Интерференционный спектрометр

Согоз СоветскнхСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ри 763676Опубликовано 15,09.80. Бюллетень Лю 34 Дата опубликования описания 20,09.80(54) ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ СПЕКТРОМЕТР 1Изобретение относится к технической физике, к интерференционным спектральнымприборам, и может быль использовано, например, для количественного спектральногоанализа малых примесей атмосферы Земли.Известен интерференционный спектрометр,содержащий проектирующую оптику, свето.делительные элементы, дифракционные решет.ки и.зеркала 1.Наиболее близким к предлагаемому по тех.нической сущности является интерференционгоный спектрометр для регистрации первой произ.водной спектральной плотности исследуемогоизлучения по длине волны. Основа спектрометра - интерферометр по обратно. круговойсхеме, содержащий проектирующую оптику,ингерференционную часть с дифракционнымирешетками, средство для модуляции светового .потока, фотоприемник с регистрирующей системой 2,20Недостаток его состоит в том, что в данномприборе можно определить только относительные интенсивности отдельных линий спектра,а не их абсолютные значения, что снижает 2ценность абсорбционного количественного спект рального анализа объектов,Цель изобретения - повышение точности аб. сорбционного количественного спектрального анализа.Это достигается тем, что в известном интерференционном спектрометре в параллельном пучке лучей между .проектирующей оптикой и интерференционной частью дополнительно установлена плоскопараллельная стеклянная пластина.На фиг. 1 представлена общая оптическая схема конкретного варианта предлагаемого интерференционного спектрометра (оптические элементы размещены в одной плоскости); на фиг. 2 - графики.Входной и выходной объективы 1 и 2 установлены симметрично относительно светоде. лителя 3, причем входная и выходная диафрагмы 4 и 5 находятся в их фокальныхплос. костях, соответственно в передней и задней. Дифракиионные решетки 6, 7 расположены по обе стороны светоделителя. Плоское зеркало 8 установлено касательно к полуокруж(2) ности, центр которой делит пополам расстояниемежду центрами решеток, а радиус равен половине этого расстояния. Решетки снабжены осями поворота, параллельными их штрихам и. служащими для сканирования спектра; Зерка.ло снабжено вертикальной осью поворота иустройством 9, служащим для модуляциисветового потока и обеспечивающим колебание зеркала вокруг указанной оси с амплиту.дой, соответствующей сканированию спектрана доли разрешаемого спектрального, интервала, В качестве подобного устройства можетбыть применена пьезокерамика или электромагнит.Перед входной диафрагмой 4 установленыисточники сплошного спектра 10, объективы11, 12 и кювета с исследуемым веществом13. На выходе прибора установлены конден.сор 14 и фотоприемник 15 с регистрирующей системой, Между объективом 1 и интер.ференционной частьюспектрометра в параллельном пучке лучей, установлена плоскопарал;лельная стеклянная пластина 16.Объективами 11 и 12 изображение источника света проектируется на входную диафрагму 254, Далее световой поток проходит через объектив 1 и параллельным пучком стекляннуюпластину 16, падает на светоделитель 3 иделится на два интерферирующих между со.бой пучка,30Пучок, прошедший светоделитель 3, отра.жается от решетки 7, зеркала 8, решетки 6и проходит светоделитель 3. Другой световойпучок, отразившийся от светоделителя 3, отражается от решетки 6, зеркала 8, решетки 7,отражается от светоделителя 3 и пространственно совмещается с первым пучком. Далее весьсветовой пучок объективом 2 фокусируетсяв плоскость диафрагмы 5 и конденсором 14яаправляется на фотоприемник 15.Зарегистрированная в данном приборе спектрограмма 8Я пропорциональна первойпроизводной спектральной плотности светово.го потока, падающего на спектрометр, подлине волны Ъ45При регистрации спектров поглощения исследуемых веществ, например газов, кюветас веществом помещается между источникомсплошного спектра с постоянной спектраль.ной яркостью Во и спектрометром, В этомслучае 8 ( ) пропорциональна производной50коэффициента пропускания вещества А,(3;или коэффициента поглощения:Юй) = 1 - АИ. (1)Значение К Сй) может быть определено интегрированием по длине волны функции55 4Для определения значения постоянных гп и с необходима дополнительная информация оК ( М, не получаемая непосредственно из регистрограммы,Анализ. спектрограммы позволяет опреде лить участки спектра, на которых поглощения света нет (отсутствуют спектральные линии), С учетом этой информации КЯ.) пред. ставляется в виде: 1К 1 Я) ии -- 5 ( И д Ь. (3)оНо так как значение постоянной в не опре делено, то К 1 Я) известно с точностью до посто-. янного множителя.При последовательно установленных кю.вете 13 с исследуемым веществом и плоско- параллельной пластины суммарный коэффициент пропускания А . (я) равен произведению коэффициентов пропускания, кюветы 13 с исследуемым веществом А (Ъ) и плоско- параллельной пластины 16 - Т (Я) А (а) =Д(а)т% а) (4) Коэффициейт пропускания плоскопараллельной пластины толщиной т из стекла с показателем преломления п, устацовленной в параллельном пучке лучей, равен:т=1-Г;ггпг лЮ-О 1 Йиа( 1 - коэффиииенэ оеоинении евеее1 Феена границе стекло-воздух.На графике 1 фиг. 2 приведена зависимостьТ ( ), Зарегистрированная,.спектрограмма8 (х) приведена на графике 2 фиг. 2,Амплитуда спектрограммы 8 на участкеспектра, где нет поглощения, равна: Отсюда измерением Зна спектрограмме определяется постоянный коэффициент е,Знаякоэффициент т, значение К (Ц.исследуемоговещества определяется однозначно по формуле: Таким образом, установка плоскопараллелы,ной стеклянной пластины в параллельном пуч. ке лучей позволяет определить абсолютные. значения коэффициента поглощения (пропус. кания) исследуемого вещества и существен.но повысить точность абсорбционного количественного спектрального анализа.Проведенное экспериментальное исследование макета ннтерференционного спектрометра показало эффективность применения данного прибора для определения параметров отдельных линий в полосе 2 метана (1,6 мкм).Формула изобретенияИитерференционный спектрометр по обратно- круговой схеме, содержаший проектируюшую оптику, интерференционную часть с дифракционными решетками, средство дпя модуля 763676 6цин светового потока, фотоприемник с регистрирующей системой, о т л и ч а ю ш и й с ятем, что, с целью повышения точности абсорбционного количественного спектрального ана.лиза в параллельном пучке лучей между проектнруюшей оптикой и интерференционной частью, дополнительно установлена плоскопарал, чельная стеклянная пластинка.Источники информации,0 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР л" 127053,кл. С 01 В 9/02, 1959,2, Тезисы докладов П Всесоюзного симпозиума по молекулярной спектроскопии высо 15 кого и сверхвысокого разрешения. Томск,1976, с. 57, прототип).763676 Составитель Н. БастанТехред А. Ач Корректор М, Вигула Редакт Г, Нечаева аз 6267/3 иал ППП "Патентфф, г. Ужг д, ул. Проекты Тираж 801 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб.; д. 4/5