Интерференционный спектральный прибор

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 9) Ш) 51) 4 ВСЕГОЯРИЧ ЕКТЕ;. - Т ЧсСИВ Е,".Б.:1 О 1 Е)1.(А тинф ка ая кювета дл а регистриру дополнитель обработки я входам твляет о а где о ри это одключ екторо китель ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ Н д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный научно-исследовательский центр по изучению свойств поверхности вакуума и ЛГУим, А,А, Жданова(54)(57) ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ СПЕКТРАЛЬНЫЙ ПРИБОР, содержащий оптически связанные дифракционную решетку с симметричным профилем штрихов, дополнительное зеркало, расположенное перпендикулярно решетке, при этом один из указанных элементов является модулирующим, два автоколлимационных зеркала, имеющих общую подложку, снабженную приводом вращения, причем одно из автоколлимационных зеркал жестко закреплено на подложке через дополнительную плоскопараллельную п дожку, а также регистрирующее устойство, содержащее фотоприемник,птически связанный с дифракционной ешеткои, два синхронных детекто аждый из которых выполнен с дв входами и выходом, генератор, удвои-,тель частоты, блок векторного сложния электрических сигналов и индиктор, при этом выход фотоприемника подключен к первым входам синхронныхдетекторов, первый выход генератораподключен к второму входу одного издетекторов непосредственно, второйвход второго детектора подключен кгенератору через удвоитель частоты,а второй выход генератора подключенк модулирующему элементу интерференционного спектрального прибора, выходы обоих детекторов подключены к индикатору через блок векторного сложения сигналов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью измерениядисперсии показателя преломленияна одном из автоколлимационных зеркал закреплена прозрач исследуемого вещества, щее устройство снабжен ным индикатором и блок который выполнен с дву выходом так, что осуще цию Пг,рЕ 80 9амплитуда сигнала с выходапервого синхронного детектора;амплитуда сигнала с выхода второго синхронного детектора,м два входа блока обработкиены к выходам синхронных дев, а выход подключен к дополному индикатору, 1483286Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению.Целью изобретения является измерение дисперсии показателя преломления,На фиг, 1 показана оптическая схема интерференционного спектрального,прибора; на фиг. 2 - схема регистрирующего устройства к интерференционному спектральному прибору,Интерференционный спектральныйприбор содержит дифракционную решетку 1 с симметричным профилем штрихов,дополнительное зеркало 2, подложки3 и 4, автоколлимационные зеркала 5и б,кювету 7 для исследуемого вещества, Подложка 3 снабжена приводом вращения, причем ось вращения расположена на линии пересечения дополнительного зеркала 2 и решетки 1, Подложка 4 закреплена на половине рабочейповерхности подложки 3. Кювета 7 дляисследуемого вещества установлена водном из плеч интерференционногоспектрального прибора, Дифракционная 25решеткаили дополнительное зеркало 2 является модулирующим. На фиг.показан ход лучей, соответствующийнулевой интерференционной полосе,Регистрирующее устройство содержит оптическую часть интерференциойного спектрального прибора 8, фотоприемник 9, первый синхронный детектор 10, второй синхронный детектор11 генератор 12 удвоитель 13 частоФ35ты, блок 14 векторного сложения электрических сигналов, блок 15 обработки, индикаторы 16 и 17. Блок обработки выполняет операциюагс 8 - - Пд40ц )где П,д - амплитуда сигнала с выходапервого синхронного детектора;Псд - амплитуда сигнала с выхода 45второго синхронного детектора,Интерференционный спектральныйприбор работает следующим образом,Параллельный пучок от источника50сплошного спектра нормально падаетна дифракционную решетку 1 и дифрагирует на пучки излучения одинаковойинтенсивности правый и левый так,что излучение с большой длиной волнысоставляет больший угол с нормалью кповерхности решетки. Левый пучок излучения и отраженный от дополнительного зеркала 2 правый пучок излучения направлены параллельно на под-.