Способ спектрометрии оптического излучения

.ТЕ 1 тТ;. Г,.бкбдкот ОП ИСАН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пц 45878 Союз Советских Соцналистнческих Реслублнн(32) Приоритет Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений бликовано 30.01.75. Бюллетень4(088,8) рытнн Дата опубликования описания 06.03.7 2) Авторы изобретент илесов, В, И Лона вн(71) Заявитель ена Тр тет им. ого Красного ЗнамА. Жданова СОВ СПЕКТРОМЕТРИИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧ(54) Ь - энерг как миниму ше массы эмоментов к энергия ион тической эн небречь. П фотоиониза(2) ч ПИ+ Евп Потенциал ионизации (ПИ) - величина постоянная, следовательно, каждой группе фотонов с фиксированием энергией (Ъ) будет соответствовать группа фотоэлектронов с кинетической энергией (Екнул).Данное рассмотрение строго справедливо для любых энергий фотонов, начиная от первого потенциала ионизации используемых атомов до потенциала образования возбужденного положительного иона. При больших энергиях фотонов часть избыточной над первым потенциалом ионизации энергии фотона будет расходоваться на возбуждение иона. При этом каждая группа фотонов с одинаковой энерги. ей в энергетическом спектре фотоэлектронов приведет к появлению двух или большего чи сла групп электронов с энергиями (Ек,л) и (Етэл - Е ион), где Е, - энергия возбуждения иона, Наиболее широкая область одноия +) градский ордена Ленина и государственный унив Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению.Известен способ спектрометрии оптического излучения, заключающийся в том, что интегральное излучение диспергируется спектраль ным прибором (монохроматором), а затем производится детектирование отдельных монохроматических пучков излучения.С целью упрощения и удешевления спектральных работ приборов, предназначенных 10 для получения оптических спектров, в предлагаемом способе оптический спектр получается без применения монохроматора; спектральный состав излучения определяют по кинематическим энергиям фотоэлектронов, генерируемых 15 при фотоионизациии.На фиг. 1 приведена принципиальная схема получения спектра излучения лампы тлеющего разряда; на фиг. 2 - энергетический спектр электронов. 20Элементарный акт фотоионизации атома (А) фотоном с фиксированной энергией (Ъ) представляется уравнением:л+ ион+25 где ПИ - первый потенциал иониза тома (А), Е" - кинетическая энергия оэлектрона, Ек, - кинетическая энер бразующегося положительного иона (А ия фотона, Так как масса ионов, м, на три порядка величины больлектронов, то, в силу сохранения оличества движения, кинетическая а намного порядков меньше кинеергии электронов и ею можно прери этом энергетическое уравнение ции атома запишется в виде:458718 Фиг 1 3значного соответствия оптического и фотоэлектронного спектров может осуществляться при использовании в качестве фотоионизирующего газа паров щелочных металлов. Например, при наполнении камеры парами цезия, который имеет первый потенциал ионизации 3,893 экв и энергию первого возбужденного уровня иона порядка 13,35 эв, область однозначного соответствия спектров будет ограниочена длинами волн 3200 - 930 А. Для других участков спектра могут быть использованы другие атомарные газы. Например, в далекой вакуумной ультрафиолетовой области спектра могут использоваться инертные газы (гелия в области короче 500 А, неон - короче 600 А,оаргон - короче 800 А, ксенон - корочео1000 А). За исключением гелия, основные состояния ионов инертных газов за счет спин- орбитального взаимодействия являются дуплетными. Вследствие этого одному оптическому спектру будет соответствовать два фотоэлектронных спектра, сдвинутых друг относительно друга на величину спин-орбитального расщепления (неон - 0,10 эв, аргон - 0,18 эв, криптон 0,66 эв, ксенон - 1,31 эв),Кинетические энергии электронов могут измеряться различными способами. Наиболее простой анализатор электронов по кинетическим энергиям основан на методе задерживающего поля в фотоионизационной камере, выполненной в виде цилиндрического конденсатора, позволяет получать энергетическое разрешение 0,03 - 0,05 эв. Анализаторы дифференциального типа имеют разрешение до 0,01 эв, но обладают низкой светосилой.Принцип осуществления данного способа можно проиллюстрировать на следующем примере (фиг. 1). Оптическое излучение гелиевой трубки тлеющего разряда 1 через систему дифференциальной откачки 2 проходит в ионизационную камеру 3, наполненную ксеноном и снабженную системой коаксиальных световому пучку электродов 4, 5, 6, обеспечивающих 5 анализ фотоэлектронов по энергиям методомзадерживающего ноля с предварительной селекцией по углу.Система дифференцирования и регистрациитока фотоэлсктронов при линейном изменении 10 запирающего поля состоит из двух электрометрических усилителей, между которыми установлена дифференцирующая КС-цепочка, и записывающего электронного потенциометра,На фиг. 2 представлен энергетический 15 спектр электронов, освобождаемых при фотоионизации атомов ксенона излучением проточной гелиевой лампы тлеющего разряда.Видны две серии линий, соответствующих образованию иона ксенона в состояниях 2 Р/ и 20 2 Р/г фотонами с энергией 21,22; 23,08; 23,74и 24,04 эв. Каждая группа фотонов с фиксированной энергией в фотоэлектронном спектре ксенона соответствует двум линиям, отличающимся по энергии на величину спин-орби тального расщепления. Таким образом, приведенный спектр содержит два спектра источника излучения, сдвинутых друг относительно друга на величину 1,31 эв. Ширина линий на полувысоте равна 0,04 эв, что в области 520 -о580 А соответствует оптической спектральнойоширине менее 2 А. П р ед м ет изобретения 35Способ спектрометрии оптического излучения, отличающийся тем, что, с целью упрощения спектральных работ, спектральный состав излучения определяют по кинетичес ким энергиям фотоэлектронов, генерируемыхпри фотоионизации атомов или молекул.458718 Фиг.2 Составитель Е. Коков Корректор Н. Аук Редактор Л. Цветкова Техред Т. Миронова Типография, пр, Сапунова, 2 Заказ 509/10 Изд. М. 1059 Тираж 902 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4,5