Интерференционный спектрометр

Интерференционный спектрометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских социалистическими

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii>763676 (6l ) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 04.09.78 (21) 2661648/18-25 с присоединением заявки .%— (23) Приоритет (53)M. Кл.

Q 01 В 9/02

Я 01 3 3/26

1Ъаударствеииый комитет (53) УДК 535.411 (088.8) оо делам иэобретеиий. н открытий Опубликовано 15.09.80. Бюллетень J% 34

Дата опубликования описания 20.09.80

Ю. А. Бушев, М. А. Гершун, В. Н. Котылев и Ю. Д. Пушкин (72) Авторы изобретения (71..) Заявитель (54) ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ СПЕКТРОМЕТР

Изобретение относится к технической физике, к интерференционным спектральным приборам, и может быль использовано, например, для количественного спектрального анализа малых примесей атмосферы Земли.

Известен интерференционный спектрометр, содержащий проектирующую оптику, светоделительные элементы, дифракционные решетки и.зеркала (1).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является интерференционто ный cFIGKTpoMOTp для регистрации первой производной спектральной плотности исследуемого излучения по длине волны. Основа спектрометра — интерферометр по обратно-круговой схеме, содержащий проектирующую оптику, ингерференционную часть с дифракционными решетками, средство для модуляции светового . потока, фотоприемник с регистрирующей системой (2т.

Недостаток его состоит в том, что в данном приборе можно определить только относительные интенсивности отдельных линий спектра, а не их абсолютные значения, что снижает

2 ценность абсорбцнонного количественного спект рального анализа объектов.

Цель изобретения — повышение точности абсорбционного количественного спектрального анализа.

Это достигается тем, что в известном интерференционном снектрометре в параллельном пучке лучей между -проектирующей оптикой и интерференционной частью дополнительно установлена плоскопараллельная стеклянная пластина.

На фиг. 1 представлена общая оптическая схема конкретного варианта предлагаемого интерференционного спектрометра (оптические элементы размещены в одной плоскости); на фиг. 2 — графики.

Входной и выходной объективы 1 и 2 установлены симметрично относительно светоделителя 3, причем входная и выходная диафрагмы 485 находятся в их фокальныхплоскостях, соответственно в передней и задней.

Дифракиионные решетки 6, 7.расположены по обе стороны светоделителя. Плоское зеркало 8 установлено касательно к полуокруж763676

10 (5) где (А)/рп

r ь() К(71=- d а+С (2) ности, центр которой делит пополам расстояние между центрами решеток, а радиус равен поло вине этого расстояния. Решетки снабжены осями поворота, параллельными их штрихам и . служащими для сканирования спектра; Зеркало снабжено вертикальной осью поворота и устройством 9, служащим для модуляции светового потока и обеспечивающим колебание зеркала вокруг указанной оси с амплитудой, соответствующей сканированию спектра на доли разрешаемого спектрального . интервала. В качестве подобного устройства может быть применена пьезокерамика или электромагнит.

Перед входной диафрагмой 4 установлены источники сплошного спектра 10, объективы

11, 12 и кювета с исследуемым веществом

13. На выходе прибора установлены конденсор 14 и фотоприемник 15 с регистрирующей системой. Между объективом 1 и интерференционной частью спектрометра в параллельном пучке лучей. установлена плоскопарал; лельная стеклянная .пластина 16.

Объективами 11 и 12 изображение источника света проектируется на входную диафрагму

4. Далее световой поток проходит через объектив 1 и параллельным пучком стеклянную пластину 16, падает на светоделитель 3 и делится на два интерферирующих между собой пучка.

Пучок, прошедший светоделитель 3, отражается от решетки 7, зеркала 8, решетки 6 и проходит светоделитель 3. Другой световой пучок, отразившийся от светоделителя 3, отражается от решетки 6, зеркала 8, решетки 7, отражается от светоделителя 3 и пространственно совмещается с первым пучком. Далее весь световой пучок объективом 2 фокусируется в плоскость диафрагмы 5 и конденсором 14 направляется на фотоприемник 15.

Зарегистрированная в данном приборе спектрограмма S j 3) пропорциональна первой производной спектральной плотности светового потока, падающего на спектрометр, по длине волны 7L, 5

При регистрации спектров поглощения исследуемых веществ, например газов, кювета с веществом помещается между источником сплошного спектра с постоянной спектральной яркостью Вр и спектрометром. В этом случае S (A) пропорциональна производной

50 коэффициента пропускания вещества А,(э;1 или коэффициента поглощения:

Ч(А) = 1 — A(3l) . (1)

Значение К (й) может быть определено ин тегрированием по длине волны функции

4

Для определения значения постоянных m и с необходима дополнительная информация оК (Ъ), не получаемая непосредственно из регистрограммы.

Анализ. спектрограммы позволяет определить участки спектра, на которых поглощения света нет (отсутствуют спектральные

I линии). С учетом этой информации К(М.) представляется в виде: и 1

К (Я) = — э (И d A. (3) о

Но так как значение постоянной m не определено, то К(Я) известно с точностью до посто-. янного множителя.

При последовательно установленных кювете 13 с исследуемым веществом и плоскопараллельной пластины суммарный коэффициент пропускания А . (я) равен произведению коэффициентов пропускания, кюветы 13 с исследуемым веществом А f il) и плоскопараллельной пластины 16 — Т (Я) А (М =Д f4т!a) (4) Коэффициейт пропускания плоскопараллельной пластины толщиной t из стекла с показателем преломления h, устацовленной в параллельном пучке лучей, равен:

Т=1-Гь п 2(2 л )т Л

-n 1

Е=(f — коэффиииенэ отражения евееа

4 на границе стекло-воздух.

На графике 1 фиг. 2 приведена зависимость

Т (Я.), Зарегистрированная,. спектрограмма

S (х) приведена на графике 2 фиг. 2.

Амплитуда спектрограммы S на участке спектра, где нет поглощения, равна:

Отсюда измерением S íà спектрограмме определяется постоянный коэффициент m.Çíàÿ коэффициент m, значение К fk). исследуемого вещества определяется однозначно по формуле:

ЕЫьГ 3 saba)d a

mfa} — (7) т(а) Таким образом, установка плоскопараллелы, ной стеклянной пластины в параллельном пучке лучей позволяет определить абсолютные. значения коэффициента поглощения (пропускания} исследуемого вещества и существенно повысить точность абсорбционного количественного спектрального анализа.

Проведенное экспериментальное исследование макета ннтерференционного спектрометра показало эффективность применения данного прибора для определения параметров отдельных линий в полосе 2 метана (16 мкм).

Формула изобретения

Иитерференционный спектрометр по обратнокруговой схеме, содержаший проектируюшую оптику, интерференционную часть с дифракционными решетками, средство дпя модуля763676 6 цин светового потока, фотоприемник с регистрирующей системой, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности абсорб ционного количественного спектрального анализа в параллельном пучке лучей между проектнруюшей оптикой и интерференционной частью, дополнительно установлена плоскопарал, чельная стеклянная пластинка.

Источники информации, iO принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР л". 127053, кл. G 01 В 9/02, 1959.

2. Тезисы докладов III Всесоюзного симпозиума по молекулярной спектроскопии высо15 кого и сверхвысокого разрешения. Томск, 1976, с. 57. (прототип).

763676

6Л

Составитель Н. Бастанова

Техред А. Ач Корректор М. Вигула

Редактор Г. Нечаева

Заказ 6267/34

Тираж 801 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб.; д. 4/5

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