, натранспорте и в криминалистических исследованиях.

Внаучныхисследованияхтакжебольшуюрольиграютизмерения, основанныенаэталонахединицкоординат цвета и координат цветности.

Уровень разработок образцов новой техники и качество выпускаемой продукции существенным образом зависят от точности измерений цветовых величин.

Впоследнеевремяцветовыехарактеристикишироко используютсявсветотехническойпромышленностипри разработкеииспытанияхэкологическибезопаснойэнергоэффективной светотехнической продукции.

Основные научные результаты, уникальность и преимущество

Государственный эталон СССР был впервые разработан во ВНИИМ им. Менделеева. Он воспроизводил единицы координат цвета и координат цветности пропускающих и отражающих образцов.

В 1985 г. эталон был передан во ВНИИОФИ.

Рис. 3. Наборы пропускающих и отражающих мер координат цвета и координат цветности из состава ГЭТ 81-2009

В1990 г. воВНИИОФИбылсоздангосударственный специальный эталон единиц координат цвета и координат цветности несамосветящихся и самосветящихся объектов.

В2009 г. эталон был модернизирован.

Врезультатеисследований, проводившихсянааппаратуреГПЭбылисвысокойдостоверностьюустановленыметрологическиехарактеристикимножестватипови конкретных экземпляров средств измерений координат цвета и координат цветности.

Описание вида измерений

Оптическая плотность D определяется как мера непрозрачности слоя вещества для световых лучей. ОптическаяплотностьD равнадесятичномулогарифму отношенияпотокаизлученияΦT,j, падающегонаслой, к ослабленномуврезультатепоглощенияирассеянияпотокуΦT,τ, прошедшемучерезэтотслой: D = lg (ΦT,j / ΦT,τ). Оптическая плотность D есть десятичный логарифм величины, обратной коэффициенту пропускания τ слоя вещества: D = lg (1/τ). Методыееизмерениясоставляют содержаниеотдельнойдисциплины– денситометрии[1].

Историческая справка (история развития вида измерений)

ПонятиеоптическойплотностивведеноР. Бунзеном (1811–1899). Оно привлекается для характеристики ослабления оптического излучения в слоях и пленках различных веществ (красителей, растворов, окрашенных и молочных стекол и многое др.), в светофильтрах и иных оптических изделиях. Оптическая плотность используется для количественной оценки проявленных фотографическихслоев, каквчерно-белой, такивцветной фотографии, где методы ее измерения составляют содержаниеотдельнойдисциплины– денситометрии. С развитиемрадиографическихметодовнеразрушающего контроля понятие оптической плотности используется дляколичественнойоценкипроявленныхрентгеновских снимков.

Основные направления развития

Методы и средства оптической денситометрии широко используются при радиографическом неразрушающем контроле и находят применение во многих сферах деятельности человека: в атомной энергетике, аэрокосмическойотрасли, железнодорожномтранспорте, металлургии и технологии материалов, производствегазоинефтетрубопроводов, биологии, медицине и др. Несмотря на бурное развитие цифровых технологий, использование рентгеновской пленки остается актуальным в случаях, когда необходимо высокое разрешениеичеткоедетализированноеизображениебольших размеров: для контроля сложного оборудования, трубопроводов, длявыявленияособоопасныхдефектов типа трещин и «непроваров», наличие которых может привести к авариям и выходу из строя ответственных деталей. Радиографический контроль сварных швов и литьявпромышленности является основнымметодом контроля качества и надежности. Во ФГУП «ВНИИОФИ» по заявкам более 100 организаций ежегодно проходят поверку и калибровку средства измерений оптическойплотностивпроходящемсвете(оптические меры, денситометры), из которых около 250 – рабочих

эталонов. Средиэтихорганизацийзначительнуючасть составляют предприятия Росатома, газо- и нефтяной промышленности, авиационной промышленности, организаций здравоохранения, центры стандартизации и метрологии и др.

Обновление нормативной базы в области денситометрии

Впоследниегодыпроисходилосущественноеобновление нормативной базы в области денситометрии.

С2007 г. вРоссиидействуетразработанныйвоФГУП «ВНИИОФИ» ГОСТ 8.588-2006 Государственная поверочная схема для средств измерений оптической плотности материалов [3].

В2008 г. опубликованразработанныйВНИИИмедицинской техники ГОСТ Р ИСО 9236-1 Сенситометрия систем экран/пленка для медицинской рентгенографии

[4].Вэтомстандартепредусмотреноизмерениедиффузной оптической плотности радиографической пленки согласно международному стандарту ИСО 5.

В2009 г. Международной организацией по стандартизации ИСО опубликован существенно модифицированный стандарт, определяющий условия измерения оптическойплотности, ИСО5: «Технологияфотографии и графики. Денситометрия». Основные его части:

ИСО 5-2 – Геометрические условия для измерения плотности в проходящем свете [5];

ИСО 5-3 – Спектральные условия [6].

Оптическая денситометрия за рубежом

Проблеме измерения оптической плотности радиографических и фотоматериалов уделяется значительное внимание за рубежом.

Например, эталонные установки, обеспечивающие высокоточное измерение диффузной оптической плотности в проходящем свете, были разработаны в NIST в США и в PTB в Германии [7–8]. Оптическая плотность на них измеряется в диапазоне от 0,003 до 6 Б.

