Способ измерения состава отическои прозрачного вещества

Сбюз Советских Социалистических Республин(22) Заявлено 27.07.73 (21) 1948748/26-25 1) М.Кл,е б 01 Я 21/46 01 Х 21/О присоединением заявки осударственный комит Совета Министров ССС па делам изобретенийи сткрытий(23) Прнорптст -Опубликовано 30.04.76. Бюллетень М 16 3) УДК 535,411(088.8) бликования описания 12.0 ата 72) Авторы изобретени миссаров и Г. Г. Данилин(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТА ОПТИЧЕСКИ ПРОЗРАЧНОГО ВЕЩЕСТ Изобретение относится к технике спектроскопических измерений. В частности, данный способ может найти применение при измерении состава газа на газодинамическихустановках и при оптико-физических исследованиях в плазменных и электрических разрядах.Целью изобретения является повышение гочности измерения состава и увеличение числаа определяемых компонент.Эта цель достигается тем, что создают трехлучевую интерференционпую картину в белом свете, развертывают ее вдоль спектра, формируют исходную спектроинтерфсренционную картину с местами равных интенсивностей соседних полос, число которых долячю быть не мснсс числя опредсляемых компонент, получают рабочую картину со смещенными местами равных интенсивностей путем введения исследуемого вещества в измерительную ветвь интерферометра, измеряют длины воли мест равных интенсивностейисходной и рабочей картинах, и с помощью системы математических уравнений, связывающих состав газа с положениями мест равных интснспвн остей, определяют состав вещества.Измерительная система работает следующим образом.Осветитель 1 (см. фиг. 1) направляет излучение источника белого света в трехлучевой делительнцй бло", 2, который образует три когерентных пространственно разделенных лучасвета. Один нз ннх проходит через измерительную камеру 3, в которую вводится исследуемое вещество. Два других луча проходяткомпенсационную камеру 4. Затем три луча,пройдя фазосдвигающий блок 5 и соединительный блок 6, пространственно совмещаются, образуя трехлучевую интерференционнуюкартину, которая попадает в спектральныйрегистрирующий блок 7, Спектральный регистрирующий блок развертывает трехлучевую интепференционную картину вдоль спектра и регистрирует ее на фотоматериале.Вид спсктроинтерференционной картиныопределяется направлением ннтерференционных полос по отношению к няправленшо дисперсии,При равенстве оптических путей трех лучей для всех длин волн Л(л,) =0 вдоль20 спектра расположатся трехлучевые интерферснцпоннье полосы с постоянными относительными пнтснспвностями полос вдоль спектра(фиг. 2 а). Если между измерительным лучом и двумя опорными лучами есть разностьхода Л(Х), изменяющаяся с длиной волны,25т. с. создан спектральный градиент разностидЛхода вдоль спектра, то относительныеЛ.интенсивности соседних интерференционных30 полос будут периодически меняться вдоль3спектра. ПричеМ между главными и побочными полосами будет сдвиг по фазе на половину периода, В результате этого в спектроинтерференционной картине образуются места ". равными интенсивностями соседних интерференционных полос, через которые можно провести линию (изапику).В рассматриваемом случае градиент разности хода направлен вдоль дисперсии, и по. этому изапики перпендикулярны направлению дисперсии спектрального прибора.Для длин волн, на которых наблюдаются изапики, разность хода равна нечетному числу четвертей длины волны: При установлении равенства интенсивностей соседних полос с точностью + 5 О(о положение изапики определяется погрешностью Л=+0,004 длины волны. Отсюда следует, что определяя перемещение изапики по спектру, можно измерять малые разности хода, создаваемые вводимым в измерительную ветвь веществом, с погрешностью 0,004)Чтобы проводить измерение состава по спектральному смещению изапики, необходимо спектр проградуировать (прокалибровать), т. е. установить зависимость между длиной волны и разностью хода, С этой целью при создании изапики в измерительный луч вводится калиброванная разность хода Л, .) с известной зависимостью от дли 1 ы волны (.:ц,с Х) - 1 ((2)лгде п(Х) - дисперсионная функция калиброванной разности хода;1 - геометрическая разность хода.При измерении состава оптически прозрачного вещества, как показано выше, можно использовать зависимость;(Ц 1= ЛЦ, (З)где а, (1,) =Л, + -- удельная рефракцияВ,у-й компоненты;Л - концентрация -иКОМПОЦЛГГ 11;Л и В - рефрякццоццыс коц.(стянты (-и компоненты.Введение в измерительный луч слоя вещества толщиной ( создает дополцитсльцу 1 О разность хода. Это приводит к перемещсццкз изапик вдоль спектра (фиг. 2, в).Для любой изапики можно записать уравнение:(4)4(К; =К+(отсчгде ( - номер компоненты со связаннымиэлектронами;л, - длина волны положения изапики;10 г - 1 - число компонент со связанными электронами;К; - номер изапики;К - абсолютный номер первой изапики;1 отсч - ОТСЧЕТНЫЙ НОМЕР ИЗЯПИКИ;Х( и а, - концентрация и удельная рефракция свободных электронов.Полученная система линейных уравненийрешается методом определителя (детерминанта),Состав газа по предложенному способу измеряют путем выполнения следующей последовательности операций. Настраивают интерференциоцную картину ца нулевую разностьхода для всех длин волн (фиг. 2 а). Вводят ка 25 либровацную разность хода в измерительнуюветвь и фотографируют исходную спектроинтерференционную картину (фиг. 2 б). Затемпомещают в измерительную ветвь прозрачноевещество, например газ, состав которого надоопределить, и регистрируют рабочую спектроинтерферограмму (фиг. 2 в). На полученныхснимках измеряют длины волн расположенияизапик в исходном и рабочем положениях,По измеренным значениям с помощью системы уравнений рассчитывают состав исследуемого вещества.Формула изобретен и я40 Способ определения состава оптически прозрачного вещества, например газа или плазмы, с использованием явления дисперсии показателя преломления вещества, отличающийся тем, что, с целью повышения точности из мереция состава и увеличения числа определяемых компонент, в развернутой по спектру трехлучевой интерферецционцой картине в белом свете формируют исходную спектроицтсрфсрсцццоцпую картину с местами равных 50 ц 111 сцсцвцостей соссдцих по:ос, число кото.рых до;икцо быть це менее числа определяемых компонент, получают рабочую картину со смещенными местами равных ицтецсивност й, вводя исследуемое вещество в измерительную 55 ветвь ицтерферометра, измеряют длины волнмест равных интенсивностей в исходной и рабочей картинах, и по полученным данным находят состав вещества.61241 а Составитель й, РешетникоТехред А, Камышникова Яковл акто 1 одпис аж 1029та Министрытийнаб., д. 4/5 Изд.1314 Ти Государственного комитета Совпо делам изобретений и от 13035, Москва, Ж.35, Раушская СССР МОТ, Загорский филиал Заказ591ЦНИИПИ Корректор Л, Кото