Reílektionsphotometer.
In Industrien, die sich mit der Veredlung von Textilien befassen, stellt sich sehr oft die Frage der Beurteilung bzw. der Messlmg der Intensität von Färbungen. Diese Aufgabe ist in der Regel Sache von geübten Spezialisten.
Das menschliche Auge kann in der Regel In Tensitätsdifferenzen beurteilen, deren Grössen- ordnung nicht weniger aJs etwa : t0 /o betragt.
Bei besonders günstig liegenden Verhältnissen können noeh Differenzen bis zu etwa 5 /o beurteilt werden. Ein nicht zu untersehätzen- der Unsicherheitsfaktor ist indessen nicht zu vermeiden, da die Empfindlichkeit des menschlichen Auges durci verschiedene Umstand, wie Ermüdungserscheinungen, Lieht- verhältnisse, Farbe der zu beurteilenden Pfir- bung usw., beeinflul3t wird.
Deshalb ist bei der Beurteilung der Inten sität von E'ärbungen die Verwendung eines Apparats, der eine objektive Messung erlaubt, von grossem Vorteil. Solehe Apparate sind z. B. die Reflektionsphotometer. Wenn auf gleichem Material hergestellte Färblmgen von gleichem Farbton dieselbe Lichtmenge reflektieren, so kann man annehmen, dass ihre Intensität dieselbe ist. Besonders einfach sind für solche Zwecke die Reflektionsphotometer, in welchen das reflektierte Licht mit Hilfe einer Sperrschichtphotozelle gemessen wird.
Diese Photozelle ist nämlieh viel empfind licher als das menschliche Auge und sie weist noch auf deutliche Unterschiede hin, wenn das menschliehe Auge keine Differenzen mehr erkennt. Nun sind die bekannten Reflektionsphotometer, in welchen das reflektierte, aus einer künstlichen Lichtquelle stammende Licht mit Hilfe einer Sperrschichtphotozelle gemessen vird, bis anhin in der Weise konstruiert worden, dass Photozelle und reflek- tierende Oberfläche unbeweglich sind.
Will man daher das reflektierte Licht an Gegenständen messen, die das Licht ungleichmässig reflektieren, so gibt die Messung keine zuverlässigen Resultate, weil an den verschiedenen Stellen der das Lieht reflektiereriden Oberflache die venge des reflektierten Lichtes verschieden ist und die Apparatur nur das von einem kleinen Oberflächenausschnitt (Messelement der Oberfläche) reflektierte Licht misst. Dies tritt z. B. ein, wenn die Aufgabe vorliegt, mit schwer egalisierenden Farbstoffen hergestellte Färbungen zu messe.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Reflektionsphotometer, das sich von den bekannten durch eine solche Ausbildung unterscheidet, dass die Oberfläche, deren Reflektionsvermögen gemessen werden soll, und die Photozelle während des messvorganges relativ zueinander derart bewegbar sind, dass das messelement der Reflektionsoberfläche wechselt.
Zweckmässig wird die Lichtquelle, von der Oberfläehe zur Photozelle gesehen, hinter der Sperrschichtphotozelle angeordnet. Diese kann eine Öffnung besitzen, durch welche die Liehtquelle mittels eines Linsensystems auf die reflektierende Schieht oder in deren Nähe abgebildet wird.
Das erfindungsgemässe Reflektionsphotometer besitzt folgende Vorteile :
Die bewegung der reflektierenden Oberfläche, die z. B. eine rotierende oder eine Hin- und Herbewegung sein Kann, erlaubt einerseits einen brauchbaren Mittelwert des reflektierten Liehtes zn messen, falls die Be wegung eine rasehe ist lmd anderseits hat man die Möglichkeit, durch langsames Bewegen der reflektierenden Oberfläche die Verschiedenheit des Reflektionsvermögens der Oberfla. che an verschiedenen Stellen derselben festzustellen.
Ist die 7U prüfende Ober flache ein gefärbtes Textilstüek, so kann man im ersten Falle einen brauchbaren Mittelwert der Intensität der Färbung messen und im zweiten Fall die Engalität der Färbung be urteilen.
I) ie Oberfläehe, deren Reflektionsvermögen zu messen ist, kann auf einer rotierenden Scheibe oder Trommel befestigt werden.
Wird z. B. die Liehtquelle hinter der Sperrschichtphotozellc anbgebracht, so erlaubt dies, einen viel stärkeren Liehtstrom auf die reflektierende Schieht Zu werfen. Dureh Ein- sehaltung von geeigneten Filtern in den lichtstrom kann man nämlich Wärme und gegebenenfalls Licht von lmerwünsehter Wellenlänge aussehalten. Die Lichtstärke kann ferner reguliert werden dur. ch eine Blende, z. B. eine Irisblende. Wran kann berner das Licht senkrecht oder sehräg auf die zu untersuechende Oberfläche senden.
