Способ определения длины волны спектральных линий

Способ определения длины волны спектральных линий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к спектральному анализу и может найти применение при проведении эмиссионных и атомно-абсорбционных измерений с использованием многоэлементных фотоприемников. Целью изобретения является повышение точности определения длины волны. Излучение источника с помощью спектрального устройства разлагают в спектр. Регистрируют спектральные линии многоэлементным фотоприемником. Находят расстояние между элементами фотоприемника с максимальными значениями сигналов, соответствующих максимальным значением интенсивностей реперной и определяемой спектральных линий. По среднему значению обратной линейной дисперсии спектрального устройства находят определяемую длину волны. Положение максимумов интенсивностей реперной и определяемой спектральных линий находят с помощью расчетных уравнений. 2 ил.

СО1ОЗ СОВБТСНИХ

СОЦИЛЛИСТИЧСжИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 46 11207/40 25 (22) 01,12.88 (46) 30.10.90. Бюп, Р 40 (72) Л.П. Демин и Ф.Ф. Султанбеков (53) 535.853 (088.8) (56) Нагибина И.И. и др. Фотографические и фотоэлектрические спектральные приборы и техника эмиссионной спектроскопии. Л.: 1981, с. 144-146.

Yair almi, R. Simpson. Self-scanned photodi.ode агray: à multichannal

spectrometr.ic deteсгаг. — Appl. 0pt., 1980, 19, 4 9, р. 1401-1-414, (4) СНОСОВ ОПРГДЕЛЕ11ИЛ ДЛИНЫ ВОЛНЫ

СПВКТ1 ЛЛЬН11Х 11ИШИЙ (57) Изобретение относится к спектральному анализу и может найти применение при проведении эмиссионных и атомно-абсорбционных измерений с исИзобретение относится к спектральному анализу и может быть использова но прН эмиссионных к атомно-абсорбци-. онных измерениях с применением многоэлементных фотоприемников.

Цель изобретенкя — повышение точности определения длины волны спектральных линий °

На фиг,1 схематиче<-ки изображено устройство для осуществления способа определения длины волны спектральных линии; на фиг.2 — участок многоэлементного фотоприемника с изображением

„„SU„, 16032ß пользованием многоэлементных фотоприемников. Целью изобретения является повышение точности определения длинь. волны. Излучение источника с помощью спектрального устройства разлагают и спектр. Регистрируют сп ектр ал ьные ли нии мног оэл е мент ным фотоприемником. Находят расстояние между элементами фотоприемника с максимальными значениями сигналов, соответствующих максимальным значениям интенсивностей реперной и определяемой спектральных линий. По среднему значепию оСратной линейной дисперсни спектрального устройства находят определяемую длину волны, Положение максимумов интенсиз;и стей реперной и определяемой спектральных линий находят с помощью расчетных уравнений

2 ил. величины сигналов, соответствующих инте нсив н остям р ел ер ной и опр еделя емой спектральных линий.

Устройство для осуществления способа содержит источник 1 излучения, входную щель 2, дифракпионнную решетку 3, многоэлементный фотоприемник 4, устройство 5 обработки информации и индикаторное устройство 6.

Способ осуществляют следующим образом.

Свет от источника 1 излучения через щель 2 направляется в решетку

1603202

4 при ЙЪЬ; (2. 1) (с + 2Ь -2d).1 =Х -а ° (1) 25

2 (с+Ь) а

Х = ° aN

Х =а(И+ш) --> а

И+в . 2 при Ь >d; а

1Д--Х +2 (2. 2) где а N (2.3) (2.4) b

N+m

3, разлагающую излучение в спектр, который регистрируется с помощью мно гоэлементного фотоприемника 4, распаложенного в фокальной плоскости опект- 5 рального прибора. Сигнал с фотоприемника 4 поступает на устройство 5 обработки информации (например, ЭВМ7.и отображается в виде номеров элемен- тов .фотоприемника 4 со своими величи- 1

10 нами сигналов на индикаторном устройстве 6 (например, цифропечатающем устройстве) .

