Растровый спектрометр с селектив-ной модуляцией

Номер патента: 798505

Авторы: Бухонин, Шлишевский

ZIP архив

Текст

Союэ Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ и 798505 Ф г ф(51) М. Кл. 6 О 1,) 3/12 с присоединением заявки Нов Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(088.8) Дата опубликования описания 230181Изобретение относится к области технической Физики, а именно к спек. тральным приборам и может быть использовано при проведении точных спектрометрических измерений.Известен растровый спектрометр с селективной модуляцией, содержащий, монохроматор, одинаковые входной и выходной растры, системы исключения постоянной составляющей и приемно- регистрирующую систему (11.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является растровый спектрометр с селективной модуляцией, содержащий коллиматорный и фокусирующий объективы, входной и выходной растры,состоящие из одинаковых по размеру прямоугольных прозрачных и непрозрачных элементов, расположенных в соответствии с состоящей из +1 и -1 кодовой последовательностью Баркера, диспергирую" щую систему, систему исключения постоянной составляющей и приемно-регистрирующую систему 2.Недостатком известного спектрометра является низкая чувствительность и точность измерений за счет наличия побочных максимумов в кон-, туре аппаратной функции. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности спектро-метрических измерений за счет полного устранения побочных максимумов вконтуре аппаратной Функции.указанная цель достигается тем,что в известном растровом спектрометре с селективной модуляцией, содержащем коллиматорный и Фокусирую-. 0 щий объективы, входной и выходнойрастры, состоящие из одинаковых поразмеру прямоугольных прозрачных инепрозрачных элементов, диспергирующую систему, систему исключения по стоянной составляющей .и приемно-ре"гистрирующую систему, рабочие зонывходного и .выходного растров содержат неодинаковое количество элементов в направлении дисперсии, а про зрачные и непрозрачные элементы вобоих растрах расположены в соответствии с одной и той же предельнокомпактной циклической последовательностью периода йй , где Мо - пе риод последовательности, а М - число разрешаемых спектральных интервалов.При этом один иэ растров спектрометра соответствует части последова тельности, содержащей й =й -п элементов, начиная с элемента, следующего за серией из наибольшего для данной последовательности числа подряд идущих нулей, а другой растр соответствует части этой последовательности, содержащей М 2 (М)+М, элементов, а также входйой и выход-, -ной растры содержат по 2 М -1 элемен- тов, а во входной фокальной плоскости монохроматора установлена диафрагма, ограничивающая рабочее поле входного растра Мо элементами.0На Фиг.1 представлена схема растрового спектрометра; на фиг.2 - предельно компактная циклическая последовательность при Мо =7, где 60 период последовательности; Й - число 5 элементов входного растра; Й - число элементов выходного растра;и-наибольшее число подряд идущих нулей; на фиг.3 - входной растр;на фиг.4 - выходной растр;на фиг.5 и б представлены рр функции пропускания растрового спектрометра при работе выходного растра на пропускание и отражение, соответственно, где- длина волны; на фиг.7 - результирующая аппаратная функция предлагаемого спектрометра; на фиг.8 - схема растрового спектрометра с селективной модуляцией на фиг.9 - предельно компактная циклическая последовательность при М =7, где Мв- период последовательности, равный количеству М разрешаемых спектральных интервалов;М и Б - количество элементов, соответственно, входного и выходного растров; на Фиг,10 - входной растр и ограничива- З 5 ющая его рабочее поле диафрагма; на фиг.11 - выходной растр, построенный как и входной в соответствии с указанной последовательностью.Растровый спектрометр с селектив О ной модуляцией (Фиг.1) содержит входной растр 1, монохроматор, включающий объектив 2, диспергирующую систему 3, объектив 4, выходной растр 5, систему исключения постоянной со ставляющей, которая содержит зеркальные Объективы б и 7, модулятор 8 и приемник 9 излучения. Диспергирующая система 3 выполнена в виде дифракционной .