Растровый спектрометр

13Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению,Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерений.На чертеже изображена схема растрового спектрометра,Спектрометр содержит осветительную систему 1, неподвижный входнойрастр 2, коллиматорный объектив 3,диспергирующую систему 4, фокусирующий объектив 5, приемную систему 6регистрирующую систему 7, матричныймногоэлементый фотоприемник 8, блок9 вычитания электрических сигналов,." который включает в.себя переключатель 10, усилитель 11 переменноготока и детектор 12.Входной растр 2 установлен в фокальной плоскости коллимарного объектива 3 и состоит из чередующихся прозрачных и непрозрачных элементов,распределенных по полю, например,в соответствии с распределением положительных и отрицательных единиц встроках и столбцах матрицы Адамара.Матричный многоэлементный фотоприемник 8 установлен в плоскости изображения входного растра 2, в частности в фокальной плоскости фокусирующего объектива 5. Элементы матричногофотоприемника 8 путем параллельногоподключения друг к другу скоммутированы в две группы в соответствии спрозрачными и непрозрачными элементами входного растра 2 и подключенык входам блока 9 вычитания электрических сигналов,в котором последовательно соединены переключатель 10электрических сигналов, усилитель 11переменного тока и детектор 12. Выход блока 9 вычитания электрическихсигналов соединен с регистрирующейсистемой 7.Поскольку в растровых спектрометрах количество прозрачных элементовв растрах практически всегда равноколичеству непрозрачных элементов,то и элементы матричного фотоприемника скоммутированы в две количественно одинаковые группы, а так каквсе элементы выполнены на одной подложке и при одинаковых технологических условиях, их шумовые характеристики и темновые токи усреднены иодинаковы для обеих групп.Спектрометр работает .следующим образом.Излучение от исследуемого объекта(не показан) осветительной системой 46953 21 направляется на входной растр 2.Пройдя прозрачные элементы растра 2,излучение попадает на коллиматорныйбобъектив 3 и параллельным пучкомпосылается на диспергирующую систему4, которая осуществляет пространственное разделение света по длинамволн. Паралллельные диспергированныепучки попадают на фокусирующий объектив 5 и собираются в его фокальнойплоскости, строя ряд смещенных относительно друг друга в направлениидисперсии монохроматических изображений входного растра 2. Сканированиеспектра осуществляется разворотомдиспергирующей системы 4. При этом. в каждый момент времени с матричнымфотоприемником 8 точно совпадаеттолько одно изображение входного растра 2, соответствующее некоторойдлине волны настройки Л,Элементы матричного фотоприемника8 преобразуют энергию излучения в25 электрический ток, причем фототокиотдельньгс элементов суммируются в со.ответствии с их подключением, т.е.на выходе матричного фотоприемникадействуют два фототока: 1 . - суммарный фототок от элементов фотоприемника 8, соответствующих прозрачным элеЗО.ментам входного растра, и 1 - сум"марный фототок от элементов фотоприемника 8 соответствующих непрозрачным элементам входного растра 2. ПриЗБ этом для длины волны А, фототок 1, == 0 (без учета темнового .тока, одинакового для обоих случаев).Фототоки 1, и 1 поступают навходы блока 9 вычитания электрических4 О сигналов., в котором осуществляетсяих преобразование в пульсирующийэлектрический сигнал с амплитудои3пропорциональной разности 1, - 1Е и требуемой частотой (до де 5 сятков килогерц),Пульсирующий сигнал далее усиливается и детектируется в блоках 11 и12 и поступает на регистрирующуюсистему 7 в виде постоянного элект 50 рического сигнала, пропорционального световому потоку Р, излученияс длиной волны 1 . Для других длинволн 11 изображения входного растрасмещены стносительно матричного фо 55 топриемника 8 элементы которого вы 91 9.рабатывают фототоки 1. и 1 , прифчем всегда 1. = 1 что обуславливается структурой входного растра 2,Поэтому в блоке 9 вычитания электри3 13469 ческих сигналов пульсирующие фототоки, соответствующие световым потокам Р с длинами волн . имеют ампли-:1 Этуду Т: - 1. = О, далее усиливаютсяБ и на регистрирующей системе 7 сигнала не дают. Таким образом, при сканировании спектра в каждый момент времени регистрируется только одна спектральная составляющая исследуемого излучения, соответствующая текущей длине волны настройкиРастровый спектрометр позволяет увеличить чувствительность и точность спектрометрических измерений путем исключения влиянйя частотного шума приемника излучения и устойчивости работы за счет того, что модуляция осуществляется беэ подвижных механических элементов. 20 1 г Составитель С. ИвановТехред 1.Ходанич Корректор А. ЗимокосоПодписное едактор НТупиц Тираж 775 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д.Заказ 5112/4 С венно-полиграфическое предприятие, гужгород, ул. Проектная, 4 роизв Формула изобретения Растровый спектрометр, содержащий оптически связанные и последовательно установленные осветительную систему, неподвижный входной растр, состоящий из чередующихся прозрачных и непрозрачных элементов, коллиматорный объектив, диспергирующую систему,фокусирующий объектив и приемную систему, снабженную фотоприемником, а.также регистрирующую систему, соединенную с приемной системой, о т л и "ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения чувствительности и точности измерений, фотоприемник приемнойсистемы выполнен в виде матричногомногоэлементного фотоприемника, приэтом приемная система дополнительносодержит блок вычитания электрическихсигналов, снабженный двумя входами,матричный многоэлементный фотоприемник установлен в плоскости изображения неподвижного входного растра,элементы матричного фотоприемникасоединены в две группы, соответствующие изображениям прозрачных и непрозрачных элементов неподвижноговходного растра и каждая из группсоединена с одним из входов блокавычитания электрических сигналов,а выход блока вычитания электрических сигналов соединен с выходом приемкой системы.