Спектрофотометр с электронной разверткой спектра

Спектрофотометр с электронной разверткой спектра

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

OnИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ю 735936 (6l ) Дополнительное к авт, с вид-ву»

{22) Заявлено 26, 12,77 (2! )2560860/18 25

{51) M. Кл. с присоединением заявки ¹

С 01 Т 3/42

Гооудорствеииый комитет

СССР (23) Приоритет ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 2505.80. Ьюллетень №19 (53) УЙ К 535.853 (088.8) Дата опубликования описания 20.05.80.

Е. А. Афанасьев, А. H Могилевский и В. А. Славный (72) Авторы изобретения

Ордена Ленина институт геохимии и аналитической химии им. В, И. Вернадского АН СССР (71) Заявитель (54) СПЕКТРОфотОМЕТР С ЭЛЕКтРОИНОЙ

РАЗВЕРТКОЙ .СПЕКТРА

Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению и может быть использовано для изучения быстропротекаюших процессов по оптическим спектрам поглощения.

Известны быстродействующие (скоростные) спектрофотометры, предназначенные для изучения кинетики различных реакций 1).

Наиболее близким техническим решением к изобретению является спектрофотометр с электронной разверткой спектра, содержащий бегущий источник света на электронно лучевой трубке, блок развертки, обращенный спектральный аппарат и приемно-регистрирующее устройство Я

В этом приборе в качестве источника света использована специальная электронно-лучевая трубка, люминесцентный экран которой расположен в фокальной плоскости обращенного спектрографа, В приемно-регистрирующем устройстве

=пектрофотометра применен фотоумно,житель, помещенный за входной щелью спектрографа, выполняющий в данной конструкции функции выходной щели.

При работе спектрофотометра светящаяся точка на люминесцентном экране

5 электронно-лучевой трубки периодически перемешается под воздействием сигнапа генератора развертки. Вследствие этого на фотоумножитель попадает излучение, длина .волны которого в каждый момент времени определяется положением светящейся точки на люминесцентном экране. Рабочая область спектра и быстродействие

15 спектрофотометра практически полностью определяется параметрами люминофора экрана, Однако спектрофотометр с бегущим @ источником света имеет ограниченное быстродействие и связанное с этим низкое спектральное разрешение при высоких скоростях развертки. Это обb» ясияется конечностью времени послесвечения люминофора экрана, вследствие чего светящаяся точка на пюминесцентном экране при больших скоростях развертки растягивается в полосу (в направлении развертки) и на фотоумножитель попадает уже не монахроматическое излучение, длина волны которого определяется положением светящейся точки на экране, а излучение участка спектра, ширина которого зависит от размера све- 10 тящейся полосы на люминесцентном экране.

Дпя сохранения достаточного спектрального разрешения в известном спектрофотометре приходится уменьшать скорость раз- 5 вертки до величин, при которых время про хождения электронным лучом участка экрана трубки, соответствующего одному элементу разрешения. спектра, равно (или меньше) времени послесвечения люминофора экрана. Кроме того, возникает сложность в подборе, люминофора (пюминофоров) для работы в необходимой области спектра, поскольку подбираемые люминофоры должны удовлетворять одновременно двум 25 требованиям - свечение в заданном спектральном интервале и малое время послесвечения.

Белью изобретения является повышение быСтродействия спектрофотометра с бе- ЗО гущим источником света, выполненным электронно-лучевой трубке.

Это достигается тем, что приемно-регистрирующее устройство содержит передающую телевизионную трубку с одно- ЗБ строчной разверткой в направлении, пер-, пендикулярном к направлению дисперсии спектрального аппарата, а направление развертки электронно-лучевой трубки источника света образует с направлением дисперсии спектрального аппарата угол, отличный от нуля.

Указанный угол целесообразно выбирать равным

О = смгc&i>3 —, (1) 45

Ю где h — длина развертки передающей телевизионной трубки (в перес« чете на ее фотокатод) — проекция длины развертки электронно лучевой трубки в плоскости фотокатода передающей телевизионной трубки.

Выбор угла между направлением развертки электрЬнно -лучевой трубки и направлением дисперсии спектрального аппарата по соотношению (1) позволяет максимально использовать разрешение передающей телевизионной трубки.

6 4

В качестве передающей телевизионной трубки целесообразно использовать. диссектор с круглой или квадратной формой вырезываюшего отверстня в аноде.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого спектрофотометра; на фиг. 2 — схематическое расположение оптических спектров на фотокатоде передающей телевизионной трубки и направления разверток электронно-лучевой и передающей трубок.

Спектрофотометр содержит обращенный спектральный аппарат 1 с диспергирующим элементом (например, призмой) 2 и коплиматорным 3 и камерным 4 объективами.3а камерным объективом 4 расположена кювета 5 с исследуемым веществом, в за ней — диссектор 6, имеющий круглую или квадратную форму вырезываюшего отверстия в аноде.

В фокальной плоскости спектрального аппарата 1 помещен пюминесцентный экран электронно-лучевой трубки 7.

Отклоняющие системы (например, отклоняющие пластины) электронно-лучевой трубки 7 и диссектора 6 подключены к общему генератору развертки 8. К ксалекторному электроду диссектора 6 подключено регистрирующее устройство 9> в качестве которого может использоваться, в частности, осциллограф.

