Спектрофотометр с электронной разверткой спектра

гОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциапистическихРеспублик н 1735936(6) Дополнительное к авт вид-в 51) Ч 2560860/1 22)Заявлено 2 с присоединени заявки,% 01 Т 3/4 Гооудорствеииый комитет СССР ио делам изобретений и открытий23) Приоритет Опубликов юллетеньно 25.05(088.8) писания 20.05.80 икования та о 72) Авторы иаобретенк анасьев, А. Ордена Ленина институт геохим им. В, И. Вернадского 71) Заявитель аналитической химииСССР) СПЕКТРОФОтОМЕТРС ЭДЕКтРОИНО РАЗВЕРТКОЙ СПЕКТРА бегущимиченноеэтимие приЭто обь ометр с ет огра занное с зреще вдрткп времен Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению иможет быть использовано для изучениябыстропротекающих процессов по оптическим спектрам поглощения.Известны быстродействующие (скоростные) спектрофотометры, предназначенные для изучения кинетики различных реакций Ц.Наибопее близким техническим решением к изобретению является спектрофотометр с электронной разверткойспектра, содержащий бегущий источник света на электронно лучевой трубке, блок развертки, обращенный спектральный аппарат и приемно-регистрирующее устройство 21,В этом приборе в качестве источникасвета использована специальная электронно-лучевая трубка, люминесцентныйэкран которой расположен в фокальнойплоскости обращенного спектрографа,В приемно-регистрирующем устройстве,житель, помещенный за входной щельюспектрографа, выполняющий в даннойконструкции функции выходной щели.При работе спектрофотометра светящаяся точка на люминесцентном экране 5электронно-лучевой трубки периодически перемешается под воздействиемсигнапа генератора развертки. Вследствие этого на фотоумножитель попадает излучение, длина ,волны которого в каждый момент времени определяется положением светящейся точкина лвминесцентном экране. Рабочаяобласть спектра и быстродействие 15спектрофотометра практически полностьюопределяется параметрами люминофораэкрана,Однако спектрофоисточником света имбыстродействие и свнизкое спектральноевысоких скоростях рясняется конечностьюсвечения люминофора экрана, вследствие чего светящаяся точка на люминесцентном экране при больших скоростях развертки растягивается в полосу (в направлении развертки) и на фотоумножитель попадает уже не монахроматическое излучение, длина волны которого определяется положением светящейся точки на экране, а излучение участка спектра, ширина которого зависит от размера све тящейся полосы на люминесцентном экране.Для сохранения достаточного спектрального разрешения в известном спектрофотометре приходится уменьшать скорость развертки до величин, при которых время про- хождения электронным лучом участка экрана трубки, соответствующего одному элементу разрешения спектра, равно (или меньше) времени послесвечения люмино фора экрана. Кроме того, возникает сложность в подборе, люминофора (люминофоров) для работы в необходимой области спектра, поскольку подбираемые люминофоры должны удовлетворять одновременно двум 25 требованиям - свечение в заданном спектральном интервале и малое время послесвечения.Белью изобретения является повышение быстродействия спектрофотометра с бе- ЗО гущим" источником света, выполненнымф электронно-лучевой трубке.Это достигается тем, что приемно-регистрирующее устройство содержит передающую телевизионную трубку с одно строчной разверткой в направлении, пер-, пендикулярном к направлению дисперсии спектрального аппарата, а направление развертки электронно-лучевой трубки источника света образует с направлением 4 О дисперсии спектрального аппарата угол, отличный от нуля.Указанный угол целесообразно выбирать равнымс= огсвю - ( 1) 45 где И - длина развертки передающейтелевизионной трубки (в пересчете на ее фотокатод)- проекция длины разверткиэлектронно лучевой трубки в Ыплоскости фотоквтода передающей телевизионной трубки.Выбор угла между направлением развертки электрЬнно-лучевой трубки и направлением дисперсии спектрального аппарата по соотношению (1 ) позволяет максимально использовать разрешение передающей телевизионной трубки. 6 4В качестве передающей телевизионнойтрубки целесообразно использовать, диссектор с круглой или квадратной формойвырезываюшего отверстня в аноде.На фиг, 1 изображена структурнаясхема предлагаемого спектрофотометра;на фиг. 2 - схематическое расположениеоптических спектров на фотокатоде передающей телевизионной трубки и направления разверток электронно-лучевой ипередающей трубок,Спектрофотометр содержит обращенныйспектральный аппарат 1 с диспергирующим элементом (например, призмой) 2и коллиматорным 3 и камерным 4объективами. За камерным объективом 4расположена кювета 5 с исследуемымвеществом, в за ней - диссектор 6,имеющий круглую или квадратную формувырезываюшего отверстия в аноде.В фокальной плоскости спектрального аппарата 1 помещен люминесцентныйэкран электронно-лучевой трубки 7.