Способ контроля стабильности спектральной чувствительности спектрометра

Способ контроля стабильности спектральной чувствительности спектрометра

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: для контроля стабильности спектральных параметров, фотометрических приборов. Сущность предварительно определяют начальную спектральную чувствительность спектрометра , измеряют сигналы спектрометра, пропорциональные спектральному потоку от источника излучения, без дополнительного источника излучения и через него, спектральным потокам от вспомогательного источника, ориентированного вдоль оптической оси спектрометра в двух противоположных направлениях, а также измеряют начальный коэффициент пропускания одной из двух групп оптических элементов вспомогательного источника, и судят о стабильности спектральной чувствительности спектрометра с учетом приведенной зависимости , при этом в качестве вспомогательного источника излучения используют газоразрядный источник проходного типа с группами оптических элементов, симметричными относительно зоны газового разряда источника. 4 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (54)5 G 01 J 3/22

ГОСУДАРСТВЕ Н Ю Е ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Р (21) 4929277/25 (22) 19.04.91 (46) 07.08.93. Бюл. М 29 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт оптико-физических измерений (72) В.И.Квочка, А.В.Макулькин и О.IO.Мороэов (56) М.Huber et al. Absolute, extremeultraviolet, solar Irrachance monitor (AESSIM). Advancesln Space research, 1988, ч.8, N 7, р.81 — 84.

М.Уап Hoosier. Absolute UV irradiance

calibration of solar UV spectral irradiance

monitor (SUSlM) instruments.$Р!Е seminar

proceedings,1988, v.932, р.291-296. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СТАБИЛЬНОСТИ

СПЕКТРАЛЬНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

СПЕКТРОМЕТРА (57) Использование: для контроля стабильности спектральных параметров, фотометрических приборов. Сущность .

Изобретение относится к технической физике в части создания способов контроля стабильности спектральных параметров фотометрических приборов, а именно спектральной чувствительности спектрометра,и может быть использовано в метрологйческих комплексах, содержащих спектрометры, измеряющие потоки излучения светящихся объектов, таких как солнце, звезды, высокотемпературная плазма, получаемая в земных условиях для исследования стабильности этих потоков во времени, в тех случаях, когда окружающая среда или само излучение укаэанных объектов приводят к изменению спектральной чувствитель„„5U„, l832180 А1 предварительно определяют начальную спектральную чувствительность спектрометра, измеряют сигналы спектрометра, пропорциональные спектральному потоку от источника излучения, беэ дополнительного источника излучения и через него, спектральным потокам от вспомогательного источника, ориентированного вдоль оптической оси спектрометра в двух противоположных направлениях, а также измеряют начальный коэффициент пропускания одной из двух групп оптических элементов вспомогательного источника, и судят о стабильности спектральной чувствительности спектрометра с учетом приведенной зависимости, при этом в качестве вспомогательного источника излучения используют гаэоразрядный источник проходного типа с группами оптических элементов, симметричными относительно зоны газового разряда источника. 4 ил.

l$ ности спектрометра в течение длительного срока эксплуатации.

Цель изобретения — повышение точности контроля временной стабильности спек. тральной чувствительности спектраметра в условиях, негативно влияющих на его чувствительность.

На фиг.1 представлено устройство для реализации способа в режиме измерения спектрометром сигнала I>, прямо пропорционального рабочему потоку; на фиг.2 представлено устройство для реализации способа в режиме измерения сигнала

12, прямо пропорционального потоку вспо1832180

1 гЛ.1 Л 2 — Л вЂ” а

1 1з (6) начальное значение которого определяют тем же способом, что и для К1 в период определения начальной спектральной чувствительности Sp спектрометра, испольЛ эуя в качестве рабочего потока излучения поток излучения от эталонного источника

Ео, получая соотношение, подобное (3), и

Л устанавливая таким образом начальное соответствие между сигналом Ip измеренl ным приемником 7 в процессе калибровки спектрометра, и спектральным потоком излУчениЯ Fpgox вспомогательного источни Л ка2:

log = So К FoMcTA, (7) а для суждения о временной стабильности спектральной чувствительности спектрометра 3 в требуемый момент времени с начала его эксплуатации сравнивают текущее значение сигнала 1 (см, управление 3) измеренное приемником 7, с его первоначально измеренным тем же приемником значением 1я (см. уравнение 7):

Л кЛ sЛ

Ь Ki 01 (8) а само указанное суждение о временной стабильности спектральной чувствительности S спектрометра 3 производят исходя

Л из уравнения (8), по зависимости: источника 1 (см,фиг,4) и приемником 7 измеряют сигнал 14 спектрометра:

Л

Л SË. К Л, КгЛ. ЕЛ (5) затем поворачивают вспомогательный источник на 180 вокруг оси, перпендикулярной плоскости чертежа и проходящей через центр зоны газового разряда С, приводят вспомогательный источник в первоначальное положение, показанное на фиг,1, и оставляют его в таком положении до следующего цикла контроля временной стабильности спектральной чувствительности спектрометра 3, после чего определяют текущую спектральную чувствительность S спектрометра, для этого в качестве промежуточного этапа ее определения из уравнений (2) — (5) находят текущее значение коэффициента пропускания К1 торцевого окна 11 и линзы 9:

Л,КЛ 1Л, Л, Л2

1о 14 (9) Примеры реализации способа.

