ИСТОЧНИК УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ ЦВЕТОВОГО АНАЛИЗА МИНЕРАЛОВ
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 535.66, 621.384.4 ИСТОЧНИК УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ ЦВЕТОВОГО АНАЛИЗА МИНЕРАЛОВ А.Д. Вакуленко, Е.В. Горбунова, А.Н. Чертов
Рассмотрены проблемы анализа цвета люминесценции минералов, возбуждаемой ультрафиолетовым излучением. Предложена концепция организации освещения зоны анализа посредством многоэлементного источника на основе излучающих диодов с разными спектрами свечения. Ключевые слова: ультрафиолетовое излучение, люминесценция минералов, многоэлементный источник излучения, цветовой анализ.
Ультрафиолетовое (УФ) излучение широко применяется в медицине, дефектоскопии, минералогии и других отраслях науки, техники, промышленности. В минералогии УФ излучением возбуждают фотолюминесценцию минералов, по цвету которой можно судить об их количественном и качественном составе [1]. Для наблюдения свечения, как правило, используют длины волн 254 нм и 365 нм, которые можно получить, например, с помощью ртутной лампы с линейчатым спектром (254, 303, 313, 365, 436, 546 нм и т.д.) и соответствующих интерференционных фильтров или дифракционных решеток. Возможно также использование УФ источников излучения с непрерывным спектром (например, дейтериевой лампы, излучающей в диапазоне 190–600 нм) в составе спектроанализаторов и спектрофотометров с последующим расчетом цветовых координат.
Указанные подходы к возбуждению люминесценции эффективны при визуальном наблюдении или контроле цвета люминесценции опытными специалистами-минералогами с целью решения различных поисковых, диагностических или аналитических задач. Однако они неприменимы для осуществления поиска идентификационных признаков минералов и последующей классификации в автоматическом режиме на основании результатов анализа цветовой характеристики свечения по причине низкой селективности.
Данный недостаток обусловлен следующими причинами: 1. цвет люминесценции под действием УФ излучения даже для нескольких групп одного типа мине-
рального сырья может существенно отличаться от месторождения к месторождению вследствие разнообразия содержащихся в нем примесей; 2. использование узкополосного возбуждающего излучения не позволяет захватить достаточно широкую область УФ излучения, которая могла бы вызвать люминесценцию в различных диапазонах, в то время как широкополосное излучение, принимая во внимание причину 1, селективным считаться не может.
Для реализации оперативного анализа на нескольких длинах волн возбуждающего излучения с целью увеличения количества информационных параметров свечения минералов и, соответственно, селективности анализа разработаны теоретическая модель и физический макет многоэлементного УФ источника излучения на основе излучающих диодов с разными спектрами свечения.
Предложенная теоретическая модель позволяет подобрать конструктивные параметры многоэлементного источника (количество излучающих элементов и расстояние между ними), а также значения интенсивности излучения для каждого элемента для обеспечения равномерности облучения зоны анализа на заданном расстоянии от источника.
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2012, № 4 (80)
159
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
При физическом макетировании источника в качестве излучающих элементов использовались диоды с пиковыми длинами волн 360 и 405 нм. Проведенные предварительные экспериментальные исследования макета позволили отработать процесс адресного управления отдельными элементами источника для выравнивания распределения облученности по зоне анализа и разработать соответствующую электронную схему управления.
В качестве объектов исследования использовались минеральные образцы янтаря, рубина, хризоберилла и мусковита. Полученные результаты показали высокую степень совпадения с теоретическими данными о цвете люминесценции минералов [2].
Дальнейшим направлением исследований является создание более сложной модели источника, содержащего излучающие диоды с пиковыми длинами волн 260, 285, 330, 360 и 405 нм, разработка методики анализа цвета люминесценции и поиска селективных признаков минерального объекта в автоматическом режиме и соответствующей электронной схемы управления источником.
Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007–2013 годы».
1. Марфунин А.С. Спектроскопия, люминесценция и радиационные центры в минералах. – М.: Недра, 1975. – 327 с.
2. Горобец Б.С., Рогожин А.А. Спектры люминесценции минералов. – М.: ВНИИМ, 2001. – 316 с.