Отклоняющие системы (например, отклоняющие пластины) электронно-лучевойтрубки 7 и диссектора 6 подключенык общему генератору развертки 8. Кксалекторному электроду диссектора 6подключено регистрирующее устройство 9в качестве которого может использоваться, в частности, осциллограф. На фиг. 2 приведены начальное 10, промежуточное 11 и конечное 12 положения оптических спектров на фотокатоде диссектора 6, а также траектория 13 движения центра оптического спектра, определяемая движением светящейся точки на люминесцентном экране электроннолучевой трубки 7. Траектория 13 образует угол 14 с направле- . нием дисперсии спектрального аппаоата совпадающим с направл ени ем оптич вских спектров. Стрелкой 15 показана траектория развертки диссектора 6. Угол 14 соответствует углу о а длины траекторий 13 и 15 - длинам 0 и Ь в соотношении (1).Устройство работает следующим образом,При включении генератора развертки8 светящаяся точка на люминесцентномэкране электронно-лучевой трубки 7,являющаяся источником излучения снепрерывным спектром, перемещаетсяпо экрану трубки 7 под углом 14 кнаправлению дисперсии спектральноговппаратв 1. Излучение светящейся точ735936 6максимальный выигрыш в быстродействии предложенного спектрофотометра по сравнению с известным равен числу эле.- а 6. ментов разрешения в спектре, т,е. практически равен отношению диаметра рабочего поля фотокатода диссектора к диаметру вырезываюшего отверстия. Для серийных диссекторов, имеющих рабочий диаметр фотокатода порядка 20 мм и10 диаметр вырезъвающего отверстия неболее 0,1 мм, выигрыш в быстродействии составит не менее 200 раз.т- В режимах, .характеризующихся одинаковым быстродействием с известным спектрофотометром, преимушеством предложенного спектрофотометра является возможность применения более инерционв- ных люминофоров, что облегчает создание необходимых источников света на электронро лучевых трубках. и м оц.сьо 1 552. Спектрофотометр по п. 1, о т л ич а ю ш и й с я тем, что приемно-регистрирующее устройство содержит диссектор. ки на экране трубки 7 разлагается вспектр призмой 2 и отображается коллиматорным 3 и камерным 4 объективамичерез кювету 5 на фотокатод диссекторВследствие движения светящейся точки на экране электронно пучевой трубки7 оптический спектр перемешается нафотокатоде диссектора 6 из начальногоположения 10 (фиг. 2) в положение 11и далее - в конечное положение 12 потраектории 13.Оптическая картина на фотокатодедиссектора 6 превращается (в соответсвии с принципом работы диссектора) вее электронное изображение, котороепри работе генератора развертки 8 перемещается относительно вырезываюшегоотверстия в аноде диссектора 6 в напралении 15, перпендикулярном к направлению дисперсии спектрального аппарата1. Так как развертка электронно-лучевойтрубки 7 и развертка диссектора 6 осушествляетсяот одного генератора развертки 8, то при одновременном перемешенин оптического спектра на фотокатоде диссектора по траектории 13 и электронного изображения этого спектра внаправлении 15 выходнойток диссектора 6 изменяется во времени в соответст 30вии с изменениями интенсивности спектрапо длинам волн, Тем самым осуществляется электронная развертка спектра,Спектральное разрешение предла"аемого спектрофотометра ограничивается35только соотношением между длинойспектра на фотокатоде диссектора идиаметром вырезываюшего отверстия ваноде диссектора. Разрешение не зависит от,времени послесвечения люминофора электронно-лучевой" трубки 7,поскольку излучение соседних спектральных интервалов, обусловленное послесвечением, не пропускается вырезывающимотверстием диссектора. Независимостьразрешения спектрофотометра от времени после свечения люминофора позволяет повысить быстродействие спектрофотометра, т.е. уменьшить длительностьразвертки.50Для однократной развертки выигрышв быстродействии практически неограничен. Для периодической развертки, прикоторой спектрофотометры с электронной разверткой имеют ряд существенныхпреимуществ по сравнению со спектрофотометрами с механической разверткой,время послесвечения должно быть меньше периода развертки. С учетом этого формула изобретения 1. Спектрофотометр с электронной разверткой спектра, содержащий "бегущий" источник света на электронно-лучевой трубке, блок развертки, обращенный спектральный аппарат и приемно-регистрирующее устройство, о т.л и ч а юш и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, приемно-регистрирующее устройство содержит передающую телевизионную трубку с однострочной разверткой установленную так, что развертка осуществляется в направлении перпендикулярном к направлению дисперсии спектрального аппарата, а направле-ние развертки, электронно-лучевой трубки источника света образует с направлением дисперсии спектрального аппарате угол, отличный от нуля, вчастности угол где- длина развертки на фотокатоде передающей телевизионной трубки,проекция длины развертки электронно-лучевой трубки в плоскости фотокатода передающей твлевизионной трубки.7 735936 8 Источники информации, ческая промышленность 1967, Мв 2,принятые во внимание при экспертизе с. 55-62. 1. Дмитриевский О. Д. Скоростная 2. Патент США М 3561872,спектрометрия. Обзор, "Оптико-механи- кл. 356-83, опублик, 1971 (прототип), Составитель А. Качанов дная Техред Ж. Кастепевич Корректо., д. 4/5 ал ППБ "Патент, г. Ужгород, уд. Проектная,2413/33 Ти ЦНИИПИ Государствпо делам изобр 113035, Москва,раж 713 Пенного комитета СССетений и открьпийЖ, Раушская на