Спектрометр

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ц 972248(51) М, К 6 01,1 3/02 Гооудорствеллык ковтнтет по аелвм лэовретений и открытий(54) СПЕКТРОМЕТР Изобретение относится к спектральному приборостроению и может быть использовано в спектральной аппаратуре с фотоэлектрической регистрацией спектра.Известны спектрометры, в которых для уменьшения рассеянного в них света, искажающего регистрируемый спектр, применяют двойные и тройные монохроматоры 11.Такие спектрометры ослабляют рассеянный в них свет, но не обеспечивают его полного устранения. Поэтому в ряде случаев например, при интенсивном лазерном возбуждении спектров комбинационного рассеяния и люминесценции, рассеянное в приборе излучение лазера может вызвать искажения спектрограм м. Кроме того, при м енение двойных и тройных монохроматоров сильно усложняет конструкцию спектрометров и увеличивает стоимость их изготовления. Это препятствует использованию таких спектрометров в малогабаритной спектральной аппаратуре для контроля окружающей среды.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является спектрометр содержащий монохроматор, входная щель которого разделена по высоте на две части,перед одной из частей установлен нейтральный светофильтр, а на выходе - приемник излучения 2.Основной недостаток спектрометра с простым монохроматором состоит в значитель ных искажениях спектра, вызванных рассеянным светом. Особенно сильные искажения спектра возникают, если интенсивность одной из спектральных составляющих излучения значительно превосходит интенсивоность остальных, например при регистрации спектров комбинационного рассеяния и лазерной люминесценции.Целью изобретения является уменьшениеискажений регистрируемого спектра путем исключения рассеянного света с заданной5 дл и н о и В ол н ъ .Поставленная цель достигается тем, чтов спектрометре, содержащем монохроматор, входная щель которого разделена по высоте на две части, перед одной из частей установлен нейтральный светофильтр, а на выходе - первый приемник излучения, перед другой частью входной щели установлен дополнительный светофильтр с заданной длиной волны пропускания, коэффициент пропускания нейтрального светофильтра равен45 50 55 В случае подавления рассеянного света от лазерного источника возбуждения, полоса пропускания светофильтра выбирается равной ширине полосы генерации лазера.Существующие полосовые поглощающие светофильтры не обеспечивают полного исключения рассеянного света с заданной дликоэффициенту пропускания дополнительного светофильтра, на выходе установлен и оптически сопряжен с дополнительным светофильтром второй приемник излучения, а выходы прием ников излучения включены по схеме вычитания сигналов. На чертеже изображен вариант схемы предлагаемого спектрометра,Спектрометр состоит из светофильтров 1 и 2, установленных перед верхней и нижней половинами входной щели 3, коллимирующего 4 и фокусируюшего 5 объективов, плоской отражательной дифракционной решетки 6, выходной щели 7 и фотоприемников 8 и 9, размещенных за верхней и нижней половинами выходной щели. Дифракционная решетка 6 установлена с возможностью поворота вокруг оси, проходящей через ее центр и параллельной ее штрихам. В качестве диспергирующего элемента может быть также использована призма.Спектрометр работает следующим образом.Входная щель 3 освещается исследуемым излучением, которое предварительно проходит через светофильтры 1 и 2. Причем один из светофильтров, например 1, пропускает только излучение с заданной длиной волны, а светофильтр 2 - излучение всех длин волн регистрируемого спектрального диапазона, ослабляя при этом излучение с заданной длиной волны в такой же степени, как и первый светофильтр. После прохождения объектива 4 и дифракции на решетке 6, излучение попадает на фокусирующий объектив 5, который строит монохроматические изображения входной щели в плоскости выходной щели 7. Сканирование спектра осуществляется поворотом дифракционной решетки вокруг оси, проходящей через ее центр и параллельной штрихам.В процессе сканирования при определенном положении решетки на фотоприемник 8 поступает дифрагировавшее излучение с заданной длиной волны, а на фотоприемник 9 последовательно поступает дифрагировавшее излучение всех длин волн регистрируемого спектра. Кроме того, при всех положениях решетки на оба фотоприемника поступает рассеянное в приборе излучение с заданной длиной волны. В результате вычитания сигналов, приходящих на верхний и нижний фотоприемники, диспергированное излучение с заданной длиной волны и составляющие рассеянного света с этой длиной волны исключаются из регистрируемой спектрограммы. 1 О 15 20 25 Зо 35 40 ной волны, причем, с ростом коэффициента поглощения, сложность изготовления этих светофильтров увеличивается, а коэффициент пропускания светофильтра для остальных длин волн уменьшается. Поэтому на практике предпочтение отдается двойным и тройным монохроматорам, которые позволяют получить меньший уровень рассеянного света, чем полосовые фильтры.В предлагаемом устройстве один полосовой пропускающий фильтр также не обеспечивает полного устранения рассеянного света, так как через верхнюю и нижнюю половины выходной щели проходят различные по интенсивности потоки излучения, что приводит к разному уровню рассеянного света на фотоприемниках и к неполной его компенсации. Поэтому в предлагаемом устройстве кроме полосового используется нейтральный светофильтр, который позволяет уравнять потоки рассеянного света, приходящего на фотоприемники. В результате этого обеспечивается полная компенсация рассеянного света с заданной длиной волны.В этом случае не требуется полосовой фильтр с предельно высоким коэффициентом пропускания.Предлагаемое устройство позволяет существенно улучшить качество спектральной аппаратуры, предназначенной, например, для регистрации спектров комбинационного рассеяния и люминесценции. При использовании устройства упрошаетсяся анализ спектрограмм и повышается его достоверность. Следует отметить, что такое устройство может быть использовано также при многоканальной фотоэлектрической регистрации спектров, например, в квантометре.Предлагаемый спектрометр значительно проще по конструкции, чем спектрометры с двойными и тройными монохроматорами, что дает возможность применять его при создании малогабаритной спектральной аппаратуры, предназначенной, например, для контроля окружающей среды.Формула изобретенияСпектрометр, содержащий монохроматор, входная щель которого разделена по высоте на две части, перед одной из частей установлен нейтральный светофильтр, а на выходе - первый приемник излучения, отличаюи 1 ийся тем, что, с целью уменьшения искажений регистрируемого спектра путем исключения рассеянного света с заданной длиной волны, перед другой частью входной щели установлен дополнительный светофильтр с заданной длиной волны пропускания. коэффициент пропускания нейтрального светофильтра равен коэффициенту пропускания дополнительного светофильтра, на выходе установлен и оптически сопряжен с дополнительным светофильтром второй приемник излучения, а выходы приемников излучения включены по схеме вычитания сигналов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе Тираж ПИ Государстве делам изобре Москва, Ж - 35 П Патент, г.1. Пейсахсон И. В. Оптика спектральных приборов. Л., Машиностроение, 1975, с. 171 - 172.2. Авторское свидетельство СССР М 112400, кл. 6 01, 3/02, 1969. Корректор Н. Буряк87 Подписноеного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4/5Ужгород, ул. Проектная, 4