решетки. Непрозрачные элементы выходного растра 5 выполнены зеркальными. Модулятор 8 имеет зеркальные ламмели. Входной 1 и выходной 5 растры построены, например на основе линейной рекурентной последовательности максимального периода М (М.о о последовательность, которая является частным случаем предельно компактной циклической последовательности) Прозрачные и.непрозрачные элементы в обоих растрах чередуются в соот ветствии с одной и той же линейной рекурентнойпоследовательностью периода, например М= 2"-1, где (и+1) - степень ее характеристическо- го примитивного многочлена,Линейная я рекурентная последовательность такого вида является частным случаем предельно компактной циклической кодовой последовательности, В варианте конкретного выполнения растров М 0 =7 (фиг.2).Растровый спектрометр с селективной модуляцией по второму варианту (фиг,8) содержит входной растр 10, диафрагму 11, коллиматорный объектив 12, диспергирующую систему 13, Фокусирующий объектив 14, выходной растр 15, систему исключения постоянной составляющей, которая содержит зеркальные объективы 16,17 и модулятор 18, и приемник излучения 19. Диспергирующая система 13 представляет собой дифракционную решетку.Непрозрачные элементы выходного растра 15 выполнены зеркальными. Модулятор 17 имеет зеркальные ламмели. Входной растр 10 и выходной растр 15 построены в данном случае, в соответствии с линейной рекурентной последовательностью максимального периода Йо 2 +" -1, где (и+1) - степень ее характеристического многочлена,указанная линейная рекурентная последовательность является частным случаем предельно компактной циклической последовательности периода М 0 = М , где М - количество разрешаемых спектральных интервалов, В варианте конкретного выполнения растров Мо = 7 (фиг.9), В соответствии с этим (так как растры содержат по 2 Мэлементов) число элементов входного и выходного растров Й =М =13 (см.фиг.10,11). Диафрагма 11 установ 1 1 лена в Фокальной плоскости коллиматорного объектива 12 и ограничивает рабочее поле входного растра М элементами.ОУстройство по первому варианту выполнения работает следующим образом. Излучение от исследуемого источника (на чертеже не показан) проходит через щели входного растра 1, попадает в объектив 2, который формирует параллельный пучок и посылает его на диспергирующую систему 3. Разложенное диспергирующей системой 3 излучение попадает на объектив 4, который строит ряд смещенных относительно друг друга монохроматических иэображений входного растра на выходном растре 5. Из всех изображений только одно, соответствующее длине волны настройки 10, в точности совпадает с М -элементами выходного растра 5, повторяющими М -элементов входного растра. Для этой длины волны ( 1) величина проходящего через выходной растр светового потока Р 0 пропорциональна М . - 2 Для других длин волн световой потокММсрР,- 2Тогда в свете, отраженномот зеркальных элементов выходного растра, для 10 световой поток Г 1 =О, в то время как для остальных длин волн по-прежнему Г, ь . Прохойсь2дящий и отраженный пот ки Г и Г3 (фиг.5 и Фиг.б) зеркальными объективами б и 7 направляются на вращающийся модулятор 8 с зеркальными ламмелями. При вращении модулятора 8 на приемник излучения 9 поочередно поступают световые потоки, отраженные от растра 5 и прошедшие через него. Приемно-регистрирующая система, настроенная на частоту модуляции, регистрирует разность Г- Г = Го+ Г- Г= Гб, т. е. только переменный сигнал от светово го потока с длиной волны настройки Х 0 (Фиг.7). Изменение этой длины волны, т.е. сканирование спектра осу- . ществляется разворотом дифракционной решетки 3. 20устройство по второму варианту работает следующим образом.