Вакуленко Анатолий Дмитриевич – Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, студент, voron5266@yandex.ru Горбунова Елена Васильевна – Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, vredina_ia@mail.ru Чертов Александр Николаевич – Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, кандидат технических наук, доцент, a.n.chertov@mail.ru
160
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2012, № 4 (80)
УДК 535.66, 621.384.4 ИСТОЧНИК УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ ЦВЕТОВОГО АНАЛИЗА МИНЕРАЛОВ А.Д. Вакуленко, Е.В. Горбунова, А.Н. Чертов
Рассмотрены проблемы анализа цвета люминесценции минералов, возбуждаемой ультрафиолетовым излучением. Предложена концепция организации освещения зоны анализа посредством многоэлементного источника на основе излучающих диодов с разными спектрами свечения. Ключевые слова: ультрафиолетовое излучение, люминесценция минералов, многоэлементный источник излучения, цветовой анализ.
Ультрафиолетовое (УФ) излучение широко применяется в медицине, дефектоскопии, минералогии и других отраслях науки, техники, промышленности. В минералогии УФ излучением возбуждают фотолюминесценцию минералов, по цвету которой можно судить об их количественном и качественном составе [1]. Для наблюдения свечения, как правило, используют длины волн 254 нм и 365 нм, которые можно получить, например, с помощью ртутной лампы с линейчатым спектром (254, 303, 313, 365, 436, 546 нм и т.д.) и соответствующих интерференционных фильтров или дифракционных решеток. Возможно также использование УФ источников излучения с непрерывным спектром (например, дейтериевой лампы, излучающей в диапазоне 190–600 нм) в составе спектроанализаторов и спектрофотометров с последующим расчетом цветовых координат.
Указанные подходы к возбуждению люминесценции эффективны при визуальном наблюдении или контроле цвета люминесценции опытными специалистами-минералогами с целью решения различных поисковых, диагностических или аналитических задач. Однако они неприменимы для осуществления поиска идентификационных признаков минералов и последующей классификации в автоматическом режиме на основании результатов анализа цветовой характеристики свечения по причине низкой селективности.
Данный недостаток обусловлен следующими причинами: 1. цвет люминесценции под действием УФ излучения даже для нескольких групп одного типа мине-
рального сырья может существенно отличаться от месторождения к месторождению вследствие разнообразия содержащихся в нем примесей; 2. использование узкополосного возбуждающего излучения не позволяет захватить достаточно широкую область УФ излучения, которая могла бы вызвать люминесценцию в различных диапазонах, в то время как широкополосное излучение, принимая во внимание причину 1, селективным считаться не может.
Для реализации оперативного анализа на нескольких длинах волн возбуждающего излучения с целью увеличения количества информационных параметров свечения минералов и, соответственно, селективности анализа разработаны теоретическая модель и физический макет многоэлементного УФ источника излучения на основе излучающих диодов с разными спектрами свечения.
Предложенная теоретическая модель позволяет подобрать конструктивные параметры многоэлементного источника (количество излучающих элементов и расстояние между ними), а также значения интенсивности излучения для каждого элемента для обеспечения равномерности облучения зоны анализа на заданном расстоянии от источника.
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2012, № 4 (80)
159
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
При физическом макетировании источника в качестве излучающих элементов использовались диоды с пиковыми длинами волн 360 и 405 нм. Проведенные предварительные экспериментальные исследования макета позволили отработать процесс адресного управления отдельными элементами источника для выравнивания распределения облученности по зоне анализа и разработать соответствующую электронную схему управления.
В качестве объектов исследования использовались минеральные образцы янтаря, рубина, хризоберилла и мусковита. Полученные результаты показали высокую степень совпадения с теоретическими данными о цвете люминесценции минералов [2].
Дальнейшим направлением исследований является создание более сложной модели источника, содержащего излучающие диоды с пиковыми длинами волн 260, 285, 330, 360 и 405 нм, разработка методики анализа цвета люминесценции и поиска селективных признаков минерального объекта в автоматическом режиме и соответствующей электронной схемы управления источником.
Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007–2013 годы».
1. Марфунин А.С. Спектроскопия, люминесценция и радиационные центры в минералах. – М.: Недра, 1975. – 327 с.
2. Горобец Б.С., Рогожин А.А. Спектры люминесценции минералов. – М.: ВНИИМ, 2001. – 316 с.
Вакуленко Анатолий Дмитриевич – Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, студент, voron5266@yandex.ru Горбунова Елена Васильевна – Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, vredina_ia@mail.ru Чертов Александр Николаевич – Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, кандидат технических наук, доцент, a.n.chertov@mail.ru
160
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2012, № 4 (80)