Оптический спектрометр

ОЖСаОМНАЯ"Нт -Т И Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 190578 (21) 2618260/18-25с присоединением заявки Нов(51)М К 3 6 01 Т 3/28 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088. 8) Дата опубликования описания 051080(54) ОПТИЧЕСКИЙ СПЕКТРОМЕТР 15 Спектрометр содержит источник 1,содержащий анализируемую эмиссионнуюлинию на Фоне оптической помехи, конденсорную линзу 2 осветительной системо, формирующей параллельный пу чок, входную диафрагму 3 и, интерференционный светофильтр 4, состоящийиз двух полукруглых зон 5 и б с общейграницей 7, Зона 5 имеет полукруглыйнепрозрачный участок 8 вблизи центра 25 Фильтра, а зона б - непрозрачный участок 9 в форме полукольца на периферии Фильтра. Фильтр установлен своэможностью вращения его вокруг оси10 с помощью приода 11. Ось 10 па раллельна оптической оси 12 спектро 1Изобретение относится к Фильтровымспектральным приборам для измеренияинтенсивности эмиссионных линий наФоне помехи, создаваемой сплошнымспектром.Известны пламенные Фотоэлектрические Фотометры 13,21, в которыхиспользуются интерференционные светофильтры, фотоэлемент или Фотоумножитель и регистратор.Наиболее близким техническим решением является оптический Фотометр,содержащий входную диафрагму, фильтрдля выделения спектрального диапазона, модулятор светового потока, Фотоэлектрический преобразователь ирегистратор 21 .К недостаткам его можно отнестиневозможность учета и устранения влияния постоянной составляющей оптической помехи,Целью изобретения является устра-нение влияния постоянной составляющейоптической помехи,Эта цель достигается применениемвращающегося светофильтра, выполненного в виде двух граничащих междусобой зон с совпадающими по длинамволн максимумами аппаратных Функций,но различными их полуширинами, Про 2зрачности зон выбираются такими, чтобы световые потоки, выделяемые на фотопреобразователь нз равномерного спектра каждой зоной, были одинаковы, 5 Ось вращения фильтра пересекает границу зон, имеющих регулируемые прозрачности, и располагается параллельно оптической оси спектрометра за пределами входной диафрагмы.10 На Фиг. 1 изображен один иэ вариантов предлагаемого спектрометра; наФиг. 2 - спектральные характеристики пропускания зон Фильтра.метра и допускает параллельное перемещение в вертикальной плоскости,вследствие чего проекция 13 диафрагмы 3, образованная параллельным световым пучком на плоскости фильтра 4Рможет занимать -тО или иное положениеотносительно центра фильтра. Прошед-ший через фильтр 4 свет фокусируетсялинзой 14 на выходе фотопреобраэователя 15. Электрический эквивалент оп"тического сигнала, формируемого привращении фильтра 4, поступает на регистратор 16.Характеристики сйектрального-пропускания (аппаратные функции) зон 5и 6 показаны соответственно кривыми17 и 18. Кривая пропускания эоны 5- выбирается с более высоким .и острыммаксимумом в отличие от аналогичнойкривой для зоны 6, Аппаратная функция зоны 5 имеет более высокОе пиковое значейие именьшую полуширину,нежели аппаратная функция зоны 6.При этом" характеристики спектрального пропускания зон подобраны так, чтодля равйомерного спектра их общиепропускания (просуммированные по всемдлинам волн) одинаковы.Работа устройства показана на примере узкой линии излучения, находящейся на фоне оптической помехи сосплошным равномерным спектром, Полуширина анализируемой линии предполагается много меньше полуширины болееузкого аппаратного контура рассматри- ваемых зон (зоны 5).Свет от источника, поступающий нафотопреобразователь, будет поочеред"нопроходить через эоны 5 и б фильтра4, Поскольку суммарные пропусканиядлясплошного равномерного спектразаранее выбраны для обеих зоН одинаковыми, модуляции излучения фоназдесь не произойдет, несмотря на то, - "что среднее значение пропускаемого "спектрального интервала и пиковоезначение формируемого периодическогосигнала будут при этом изменяться.