На фиг. 2 приведены начальное 10, промежуточное 11 и конечное 12 положения оптических спектров на фотокатоде диссектора 6, а также траектория

13 движения центра оптического спектра, определяемая движением светящейся точки на пюминесцентном экрвне электронно лучевой трубки 7. Траектория 13 образует угол 14 с направле- . нием дисперсии спектрального аппаоата совпадающим с направп ени ем оптич вских спектров. Стрелкой 15 показана траектория развертки диссектора 6. Угол 14 соответствует углу с, а длины траекторий 13 и 15 — длинам Р и h в соотношении (1).

Устройство работает следующим образом.

При включении генератора развертки

8 светящаяся точка на пюминесцентном экране электронно-лучевой трубки 7, являющаяся источником излучения с непрерывным спектром, перемещается по экрану трубки 7 под углом 14 к направлению дисперсии спектрального аппарата 1. Излучение светящейся точ"35936 6 максимальный выигрыш в быстродействии предложенного спектрофотометра по сравнению с известным равен числу эле-. а6. ментов разрешения в спектре, т.е. практически равен отношению диаметра рабочего поля фотокатода диссектора к диаметру вырезываюшего отверстия. Для серийных диссекторов, имеющих рабочий диаметр фотокатода порядка 20 мм и

1О диаметр вырезываюшего отверстия не более 0,1 мм, выигрыш в быстродейст. вии составит не менее 200 раз. т- В режимах, .характеризующихся одинаковым быстродействием с известным спектрофотометром, преимушеством предложенного спектрофотометра является возможность применения более инерционв- ных люминофоров, что облегчает создание необходимых источников света на электронролучевых трубках.

2. Спектрофотометр по п. 1, о т л ич а ю ш и и с я тем, что приемно-регистрирующее устройство содержит диссектор. ки на экране трубки 7 разлагается в спектр призмой 2 и отображается колли маторным 3 и камерным 4 объективами через кювету 5 на фотокатод диссектор

Вследствие движения светящейся точ ки на экране электроннопучевой трубки

7 оптический спектр перемешается на фотокатоде диссектора 6 из начального положения 10 (фиг. 2) в положение ll и далее - в конечное положение 12 по траектории 13.

Оптическая картина на фотокатоде диссектора 6 превращается {в соответс вии с принципом работы диссектора) в ее электронное изображение, которое при работе генератора развертки 8 перемешается относительно вырезываюшего отверстия в аноде диссектора 6 в напра лении 15, перпендикулярном к направлению дисперсии спектрального аппарата

1. Так как развертка электронно-лучевой трубки 7 и развертка диссектора 6 осушествляетсяот одного генератора развертки 8, то при одновременном переме-25 шенин оптического спектра íà фотокатоде диссектора по траектории 13 и электронного изображения этого спектра в направлении 15 выходной ток диссектора 6 изменяется во времени в соответст30 вии с изменениями интенсивности спектра по длинам волн. Тем самым осуществляется электронная развертка спектра»

Спектральное разрешение предла"аемого спектрофотометра ограничивается

35 только соотношением между длиной спектра на фотокатоде диссектора и диаметром вырезываюшего отверстия в аноде диссектора. Разрешение не зависит от,времени послесвечения люминофора электронно-лучевой трубки 7, поскольку излучение соседних спектральных интервалов, обусловленное послесвечением, не пропускается вырезываюшим отверстием диссектора. Независимость разрешения спектрофотометра от времени после свечения люминофора позволяет повысить быстродействие спектрофотометра, т.е. уменьшить длительность развертки.

Для однократной развертки выигрыш в быстродействии практически неограничен. Для периодической развертки, при которой спектрофотометры с электронной разверткой имеют ряд существенных преимуществ по сравнению со спектрофотометрами с механической разверткой, время послесвечения должно быть меньше периода развертки. С учетом этого

Формула изобретения

1. Спектрофотометр с электронной разверткой спектра, содержащий "бегущий источник света на электронно-лучевой трубке, блок развертки, обращенный спектральный аппарат и приемно-регистрирующее устройство, о т.л и ч а юш и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия, приемно-регистрирующее устройство содержит передающую телевизионную трубку с однострочной разверткой установленную так, что развертка осуществляется в направлении перпендикулярном к направлению дисперсии спектрального аппарата, а направле- ние развертки, электронно-лучевой трубки источника света образует с направлением дисперсии спектрального аппарате угол, отличный от нуля, вчастности угол где 1 -" длина развертки на фотокатаде передающей телевизионной трубки, проекция длины развертки электронно-лучевой трубки в плоскости фотокатода передающей телевизионной трубки.

7 735936 8

Источники информации, ческая промышленность 1967, Мя 2, принятые во внимание при экспертизе с. 55-62.

1. Дмитриевский О. Q. Скоростная 2. Патент США % 3561872, спектрометрия. Обзор, Оптико-механи- KJI 356-83, опублик. 1971 (прототип).

3 12

Составитель A. Качанов

Редактор Л. Народная Техред Ж. Кастеаевич Корректор М. Пожо

Заказ 2413/33 Тираж 713 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

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

Филиал ПГП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4