Файл: Рогов И.А. Физические методы обработки пищевых продуктов.pdf

рый перемещает фотометрический клин, уменьшая до нуля воз­ никшую разность интенсивностей пучков.

Фотометрический клин механически связан с пером записы­ вающего устройства; величина перемещения пера, пропорцио­ нальная величине перемещения клина, показывает величину по­ глощения исследуемого образца.

Оптическая схема инфракрасного спектрофотометра ИК.С-14А показана на рис. 65. Пучок от источника света (глобара) 2 ги­ перболическими зеркалами 3 и сферическими зеркалами 1 на­ правляется в каналы / и //; в плоскости фотометрического клина 21 и компенсирующего клина 4 получается увеличенное

в2 раза изображение источника.

Вканале / пучок плоскими зеркалами 6 направляется на торическое зеркало 5, которое дает второе изображение источни­ ка в плоскости отражающей поверхности прерывателя 7.

Вканале II плоское зеркало 20 направляет пучок на ториче­ ское зеркало 19, которое создает изображение источника в том же месте отражающей поверхности прерывателя, что и зеркало 5 канала /.

При вращении прерывателя пучки из обоих каналов попере­ менно направляются торическим зеркалом 18 и плоским зерка­ лом 9 на входную щель монохроматора 10 и фокусируются в плоскости этой щели.

Пройдя входную щель, пучок попадает на параболическое зеркало 15 и, отразившись от него, разлагается в спектр приз­ мой 16. Отразившись от зеркала 17, пучок вторично проходит призму, фокусируется зеркалом 15 и направляется зеркалом 12 на выходную щель 11. Поворачивая зеркало 17, можно напра­ вить на выходную щель лучи различных длин волн, которые затем попадают на плоское 8 и эллиптическое зеркало 14, проектирую­ щее изображение выходной щели на приемную площадку боло­ метра 13 с общим увеличением 1/12*.

Прибор имеет четыре сменные призмы, применяемые для раз­ личных участков спектра. Диапазоны работы призм спектрофо­ тометра ИКС-14А приведены ниже.

Развертку спектра по волновым числам волн осуществляют, поворачивая зеркало 17.

Преимущество линейной записи спектра по волновым числам (см-1) по сравнению с записью по длинам волн в том, что опре­ деленная разность волновых чисел независимо от своего положе-

221

•ния в спектре всегда соответствует постоянной разности энергии. Развертка по волновым числам дает возможность непосред­ ственной обработки записанных спектров -способом интеграль­ ного поглощения.

Для получения точных значений величины пропускательной способности необходимо сфокусировать все рассеянное образцом излучение на приемной площадке чувствительного элемента.

Для исследования пропускательной способности светорассеи-

рассеянное. Определение спектральной отражательной способности про­

дукта основано на сравнении ее с отражательной способностью эталона. Для определения отражательной способности диффузно отражающих или рассеивающих излучения материалов необхо­ димо сфокусировать отраженное излучение на площадке прием­ ника или на входной щели монохроматора. Для этих целей в измерительной аппаратуре обычно применяют сферическое зер­ кало, полусферу, интегрирующий шар или зеркальный эллипсоид

[37, 45].

В настоящее время наибольшее распространение получили методы зеркальной полусферы и зеркального эллипсоида [37]. Спектральную отражательную способность при наличии необхо­ димых приставок можно измерять по одно- и двухлучевой схеме. Метод определения спектральных коэффициентов отражения при использовании однолучевых спектрометров связан с определен­ ными трудностями: необходимость записи двух спектров — из­

222

лучения источника и отражения образца; необходимость точного учета потерь отраженного излучения в оптической приставке; значительная чувствительность аппаратуры к внешним воздей­ ствиям.

На рис. 67 изображена оптическая схема приставки к двух­ лучевому спектрофотометру ИКС-14А для исследования спект­ ральной отражательной способности материалов, основанных нз методе полусферы [17].

На основании приставки П-образной формы размером 320 х X 160 мм имеются четыре продольных паза для юстировки зер­ кал. Оптическая схема при­ ставки состоит из четырех плоских зеркал размером 50 х 90 мм, закрепленных на основании приставки, и двух полусфер диаметром

116мм с крышками.

Вкрышках полусфер сделаны два прямоуголь­

При произвольной индикатрисе отражения формула освещен­ ности усложняется.

223

При двухлучевом методе и идентичных полусферах величина потерь по обоим каналам одинакова. Угол падения луча относи­ тельно нормали к плоскости большого диаметра полусферы со­ ставляет 20°. Благодаря этому зеркальная составляющая отра­ жения не теряется во входном отверстии полусферы.

Методика измерения спектральной отражательной способно­ сти материалов сводится к следующему. Перед началом измере­ ний в отверстие крышек полусфер вкладываются эталоны. После установки эталонов интенсивность излучения по обоим каналам выравнивается с помощью компенсирующего клина 12 (см. рис. 65) и записывается на спектр 100% отражения. Затем на место эталона по каналу 1 помещают исследуемый образец и произвольную запись спектра отражения.

С введением приставки чувствительность регистрирующей си­ стемы несколько уменьшается в результате уменьшения интен­

где R\и— измеренный коэффициент отражения; Rxэ — коэффициент отражения эталона.

ИНТЕГРАЛЬНЫЙ МЕТОД

Существует ряд способов определения величины интегральной пропускательной способности (и проницаемости) пищевых продуктов для инфракрасного излучения, отличающих­ ся один от другого чувствительными элементами (датчиками).

Приемник ИК-излучения — важнейший элемент любого ИКприбора. Приемники и преобразователи ИК-излучения делятся на три группы: тепловые, фотоэлектрические (фотоэлектронные) и фотохимические (фотопленки). К тепловым приемникам отно­ сят радиационные термоэлементы — РТЭ, болометры, 'оптико­ акустические (пневматические) и пироэлектрические приемники; к 'фотоэлектрическим — вентильные фотоэлементы, фотосопро­ тивления, фотогальванические (фотодиоды), фотогальваномагнитные приемники. Тепловые приемники — неселективные, а фо­ тоэлектрические и фотохимические — селективные.

При измерениях проницаемости материалов в качестве при­ емников интегральных лучистых потоков наиболее целесообраз­ ным является использование радиометров, которые имеют доста­ точно ровную чувствительность в широком диапазоне спектра ИК-излучения. Один из них показан на рис. 68. Излучение па­ дает на термоэлемент через цилиндрическое окно, внутренняя поверхность которого отполирована. Холодные спаи термопар

224