In letzterem ralle kann der apparat derart konstruiert werden, dass die Sperrschicht- photozelle keine Offnung besitzt ; sie kann gegebenenfalls am Rande eine Einbuchtung aufweisen.
Die beiliegende Zeichnung stellt sehematiseh den Aufball eines Ausführungsbeispiels des Reflektionsphotometers gemäss der Erfinddung dar. Hierin bedeutet a eine künstlielle Lichtiquelle, z. B. eine G#lühlampe, b ein Lin serisystem und c einen Filter zur Zurüek- haltung von unerwünschter Wärme bzw. zur Entfernung eines unerwünschten : Überschusses an Licht. d bedeutet eine Irisblende, e stellt eine Sperrschiehtphotozelle dar, deren lieht- empfindliche Schicht f auf der von der Lieht- quelle abgewendeten Seite angebracht ist.
Die nlit g bezeichnete Oberfläche, deren Reflektionsvermögen gemessen werden soll, ist auf einer drehbaren Scheibe h montiert. Mit i ist der Abstand zwischen der lichtempfindlichen Schicht der Sperrschichtphotozelle f und der Oberfläehe g bezeielmet.
Die Wirkungswise des Reflektionsphotometers ist folgende : Das Linsensystem b ent- wirft ein Bild der Lichtquelle a auf der Oberflache g oder in unmittelharer Nähe dersel ben. Die Lichtstärke des Bildes kann durch passende Wahl des Filters c und durch passende Einstellung der Irisblende d sowie druch passende Wahl der Lichtquelle q auf eine four die Messung günstige Grösse und spektrale Verteilung eingestellt werden. Die Speerschiehtphotozelle c besitzt ein durchgehendes Loch, das den ungehinderten Durel- tritt der zum Bildaufbau benötigten Strahlen erlaubt.
Das relativ hell beieuehtete Mess- element der Oberfläche g strahlt entspreehend seinem Reflektionsvermögen diffuses Lieht zurüel ; die dureli Pfeile angedeuteten Lichtstrahlen treffen iuf die lielitempfincl- liehe Oberfläehe der Photozelle, Mit einem passenden, nicht gezeichneten Messinstrument kann die von der Photozelle erzeugte Span nung oder Stromstärke in bekannter Weise gemessen werden.
Bei der Verwendung des beschriebenen Reflekt. ionsphotometens ist noch folgendes zu beachten :
Um die Empfindliellkeit des Reflektions- photometers voll ausnützen zu können, muss der elektrische Strom der Liehtguelle mit einer Genauigkeit von etwa 0.2# konstant gehalten werden. Hierzu können verschiedene Vorkehrungen getroffen werden, z. B. eine Poggendorfsehe Rompensationssehaltung, in weleher der Spannungsabfall des Lampenstromes tuber einen konstanten Widerstand Auf dem gleichen Wert gehalten wird wie der konstante Spannungsabfall in einem geeigneten Hifsstromkreeis mit spearater Strom quelle.
Der Abstand i zwischen f und g soll derart eingestellt werden, dass die Empfind liehkeit der Photometeranordnlmg maximal ist Zweekmässig sind die liehtempfindliehe Schicht der Photozelle f und die Oberfläche g, deren Reflektionsvermögen gemessen werden soll, parallel ; sie können aber aueh Schräg zueinander stehen.
Das besehriebene Reflektionsnhotometer erlaubt z. B den Vergleieh von zwei mit dem- ielben Farbstoff gefärbten Geweben. Während mit dem blossen Auge im besten Falle eine Differenz von 5 /o Farbstoif (hereehnet auf das Crewicht der Ware) bemerkt werden kans, reagiert das beschriebene Reflektionsphotometer noch bei Differenzen von 2-1 %.
Das besehriebene Reflektionsphotometer kann auch verwendet werden, zur Beurteilun. g der Intensität gefärbter, flacher Gegenstände, z. B. von mit einem Pigmentfarbstoff gefärbtem Papier, ferner zur Beurteilung des Weiss rehaltes von wgefarbten Gegenstanden (Ge- weben, Filzen, Papiermassen usw.).
Im Gegensatz zu bekannten Reflektionspbotometern, bei denen die Photozelle in einer Öffnung angebracht ist, die sieh in der Sperrschichtphotozelle befindet, besitzt das beschriebene Reilektionspliotometer noch den Vorteil, dass stärkere Liehtquellen venvend- bar sind, ohne eine unzulässige Erwärmlmg des Photometers befürehten zu müssen.