ложку 3. Плоскопараллельность дополнительной подложки 4, закрепленнойжестко путем оптического контакта наполовине рабочей поверхности подложки 3, обеспечивает параллельностьотражательных поверхностей автоколлимационных зеркал и, следовательно,выполнение условия автоколлимацииодновременно для обоих пучков излучения при настройке спектрометра наопределенную длину волныПосле автоколлимационного отражения от зеркала б правого пучка, а отзеркала 5 левого пучкадважды прошедшего через прозрачную плоскопараллельную кювету 7 для исследуемоговещества с показателем преломленияп(7), оба пучка распространяются посвоим путям в обратном направлениина дифракционную решетку 1, где онидифрагируют нормально к ее поверхности и интерферируютПеремещение решетки 1 в направлении, перпендикулярном ее штрихам,позволяет периодически изменять разности фаз интерферирующих пучков света, а следовательно, и интенсивностьвыходящего пучка излучения с длинойволны 1, Поскольку переменная составляющая потока излучения на выходеспектрофотометра в этом случае опредяется лишь излучением с длиной волны Л в спектрометре реализуетсякогерентная модуляция измеряемого потока излучения,При сканировании по спектру подложку 3 вращают вокруг оси, расположенной на линии пересечения дополнительного зеркала 2 и решетки 1, и последовательно наблюдают положения автоколлимации для исследуемых длин волны 3,Без кюветы на фотоприемник поступает поток излучения, переменная составляющая которого описывается формулой1(7)=т, Ч(ЫсозРО),где 1- интенсивность излучения,поступающего на спектральный прибор;Ы(1) - амплитуда компонентафункциипропускания спектрального прибора;Ф - разность фаз интерферирующих пучков5 14832Если в одно из плеч интерферометра помещена поглощающая кювета, то амплитуда одной из интерферирующих волн изменяется на величину опредеУ5 ляемую амплитудным коэффициентом поглощения о, а фазовая компонента приобретет добавку, определяемую амплитудным коэффициентом поглощения а фазовая компонента приобре тет добавку, определяемую показателем преломления, Тогда функция про-. пускания интерференционного спектрального прибора описывается формулой 35 1 (3)=е,(3)е ы(еееЬ(Я)- - т -20 1 (Л) =1 о =сопя е 25 В силу ахроматической модуляции в , З 0рассматриваемой оптической схеме3) можно представить в виде где Ке - коэффициент усиления синх" ронного детектора 1 О; К- коэффициент усиления синхронного детектора 11,3)= Ч(Л)+ая 1 паЕ,Необходимо выполнить условиеК 1 (а) = К 1 д(а),которое осуществляется выбором соот ветствующих коэффициентов усиленияК и К и его амплитуды модуляции а.Блок 14 обработки из сигналовд(3) и Ь(д(3) осуществляет операцию, описываемую формулой 1 ОМ(Д) е =Н(В); 45 Х,Д) = Н(Я) / тогда1(Ц=Н(Я)сояРПреобразуем15 о фор агсЕв (- -- )хН(3) Н(3) х(причем Х (В)об амплитудеЫ(3), а Хпреломленияработка реги где 1 - толщина поглощающего слоя,Влияние окон кюветы в амплитудной составляющей можно не учитывать, а в фазовой включить в Р(Л).В случае использования источника сплошного спектра 1 (Л)=1 оИ(3) е соз(Р(Д)где Ч)(3) - фазовая составляющая,зависящая от длины волные( ) 2 Г(п)1 ( ) 1 ( Я) =Н( 3) сояР(3) соя (авпЕ)- -Н(Л) вз.п(Р(Я) яд.п(авз.пЯЕ),Раскладывая в ряд Фурье,.получимсов(ав 1 пЕ)=1(а)+21 е)(а)соя 2(ЭЕ;я 1 п(ая 1 пЕ)=21(а)я 1 псЖ,где 1 - функция Бесселя 1 порядка;И - функция Бесселя 11 порядка 86 6Амплитуда первой гармоники описыевается формулойТ(Я) =-Н(Л) вдпР(3)21 е(а),второй - формулой 1 дЯ)=Нсов 1(:Р21(а).-Первый синхронный детектор 1 О выделяет из сигнала, регистрируемого фотоприемником 9, первую гармонику с помощью опорного канала, подаваемого на его второй вход от генератора 12. Второй синхронный детектор 11 выделяет из сигнала, регистрируемого фотоприемником 9, вторую гармонику с помощью опорного сигнала, пода-ваемого на его второй вход от генератора 12 через удвоитель 13 частоты, Сигналы с выходов обоих синхронных детекторов 10 и 11 поступают на два входа двух блоков 14 и 15 обработки электрических сигналов и затем на индикаторы 16 и 17,В регистрирующем устройстве сигналы, поступающие на входы блоков 14 и 15 обработки можно представить в видеПаО) = К 1(оО); и,(.)(Л) = К,1,Р),работки - операцию и улой.= -Р(В),несет информацию только коэффициента поглощения 1) - только о показател п(3). Последующая обтрограмм дет непосред1483286 новременно,Корректор М.Васильева Составитель С,Ива Техред М, Ходанич ед ак тор И, Рыб ч енк Заказ 2818/38 Тираж 466 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно в издательск комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,ственное спектральное распределение величин п(3) и с), а следовательно, и коэффициента экстинции Ж (Я) = -" зарегистрированных одо( Ъ47 Г