Длину волны определяемой спектральной линии находят следующим образом:. определяют расстояние от начального элемента фотоприемника 4 до середины элемента фотоприемника 4 с максимальными значениями интенсивности 20 реперной и определяемой спектральных линий по формулам: ширина элемента фотоприемННКа 4; номер элемента фотоприемни- 30 ка 4 с максимальным значением сигнала реперной спект(с + 2а - 2Ь )

1 =Х +а

8+m kern 2(с + при d Ъ;

/ i (с + 2Ь вЂ” 2d ) k4-m 8+m 2(с +

4 f при b p d ; а

1 = Х + — при равенстве сигнаN m 1 2 лов двух соседних элементов определяемой спектральной

Ф линии где 11 — расстояние от начального ° элемента фотоприемника 4 до элемента фотоприемника, 50 регистрирующий максимальное значение интенсивности реперной спектральной линии;

Х вЂ” расстояние от начального

И элемента фотоприемника 4 до середины элемента фотоприемника 4 с максимальным значением интенсивности реперной спектральной линии; ральной линии (при равенстве сигналов двух соседних элементов ближний номер от начала фотоприемника 4);

N+m — номер элемента фотоприемника 4 с максимальным значением сигнала определяемой спектральной линии (при равенстве сигналов двух соседних элементов ближний номер от начала фотоприемника 4); определяют расстояния от начального элемента фотоприемника 4 до максимумов интенсивностей реперной и определяемой спектральных линий по следующим формулам:

1 =Х+а. с+ 2d-2b)2 (c+d) при равенстве величин сигналов двух соседних элементов ре.— перной спектральной линии; величина сигнала с N-го элемента фотоприемника 4

Э соответствующая максимальному значению интенсивности реперной спектральной линии; величина сигнала с (0+1)го элемента фотоприемника 4; величина сигнала с (N-1) †. го элемента фотоприемйика 4; расстояние от начального элемента фотоприемника 4 до элемента фотоприемника, регистрирующего максимальное значение интенсивности определяемой спектральной

1603 202 где. (3) ДХ вЂ” Ь а

dX — Ь--+

С а

bñ

Ь

ДХ

+ а

ДХ

+ а

ДХ

+ а

bX с0 сс сс сс с с с1 с с с средние величины освещенности элементов фотоприемника 4 с номерами

N-1,N и N+1 при аппроксимации контура спектральной линии ступенчатой функцией (4); сс с1с а а

b9 где -- а

Ъс =d

Ь =Ь-Ь

ДХ

Ьс а

Х вЂ” ЬХ сс

9 9

50 значения сигналов с частей элементов фотоприемника 4 при смещении симметричного контура на величину Х. линии;

Х, — расстояние от начального

И9а элемента фотоприемника .4 до середины элемента фотоприемника 4 с максимальным значением интенсивности оп> ределяемой спектральной линии;

I с — величина сигнала с (N+m)го элемента фотоприемника

4, соответствующая максимальному значению интенсивности определяемой спектральной линии;

d — величина сигнала с (N+m+1)го элемента фотоприемника

4;

Ъ вЂ” величина сигнала с (N+m-1)ro элемента фотоприемника 4; находят длину волны определяемой спектральной линии по формуле

7i„=9, + (1„, -1 ) p) Если считать аппаратную функцию . спектрального прибора симметричной то при совпадении максимума контура ф, — длина волны р еп ер н ой спектральной линии; — среднее значение обратной линейной дисперсии в выбранном участке длин волн.

Обоснуем формулы (2.1) — (2.4).

Аппроксимируем контур спектральной линии симметричной ступенчатой функ-1 цией Е(1) при условии Ь = dс(фиг .2):

Ь при (N+2) d (1 (N-1) а

15 f (1) = с при (И-1) а (1 Na

d при Ма а1 с (N+1)a (4)

Найдем зн..чения сигналов с (N-1)20 го N-го и (0+1)-ro элементов фотоприемника 4 при смещении максимума интенсивности спектральной линии на величину .Q Х середины элемента фотоприемника 4 с максимальным сигна-. лом:. при 5 X>0; d Ь

bX ) с — при d Xi0- b > d са

Ъ вЂ” при QX>0; d Ь

dX а

dX

7 и -- при bx(0 b) d с с — при ДХЖ; d ъ Ь

Дк а при bX(0; Ь ) d спектральной линии с серединой элемента фотоприемника 4 с максимальным

