Микроволновый спектрометр

Микроволновый спектрометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1>932378 (Я ф 4

/I= -. (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 20. 06.80 (21) 2944572/18-09 с присоединением заявки N9 (23) Приоритет

Опубликовано 3005.82. Бюллетень М9 20

Дата опубликования описания 30. 05. 82 (S1) М. Кп.

G 01 N 22/00

„"осударственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК621. 317 (088. 8) (72) Авторы изобретения

А. Ф. Крупнов и N. Ю. Третьяков

Институт прикладной физики АН СССР (71) Заявитель (54) МИКРОВОЛНОВЬИ СПЕКТРОИЕТР

Изобретение относится к технике радиоиэмерений.

Известен микроволновый спектрометр, содержащий источник когерейтного сверхвысокочастотного излучения, ячейку для исследуемого газа, разделенную на две камеры перегородкой, перпендикулярной к торцовым стенкам ячейки, и приемник излучения, при этом источник когерентного сверхвысокочастотного излучения размещен напротив первой камеры, а приемник излучения — напротив второй камеры (1).

Однако известный микроволновый спектрометр не обеспечивает высокую чувствительность.

11ель изобретения - повышение чувствительности. для достижения цели в устройстве источник когерентного сверхвысокочастотного излучения и приемник излучения установлены перед одной и той же торцовой стенкой ячейки, а перегородка образована пластинами шириной Q4, расположенными в плос" кости, параллельной продольной оси ячейки, при этом расстояние М ждду пластинами составляет 3/4, где Рдлина волны когерентного сверхвысокочастотного излучения.

На чертеже приведена структурная схема микроволнового спектрометра.

Микроволновый спектрометр содержит источник 1 когерентного сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения, ячейку 2 для исследуемого газа, разделенную на две камеры 3 и 4 перегородкой 5, перпендикулярной к торцовым стенкам ячейки 2, и приемник

6 излучения, при этом источник 1 когерентного СВЧ излучения размещен напротив камеры 3, а приемник

6 излучения напротив камеры 4, источник 1 когерентного СВЧ излучения и приемник 6 излучения установлены перед одной и той же торцовой стенкой ячейки 2, перегородка 5 образована пластинами шириной Л/4, расположенными в плоскости, параллельной продольной оси ячейки 2, а расстояние между пластинами составляет Л/4.

Микроволновый спектрометр работает следующим образом.

Формируемое источником 1 СВЧ излучение проходит через камеру 3 ячейки 2. В результате взаимодействия с

СВЧ излучением молекулы газа воэбуж932378

10 l5

Формул а и з обретен и я

-25 микроволновый спектрометр, содержащий источник когерентного сверхвы45

Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Заказ 3773/63

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 даются, что приводит к возникнове нию спонтанного когерентного излучения молекул., причем в камере 3 по направлению распространения СВЧ излучения от источника 1. При частоте СВЧ излучения источника 1, соответствующей центру исследуемой спектральной линии, возбуждаются молекулы, у которых отсутствует продольная относительно оси ячейки 2 составляющая скорости. За счет теплового движения возбужденные молекулы через перегородку 5 поступают в камеру 4 ячейки 2, при этом в камере 4 формируется пространственная периодическая структура из слоев возбужденных молекул. Сформированные,перегородкой 5 слои из этих возбужденных молекул имеют ширину Я/4 и располагаются параллельно друг другу на расстоянии /4,. Такая структура приводит к тому, что суммарное излучение молекул в камере 4 распрост раняется как в направлении распространения излучения источника 1, так и в противоположном ему направлении - в сторону приемника 6....Слои возбужден ных молекул расположены строго перпен дикулярно продольной оси ячейки 2, при этом все молекулы каждого слоя излучают в фазе в направлении к приемнику б и регистрируемая приемником б интенсивность суммарного излучения всех слоев молекул имеет максимальную величину.

Если частота излучения возбуждающего источника 1 отлична от центральной частоты линии, то возбуждаются молекулы, имеющие определенную продольную относительно оси ячейки 2 составляющую скорости. При этом вследствие распределения молекул по поперечным скоростям образовывается бесконечное число косых структур, суммарное излучение от которых имеет меньшую интенсивность, ч=м излучение. от молекул, у которых отсутствует продольная относительно оси ячейки 2 составляющая скорости. Это обусловлено тем, что молекулы из малой области в камере 3 переносятся во всевозможные точки камеры 4, периодической структуры в камере 4 уже ие создается, и в результате усреднения по но1 перечным скоростям интенсивность резко убывает с увеличением расстройки.

Вследствие этого ширина линии получается в А/4 раз уже допплеровской, Ь- длина ячейки 2. В результате приемник б осуществляет регистрацию спектральных линий с высокой разрешающей способностью.

В отличие от известного, где приемник принимает излучение, прошедшее не только область возбужденных молекул, но и всю остальную часть ячейки, заполненную невозбужденными молекулами, и поэтому более или менее поглощенное ими, в предлагаемом микроволновом спектрометре отсутствует паразитное поглощение газов когерентного спонтанного излучения молекул перед приемником, что приводит к повышению чувствительности микроволнового спектрометра при сохранении высокой разрешающей способности, .присущей известному. сокочастотного излучения, ячейку для исследуемого газа, разделенную на две

30 камеры перегородкой, перпендикулярной к торцовым стенкам ячейки, и приемник излучения, при этом источник когерентного сверхвысокочастотного излучения размещен напротив первой

Э5 камеры, а пр1лемник излучения - напротив второй камеры, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения чувствительности, источник когерентного сверхвысокочастотного излу40 чения,и,.приемник излучения установлены перед одной и той же торцовой стенкой ячейки, а перегородка Ьбразова. на пластинами шириной А//4, расположенными s плоскости, параллельной продольной оси ячейки, при этом расстояние между пластинами составляет

3/4, где 3.- длина волны когерентного сверхвысокочастотного излучения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вестник AH СССР, 1978, М 7, с. 27-28 (прототип). б e. Ф