Эталонный денситометр США предназначен для измерения оптических плотностей в проходящем свете стандартныхобразцовнарадиографическойифотопленке, позволяетизмерятьоптическуюплотностьдо6 Б, при этомстандартнаянеопределенностьпоопубликованным даннымравна0,002 Б, расширеннаянеопределенностьс коэффициентом охвата 3 равна 0,006 Б [7–8].

Анализ публикаций, посвященных прецизионным измерениям диффузной оптической плотности в проходящем свете, показывает, что для измерения диффузной оптической плотности с высокой точностью в ведущих метрологических институтах США и Германии созданы эталонные денситометры, в которых использована однолучевая схема с кремниевым фотодиодом в качестве фотоприемника, как наиболее

приближенная к оптическим схемам, применяемым в практикеизмерениядиффузнойоптическойплотности. Отметим, однако, что в этих работах описаны результаты измерения диффузной оптической плотности в диапазоне от 0 до 4 Б.

Разработкапервичногоэталонаединицыоптической плотности в более широком диапазоне значений позволяет обеспечить единство измерений в области оптической денситометрии, которая широко используется при неразрушающем контроле в атомной энергетике, оборонной промышленности, авиастроении, железнодорожномтранспорте, внефтегазовойпромышленности дляконтролякачествасварныхсоединенийидр., атакже

врентгенографии в здравоохранении, в том числе для флюорографии. Особо отметим актуальность расширениядиапазонаоптическойплотностивобластьзначений до6,0 – 6,5 Бпридефектоскопиисварныхсоединенийдля выявления дефектов итрещинвсварных соединениях и

вотливках сложной конфигурации.

Принцип действия

Оптическаяплотностьвпроходящемсветеопределяется как отрицательный десятичный логарифм величины, обратной коэффициенту пропускания образца. Для вычисления оптической плотности в проходящем свете как функции измеренных фотосигналов используется уравнение:

где DT – оптическая плотность в проходящем свете, Sj, Sτ – измеренные в амперах или вольтах сигналы дляпадающегонаобразеципрошедшегообразецпотока

излучения.

В этом уравнении оптическая плотность в проходящем свете DT вычисляется по измеренным значениям фотосигнала.

Зависимость оптической плотности в проходящем свете от спектральных переменных выражается уравнением [7]:

гдеLj(λ) – энергетическаяяркостьпадающегопотока, ρo(λ) – коэффициент отражения рассеивателя,

τs(λ) – коэффициент пропускания поля образца, ρs(λ) – коэффициент отражения поля образца, τf(λ) – коэффициент пропускания фильтра ФПУ, R(λ) – чувствительность фотоприемника.

Этоуравнениесоотноситвеличину DT соспектральнымисвойствамиэлементовоптическойсхемы, вкоторой измеряют оптическая плотность образца.

Оптическая плотность в проходящем свете как функция пространственных переменных описывается следующим уравнением [7]:

где ΦT,j and ΦT,τ – падающий наобразец ипрошедший образецпотокиизлучения, аΚd, коэффициентдиффузии

для«режимадиффузногопадающегопотока», определен как отношение двух потоков излучения, Ф1 и Ф2:

где:

L1 – энергетическаяяркостьиФ1 – полныйпотокизлучениядействующейдиффузнойизлучающейсистемы; L2 – энергетическая яркость и Ф2 – полный поток

излучения источника Ламберта; А – площадь диффузной излучающей системы; Ω – телесный угол;

Θ – угол относительно нормали к поверхности источника рассеянного излучения.

Интегрирование выполняется по полусфере. L1 можетизменятьсявзависимостиотнаправления, тогдакак L2 является константой. СцельюнормализацииL1 иL2 берутся равными при Θ = 0.

Уравнение(3) выражаетзависимостьDT отпространственных характеристик падающего на образец потока излучения.

Уравнения (1–3) являются уравнениями измерений диффузной оптической плотности образца.

Оптическая схема эталона

Оптическая схемаэталонаизображена нарис. 1. Поток излучения лампы после прохождения оптической системы излучателя 5–7 и рассеивателя 9 попадает на измеряемый объект – рентгеновскую пленку 10. Затем поток излучения после диафрагмы 11 диаметром 3 мм и оптической системы ФПУ попадает на фотодиод ФПУ [9], сигнал с которого регистрируется и обрабатывается на компьютере.

Спектральная характеристика светового потока, падающего на диафрагму, определяемая спектром излучения лампы 1 и фильтра Ф1 6 соответствует спектральным условиям измерения оптической плотности

впроходящем свете [6]. Спектральная характеристика элементов, находящихсяпоследиафрагмы, определяется

восновномфильтромФ2 18 испектральнойчувствительностьюфотоприемногоустройстваитакжесоответствует спектральным условиям измерения диффузной плотности в проходящем свете по ИСО 5 [6].

На рис. 2 изображен Государственный первичный эталон единицы оптической плотности ГЭТ 206-2013.

Метрологические и технические характеристики, состав эталона

Втаблице 1 указаны источники неопределенности и их вклад в суммарную неопределенность.

Втаблице2 представленырезультатыоценкипогрешности и неопределенности воспроизведения единицы диффузной оптической плотности ГПЭ для различных диапазонов оптической плотности.