Микроволновый спектрометр

Микроволновый спектрометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может использоваться для спектрометрии газов в субмиллиметровом диапазоне длин волн и обеспечивает повышение точности измерения частот спектральных линий. Микроволновый спектрометр содержит источник 1 микроволнового излучения, состоящий из перестраиваемого генератора (ПГ) 2 и управляемого блока питания 3, делитель излучения 4, ячейки 5,6 соответственно с исследуемьм газом и с газом с известными спектральными характеристиками, микрофоны 7,8, перестраиваемый резонатор 9 Фабри-Перо, детектор 10 микроволнового излучения, интерферометр 11 Майкельсона, источник 12 когерентного оптического излучения , фотоприемник 13, усилители 14-16, синхронные детекторы 17-19, регистратор 20, генератор 21 модулирующего напряжения и элемент 22 для перемещения подвижного зеркала резонатора 9. Частота излучения перестраиваемого генератора 2 автоматически настраивается на собственную частоту резонатора 9. При перемещении .подвижного зеркала с помощью элемента 22 осзтдествляется сканирование частоты излучения по диапазону. При совпадении частоты излучения с частотами линий поглощения газов в ячейках 5,6 возникают сигналы, которые регистрируются регистратором 20. 1 ил. ю (Л со ю о ГчЭ СлЭ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„132072 еи 4 С 01 N 22/00

-А

gpss(Р Х7фъ g Ó.f 1 т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Йз Й;ю:,74tj 1 |(ЯД (54) МИКРОВОЛНОВЫЙ СПЕКТРОМЕТР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3943728/24-09 (22) 02.08.85 (46) 30,06.87, Бюд. № 24 (71) Институт прикладной физики

АН СССР (72) С.П.Белов и M.Ю.Третьяков (53) 621.317.757(088.8) (56) Белов С.П. и др. Миллиметровая и субмиллиметровая широкодиапазонная радиоспектроскопия газов с высокой чувствительностью. — Оптика и спектроскопия, 19 73, т. 35, вып. 2, с. 295. 302.

Андреев Б.А. и др. Метрика субмиллиметрового диапазона длин волн с использованием опорного спектра.

Известия ВУЗов, Радиофизика, 19?5, т. 18, ¹ 4, с. 531-536. (57) Изобретение может использоваться для спектрометрии газов в субмиллиметровом диапазоне длин волн и обеспечивает повышение точности измерения частот спектральных линий. Микроволновый спектрометр содержит источник

1 микроволнового излучения, состоящий из перестраиваемого генератора (ПГ) 2 и управляемого блока питания

3, делитель излучения 4, ячейки 5 6 соответственно с исследуемым газом и с газом с известными спектральными характеристиками, микрофоны 7,8, перестраиваемый резонатор 9 Фабри-Перо, детектор 10 микроволнового излучения, интерферометр 11 Майкельсона, источ— ник 12 когерентного оптического излучения, фотоприемник 13, усилители

14-16, синхронные детекторы 17-19, регистратор 20, генератор 21 модулирующего напряжения и элемент 22 для перемещения подвижного зеркала резонатора 9. Частота излучения перестраиваемого генератора 2 автоматически настраивается на собственную частоту резонатора 9. При перемещении подвижного зеркала с помощью элемента

22 осуществляется сканирование часФ тоты излучения по диапазону. При совпадении частоты излучения с частотами линий поглощения газов в ячейках

5 6 возникают сигналы, которые регистрируются регистратором 20. 1 ил.

13207

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может быть использовано для спектрометрии газов в субмиллиметровом диапазоне длин волн.

Целью изобретения является повышение точности измерения частот спектральных линий.

На чертеже представлена структурная схема микроволнового спектрометра.

Микроволновый спектрометр содержит источник 1 микроволнового излучения, в состав которого, например, входят перестраиваемый генератор

2 и управляемый блок 3 питания, делитель 4 излучения, первая 5и вторая

6 ячейки с исследуемым газом и газом с иэвестными спектральными характе ристиками соответственно, первый 7 и второй 8 микрофоны, перестраиваемый резонатор 9 Фабри-Перо, детектор 10 микроволнового излучения, интерферометр 11 Майкельсона, источник 12 когерентного оптического излучения (HeNe лазер), фотоприемник 13, усилители 14-16, первый 17, второй 18 и

2S третий 19 синхронные детекторы, регистратор 20, генератор 21 модулирующего напряжения и элемент 22 для пере- мещения подвижного зеркала резонатора

9 Фабри-Перо.

Микроволновый спектрометр работает следующим образом.

Частотно модулированное излучение генератора 2 источника 1 расщепляется 35 делителем 4 излучения на два луча, один из которых направляется в первую 5 и вторую 6 ячейки, а другой в резонатор 9 Фабри-Перо, настроенный на частоту излучения. При отклонении 40 частоты излучения от собственной частоты резонатора 9 на детекторе 10 возникает сигнал с частотой, равной частоте модуляции, который после усилителя 14, синхронного детектора 17 45 поступает на управляемый блок 3 питания источника 1 и изменяет его выходное напряжение так, чтобы устранить это отклонение. Таким образом, частота излучения перестраиваемого 50 генератора 2 автоматически настраивается на собственную частоту резонатора 9 Фабри-Перо. При плавном пере— мещении подвижного зеркала резонатора 9 Фабри-Перо, например, с помощью элемента 22 осуществляется сканирование частоты излучения по диапазону.

При совпадении частоты излучения с частотами линий поглощения газов в

23 2 первой 5 и второй 6 ячейках возникают сигналы, которые регистрируются первым 7 и вторым 8 микрофонами и после синхронного детектирования первым и вторым синхронными детекторами поступают на первый и второй вхоцы регистратора 20.

Таким образом, осуществляется запись спектров как исследуемого, так и известного, опорного газов. Одновременно с записью спектров на третий вход трехканального регистратора 20 поступает интерферограмма с ин терферометра 11 Майкельсона, который подключен к резонатору 9 Фабри-Перо так, что подвижное зеркало резонатора 9 является одновременно подвижным зеркалом интерферометра 11.

Вследствие этого периоды интерферограммы связаны с частотой излучения перестраиваемого. генератора 2 источника 1 и являются метками точного частотного масштаба на записи спектра.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Микроволновый спектрометр, содержащий размещенные вдоль одной оси источник микроволнового излучения, перестраиваемый по частоте, первую и вторую ячейки для размещения исследуемого газа и газа с известными спектральными характеристиками соответственно, которые соединены с микрофонами, подключенными соответственно к сигнальным входам первого и вТорого синхронных детекторов, к опорным входам которых подключен выход генератора модулирующего напряжения, выходы первого и второго синхронных детекторов подключены к первому и второму входам регистратора, соответственно, при этом выход генератора модулирующего напряжения подключен к первому входу источника микроволнового излучения, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерения частот спект- . ральных линий, введены последовательно соединенные делитель излучения,установленный между источником микроволнового излучения и первой ячейкой, перестраиваемый резонатор ФабриПеро, детектор микроволнового излучения и третий синхронный детектор, опорный вход которого подключен к выходу генератора модулирующего напряжения, а выход — к второму входу ис1320723

Составитель В.Гончаров

Редактор Н..Слободяник Техред H.Глуп енко Корректор А.Ильин

Заказ 2653/47 Тираж 776

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 точника микроволнового излучения, а также последовательно соединенные источник когерентного оптического излучения, интерферометр Майкельсона, подвижное зеркало которого являетс подвижным зеркалом резонатора ФабриПеро, и фотоприемник, подключенный к третьему входу регистратора.