Модуляция фона не произойдет, таккак увеличение интервала спектрального пропускания для эоны б по сравнению с зоной 5 будет компенсированосоответствующим снижением интенсивности пропускаемого излучения вблизимаксимума. В дайном случае модуляцияЖойа отсутствует йри любом чйсленномэначейии его интенсивности. Эмиссион-ная линия, присутствующая на фонеспектра помехи, даст периодическийразностный сигнал. Модуляция излу- чения лйнии будет обусловлена тем,что за счет ее малой шириныинтенсивность поступающего на фотопреобраэо- .Й44 М:.1 ИР Л . -:ватель излученйя будет "определятьсяне общей прозрачностью эон, а проэрачностями зон вблизи максимумов их аппаратных Функций. Световой поток от ,линии, прошедшей через зону 5, будет больше,чем поток чузону б, Пери 35 40 точников 50 55 составляющей оптической помехи, фильтр выйолнен в виде двух граничащих между собой эои и установлен с возможностью ,0- вращения вокруг оси, пересекающейграницу зон и смещенной параллельно: оптической оси спектрометра за пределы входной диафрагмы, при этом аппаратные функции зон имеют. максимумы.на одной и той же длине волны, йо раз 5 30 15 20 25 30 одический сигнал, сформированный изяучЕнием линии, преобраэовывается в электрический эквивалент и поступает на регистратор 16. Таким образом, если интенсивность спектра оптической помехи на исследуемом участке спектра близка к равномерной, устранение влияния помехи происходит автоматически.В общем случае при выбранных характеристиках 17 и 18 пропускания зон, помеха от неравномерного спектра будет модулирована. Допустим для определенности, что суммарный световой поток от фона, проходящий через зону.5 больше, чем поток через воду бУстранение влияния фона производится здесь в следующем порядке. Включают помехообразующий источник, не содержащий в спектре своего излучения линии исследуемого элемента.Перемещают ось 10 вращения фильтра 4 вниз. При вращении фильтра проекция 13 диафрагмы 3 будет частично экранирована непрозрачным участком 8, т. е. прозрачность эоны 5 уменьшится, а в пределах эоны б Проекция 13 не будет экранирована и прозрачность зоны б Сохранит первоначальное значение. Выбором определенногосмещения оси 10 добиваются равенства световых потоков, проходящих через обе зоны фильтра 4. Для каждого спектра выбор этого смещения индивидуален, Модуляция излучения фона при вращении фильтра 4 будет отсутствовать. Если .в спектре излучения источника присутствует анализируемая линия, то ее излучение будет модулировано за счет разности пиковых пропусканий зон.После компенсации фона калибровку прибора производят обычным порядком с использованием серии эталЬнных исПредлагаемое устройство обеспечивает более высокую чувствительность и точность спектральных измерений при наличии опТической помехи с произвольным спектром,формула изобретенияОптический спектрометр, содержащий входную диаФрагму, фильтр для выделения спектральногодиайазона; мо дулятор светового потока, фотоэлектрический преобразователь и регистратор, о т л и ч а ю щ и й с я тем,.что, с ф целью устранений влияния постояннойСоставитель А, СмирновТехред О. дюлай Бутяг корректор ЯД еда дписно тираж 713 ИИПИ Государстве по делам иэобре 5, Москва, ЖЗаказ 718 ного комитета Сений и открытийРаушская наб Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,личные полуширины, а регулируемые прозрачности эон таковы, что световые потоки, выделяемые из равномерного спектра на фотопреобразователь каждой иэ них одинаковы.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Шишловский А. А. Прикладная физическая оптика. М., Фиэматгиз,1961, с. 619. 2. Бурриель-Марти Ф., РамиресМуньос Х. Фотометрия пламени. М.,5 иэд-во "Иностранная литература",1962, с. 112.