40 сигналом сигналы соседних элементов фотоприемника 4 равны. Исходя из это- го составляем систему уравнений и найдем величину смещения Д Х:

ДХ ДХ с =с-с — +Ь а

ДХ bX

d =d-d — +с

С С а

Если заменить d на Ь, найти из второго уравнения Ь, вычесть из второго уравнения четвертое и найти

h,X с обозначить — через у и прибавить

С 9 а третье уравнение к четвертому, под1603 202 фотоприемника и элементом фотоприемника, регистрирующим максимальное значение интенсивности реперной спектральной линии, измерение рас5 стояния 1„+,„между начальным элементом фотоприемника и элементом фотоприемника, регистрирующим максимальное значение определяемой спектральной

10 линии, и вычисление длины волны » определяемой спектральной линии по формуле » =, 4 (1 +,„- 1я), р, где ф — длина волны реперной спектральной линии; р — среднее значение обратной линейной дисперсии, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения длины волны, измеряют расстояния Х, и

Хи,,„от начального элемента фотопри-. емника до середины элемента фотоприемника, регистрирующего максимальное значение интенсивности р епер ной спектральной линии и максимальное значение интенсивности определяемой

25 спектральной линии соответственно, регистрируют величины с и с сигна-! лов с N-го и с (N+m)-ro элементов фотоприемника, соответствующие максимальному значению интенсивности реперной спектральной линии и максимальному значению интенсивности определяемой спектральной линии соот- ветственно, величины d и d сигналов с (N+1)-го и (N+m+1) -го элементов фотоприемника соответственно, 35 величины Ь и b сигналов с (N-1)-ro ! и (N+m-1) -го элементов фотоприемника, а расстояния 1 g и 1, находят из соотношений с-с Х =a — — — — =О

2(с + d) Зс+ с .а, ДХ,=а — — — — Фy

4с

Зс-с а

ДХ = а — — — - =—

4с 2 откуда следует, что

{ c+2d.-2Ь) - 4 (с+2Ь-2d) -

2 (с + Ь) 40 1 (с+26-2Ъ)—

2(c + d) при d > Ъ (45

1» = Х +а при Ъ d;t

1„= Х„+ с+2Ь-2d)—

2(с + Ь) 50

dJ ) ф t при о ЬЬ (с +2Ь -2d )- с

1qim= Хи щ- а — — — — — — г

2(с + 9) ставив в него полученные значения b и с, тб выражение принимает вид

d-Ъ Ь

+ и ==== + у 1-у откуда

{с + 2d - 2Ь)4

ЬХ = ໠— — ——

2 (c+d) ЧТобы определить действительное ,ДХ, подставим в полученную. формулу значения d = Ь (при этом 6X = О) и с,d Ь = О (при этом .ДХ = -):

2 с+с ас

hX =а-- — — -= — — ФО

2(с+й) с + d

2(с + d)

Аналогичным образом найдем Д Х йри Ь:2- d; Д Х (0 3

При отсчете координаты от начального элемента фотоприемника 4 расстояние до максимума интенсивности спектральной линии определякт по формуле (2.2) .

Способ позволяет уменьшить абсолютную погрешность определения длины волны спектральных линий более чем в 20 раз.

Формула изобр ет ения

Способ определения длины волны спектральных линий, включающий ре&истрацию реперных и определяемых спектральных линий многоэлементным фотоприемником, измерение расстоя ния 1 между начальным элементом. (с +2d -2Ь )И+И Й р 2 (СГ+ а при равенстве величин

2 интенсивностей реперной спектральной линии от двух соседних элементов фотоприемника;

1п

1603202 при b pd .

4Х

0 dX

Фиг. 8

Составитель С. Ивайов

Техред М;Дидык

Корректор С. ШевкУн

Редактор А. Orap

Тираж 427

Заказ 3377

Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

1 =Х + — при равенстве величин а

Ви» Я+» 2 интенсивностей определяемой спектральной линии от двух соседних элементов фотоприемника, 5 где а - ширина элемента фотоприемника.