Излучение от исследуемого источника проходит через щели выходного рас" тра 10, диафрагму 11, попадает на коллиматорный объектив 11, который Формирует параллельный пучок и посылает его на диспергирующую систему 13. Разложенное в спектр диспергирующей системой 13 излучение попадает на фокусирующий объектив 14, который строит ряд смещенных относительно друг друга монохроматических изображений ограниченного диафрагмой 11 входного растра 10 на выходном растре 15. Из всех изображений толькоЗ 5 одно, соответствующее длине волны настройки Хо , в точности совпадает с М -элементами выходного растра 15, повторяющими М -элементов рабочего0поля входного растра 10, ограничен- фо ного диафрагмой 11. Для этой длины волны излучения величина проходящего через выходной растр светового потока Г пропорциональна М,Х =. 2а Для других длин волн световой поток Г . М /2 Тогда в свете, отраженном от зеркальных элементов выходного растра, для А световой поток Г = О, в то время как для остальных длин волн по-прежнему Г - йв /2, Проходящий и отраженный потоки Г и Г (фиг.5 и б) зеркальными объективами 16 и 17 направляются на вращаю. - щийся модулятор 8 с зеркальными лам-. мелями. При вращении модулятора 18 на приемник излучения 19 поочередно 5 поступают световые потоки, отраженные от растра 15 и прошедшие через него. Приемно-регистрирующая система, настроенная на частоту модуляции, регистрирует разность Г -Г =Г+Г;" Г =Где т,е.только переменный сигнал от светового потока с длиной волны настройки Хо (фиг.7). Изменение этой длины волны, т.е. сканирование спектраосуществляется перемещением входногорастра 10,Предлагаемый растровый спектрометрс селективной модуляцией позволяетповысить чувствительность и точностьспектрометрических измерений за счетполного устранения побочных максимумов в контуре аппаратной функции,Формула изобретения1. Растровый спектрометр С селективной модуляцией, содержащий монохроматор, входной и выходной растры,состоящие из одинаковых по размерупрямоугольных прозрачных и непрозрачных элементов, систему исключенияпостоянной составляющей и приемнорегистрирующую систему, о т л ич а ю щ и й с я тем,что, с цельюповышения чувствительности и точности спектрометрических измеренийза счет полного устранения побочныхмаксимумов в контуре аппаратнойфункции, рабочие эоны входного ивыходного растров содержат неодинаковое количество элементов в направлении дисперсии, а прозрачные и непрозрачные элементы в обоих растрахрасположены в соответствии с однойи той же предельно компактной циклической последовательностью периодаМ М , где йо- период последовательности;й - число разрешаемыхспектральных интервалов.2. Спектрометр по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что один израстров соответствует части последовательности, содержащей 6 =й-и элементов, начиная с элемента, следующего за серией из наибольшего дляданной последовательности числа пподряд идущих нулей, а другой растрсоответствует части этой последовательности, содержащей М Ъ 2(Я)+Йэлементов.3. Спектрометр по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что входной ивыходной растры содержат по 2 М -1элементов, а во входной фокальнойплоскости монохроматора установленадиафрагма, ограничивающая рабочееполе входного растра МО.элементами.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 Чиков Н.К. Исследование возможности построения спектрометра с растрами построчнохаотического типа,Л., ЛИТМО 1971.2,Лебедев В.П; Растр из кодовБаркера для спектрометра с растровойселективной модуляцией. "Оптика испектроскопияф, 1975, вып. 7, т.38,с.170.ЫИИП ираж илиал Ужг

Смотреть

Заявка

2749882, 09.04.1979

НОВОСИБИРСКИЙ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВГЕОДЕЗИИ, АЭРОФОТОСЪЕМКИ И KAPTO-ГРАФИИ

ШЛИШЕВСКИЙ ВИКТОР БРУНОВИЧ, БУХОНИН ЮРИЙ СЕРГЕЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01J 3/12

Метки: модуляцией, растровый, селектив-ной, спектрометр

Опубликовано: 23.01.1981

Код ссылки

<a href="https://patents.su/6-798505-rastrovyjj-spektrometr-s-selektiv-nojj-modulyaciejj.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Растровый спектрометр с селектив-ной модуляцией</a>

Похожие патенты