На предприятии заявителя проведена теоретическая и экспериментальная проработка предложенного способа со следующей аппаратурной реализацией: спектрометр, содержащий: — дифракционную решетку с 1200 штрихов/мм радиусом кривизны 0,5 м с отражающей поверхностью из алюминия с защитным покрытием из М9Ег; — приемник излучения с окном из MgFz и катодом из RuTe; — электрометр типа ИТН-7 для регистрации сигнала от приемника; — параболическое фокусирующее зеркало, выполненное из карбида кремния с фо кусным расстоянием 0,5 м диаметром 100 мм;

5 Л, Л например а . как. Л вЂ” — — 100 .

So

За счет того, что в способе для контроля временной стабильности спектральной чувствительности спектрометра 3 используется вспомогательный гаэоразрядный источник 2 проходного типа, имеется возможность во время очередного цикла контроля спектральной чувствительности спектрометра 3 каждый раз заново точно учитывать относительное изменение спектрального потока вспомогательного источника 2 путем измерения текущего значения спектрального коэффициента пропускания оптических элементов источника 2, предварительно измерив начальное значение К этого коэффициента, используя для этого сам спектрометр при измерении им сигналов 1 . 14, пропорциональных потоку от

Л Л источника 1, и сигналов 1г, lз, пропорциональных потоку от вспомогательного источника 2, для последующей коррекции спектральной чувствительности спектрометра 3, что позволяет избежать влияния оптических элементов (окон, линз, дифракционных решеток), изменяющих свои оптические свойства, на процедуру контроля временной стабильности спектральной чув35 ствительности, осуществлять укаэанный контроль практически непрерывно и тем самым резко повысить точность этого контроля при работе спектрометра в условиях, негативно влияющих на его чувствитель40 ность.

1832180 — механизмы перемещения дифракционной решетки, зеркала, разработки заявителя.

Вспомогательный источник содержит: — линзы из MgFz диаметром 100 мм и средним фокусным расстоянием 200 мм разработки заявителя; — колбу из кварца диаметром 30 мм с вмонтированными в нее электродами диаметром 3 мм и приклеенными к ее торцам окнами из MgFz толщиной 1 мм диаметром

30 мм разработки заявителя, — механизмы перемещения и вращения колбы и линз разработки заявителя.

Давление P дейтерия внутри колбы выбрано равным 0,1-5 тор, расстояние между электродами 3 — 5 мм, величина разрядного тока 50-250 мА, что является оптимальным для гаэоразрядных источников такого типа.

Так как основным фактором, влияющим на стабильность потока излучения вспомогательного источника 2 Fpgpy служит давЛ ление газа внутри кварцевой колбы источника, то учитывая его возможное изменение, например, в результате поглощения дейтерия материалом стенок колбы или электродов источника 2, давление P контролируют (устройство контроля на фиг.1-4 не показано) с помощью расположенного в специальном объеме, соединенном с объемом кварцевой колбы источника, порошка из гидрида урана ОНз, нагретого до требуемой температуры Т и способного при этой температуре поддерживать требуемое равновесное давление P дейтерия внутри колбы в течение всего срока эксплуатации вспомогательного источника, или с помощью радиоиэотопного манометра, расположенного внутри колбы вспомогательного источника 2, позволяющего корректировать поток излучения Еоист разрядным током с

Л учетом линейной зависимости потоков от давления и тока дугового разряда в дейтерии в диапазоне давлений 0,1-5 тор и токов

5-250 мА.

Сопоставительный анализ известного и заявленного способов показал, что точность долговременного контроля временной стабильности спектральной чувствительности не менее чем в 10 раз больше, чем по прототипу, из-за того, что исключено влияние изменяющихся оптических свойств оптических элементов, например, окон вспомогательного источника и дифракционной решетки спектрометра, и возможностью осуществления непрерывного контроля чувствительности.

Экономический эффект от использования предложения на момент подачи заявки

55 подсчитать не представляется возможным из-эа отсутствия утвержденных в установленном порядке исходных данных для подсчета фактического экономического эффекта.

Формула изобретения

Способ контроля стабильности спектральной чувствительности спектрометра, включающий предварительную калибровку спектрометра путем определения его начальной спектральной чувствительности

Я,, введение во входную апертуру калибЛ рованного спектрометра потока излучения и измерение сигнала I> спектрометра, перекрытие указанного потока и дополнительное введение излучения вспомогательного газоразрядного источника, установленного перед входной апертурой спектрометра, собственная оптическая ось которого совпадает с оптической осью спектрометра, и измерение сигнала 1 спектрометра, и по измеренным сигналам судят о стабильности спектральной чувствительности спектрометра, отличающийся тем, что. с целью повышения точности контроля при работе спектрометра в условиях, влияющих на его чувствительность, в качестве вспомогательного источника излучения используют источник проходного типа с расположенными симметрично относительно зоны газового разряда источника двумя одинаковыми группами оптических элементов для вывода и формирования потоков излучения вспомогательного источника, противоположных по направлению и с начальным коэффициентом пропускания К одной из укаэанных групп оптических элементов, при этом в процессе калибровки спектрометра неправляют поток вспомогательного источника через указанную группу оптических элементов с начальным значением К коэффициента пропускания во входную апертуру спектрометра при начальной его спектральной чувствительности и определяют начальное значение Ip сигнала спектрометра, а при измерении сигнала !2 спектрометра размещают эту группу оптических элементов вспомогательного источника перед входной апертурой спектрометра, затем поворачивают вспомогательный источник на

180 и измеряют сигнал l3 спектрометра, после чего вновь вводят в спектрометр через обе группы оптических элементов вспомогательного источника излучения поток от дополнительного источника излучения и иэ10

1832180 меряют сигнал 14 спектрометра и судят о стабильности спектральной чувствительности S спектрометра по зависимости

Составитель В.Квочка

Техред M,Ìoðlåíòàë

Корректор И.Шмакова

Редактор

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

Заказ 2607 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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