Спектрофотометр

СОЮЗ СОВЕТСОЦИАЛИСТИЧРЕСПУБЛИН 1 я 11 О 0 1 . 3 еский инстиилителятакт. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Морской гидрофизичтут АН Украинской ССР:(56) 1. Гительзон И.И, и дрПолевой многоканальный спектрометрМКС. - "Океанология", 1979,т19,вып.5, с.91.2. Алленов М.И. и др. Быстродействующий клиновой спектрорадиометр наобласть спектра 0,4-2,9 мкм.1Приборы и техника эксперимента",1980, В 6, с,2 15.(54)(57) СПЕКТРОФОТОМЕТР, содержащий.установленные по ходу луча объектив, дисковый интерференционный светоФильтр, соединенный с приводом вращения, щелевую диафрагму, расположен,80108778 ную в фокальной плоскости объектив фотоприемник и соединенный с ним электронный блок с усилителем, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целъю расширения возможности исследования динамики спектральной яркости объектов, он дополнительно содержит постоянный магнит, магнитоуправляемые контакты, неподвижную обойму,"механизм возвратно-поступательногоперемещения с валом и кулисой иячейки памяти, причем постоянныймагнит закреплен на периферийномучастке светофильтра, магнитоуправляемые контакты установлены в неподвижной обойме, охватывающей светофильтр,и соединены с кулисой механизма возвратно-поступательного перемещения,вал которого установлен соосно сосветофильтром, при этом каждая ячейкапамяти соединена с выходом усчерез магннтоуправляемый. кон1 10877Изобретение относится к Фотометрии и может быть использовано дляисследования спектральной структурыизлучения объектов,Известен спектрофотометр, которыйсодержит установленные по ходу лучаобъектив, интерференционные светофильтры, диафрагму, Фотоприемник исоединенный с ним электронный блок сусилителем Г 1 1.10Недостатком известного спектрометра является ограниченйедиапазона измерения спектральной яркости объектов, так как он не позволяет регистрировать полный спектр излученияобъектов а также обладает существвенной инерционностью, так как измерения производятся поочередно накаждой длине волны,Наиболее близким к изобретению 2 Отехническим решением является спектрофотометр, содержащий установленныепо ходу луча объектив, дисковый интерференционный светофильтр, соединенный с приводом вращения, щелевую 25диафрагму, расположенную в фокальвной плоскости объектива, фотоприемник и соединенный с ним электронныйблок с усилителем 1 2 .Недостатком известного устройстваявляется ограничение возможностиисследования динамики спектральнойяркости объектов. В устройстве возможна либо последовательная регистрация единичных спектров яркости объектов, либо регистрация яркости на35одной длине волны, что ограничиваетприменение устройства для исследования временных характеристик спектровизлучения природных объектов,(вод - 40ных бассейнов или лесных массивов).Цель изобретения - расширение возможности исследования динамики спектральной яркости объектов,Эта цель достигается тем, чтоспектрофотометр, содержащий установ 45ленные по ходу луча объектив, дисковый интерференционный светофильтр,соединенный с приводом вращения, щелевую диафрагму, расположенную в фокальной плоскости объектива, фотоприемник и соединенный с ним электронный блок с усилителем, дополнительно содержит постоянный магнит, маг-.нитоуправляемые контакты, неподвижную обойму, механизм возвратно-поступательного перемещения с валом и кулисой и ячейки памяти, причем постоянный магнит закреплен на периферийном 82 2учас ке светофильтра, магнитоуправляемые контакты установлены в неподвижной обойме, охватывающей свето-,Фильтр, и соединены с кулисой механизма возвратно-поступательного перемещения, вал которого установлен соосно со светофильтром, при этом каждая ячейка памяти соединена с выходом усилителя через магиитоуправляемьп 1 контакт,На фиг.1 изображен один из вариантов выполнения спектрофотометра;на фиг.2 - вариант выполнения обоймыс магнитоуправляемыми контактами и механизмом возвратно-поступательногоперемещения; на фиг.3 изображен электронный блок.Спектрофотометрсодержит корпус 1,имеющий два входных окна, одно изкоторых закрыто защитным кварцевымстеклом 2, второе - молочным коллектором 3, выполненным из светорассеи-вающего стекла и предназначенным дляпропускания в корпус 1 солнечногоеЬ.- (или иного) излучения 4 при калиб 1 овке устройства.В корпусепо ходу луча установлены поворотное зеркало 5, объектив 6,щелевая диафрагма 7 в фокальной плоскости объектива 6, светофильтр 8,расположенный между объективом 6 идиафрагмой 7 и соединенный с приводом 9 вращения, и фотоприемник 10.В корпусе 1 размещены также обойма 11, охватывающая с зазором светофильтр 8, механизм 12 возвратнопоступательного перемещения и электронный блок 13, соединенный с фото- .приемником 10.Поворотное зеркало 5 предназначенодля изменения хода луча и направленияего на входной объектив 6 при различных режимах работы фотометра (измерение, калибровка).Светофильтр 8 выполнен в виде дискового интерференционного фильтрас непрерывной разверткой по оптическому спектру, На краю светофильтра 8закреплен постоянный магнит 14.Светофильтр 8 и щвлевая диафрагма 7служат для выделения из исследуемогоизлучения монохроматического светав узком спектральном диапазоне,В качестве фотоприемника 10,предназначенного для првобраэования светового излучения в электрический сигнал, может быть использован фотодиод или- фотоэлектронныйумножитель,0877Обойма )стацовлена в ко 1 пусе 1 неподвижно и охватывает светофильтр 8 с зазором, величина которого выбирается, исходя из условиянадежного срабатывания магнитоуправляемого контакта. Обойма 11 можетбыть выполнена из немагнитного материала, например фторопласта, и имеет паз, в котором размещены магнитоуправляемые контакты 15 в держателях 16, изготовленных, например, иэлатуни. Держатели 16 с магнитоуправляемыми контактами 15 можно перемещать по окружности паза и фиксировать их установку.5Механизм 2 возвратно-поступательного перемещения содержит наконечник 17,кулису 18, вал 19, электропривод 20, стакан 21, кронштейн 22,Вал 19 установлен соосно со светофильтром 8 в неподвижном стакане 21.На стакан 21 посажен кронштейн 22с закрепленным на нем электроприводом 20. Вал электропривода 20 соединен с кулисой 18, Кулиса 18 однимконцом жестко соединена с валом 19,а другой ее конец снабжен наконечником 17. Кулиса 18 преобразуетвращательное движение электропривода 20 в возвратно-поступательноедвижение наконечника 17. Кронштейн 22, соединенный со стаканом 21и электроприводом 20, позволяет уста-.навливать механизм возвратно-поступательного перемещения в любое угловое положение по окружности обоймы 11 З 5путем поворота кронштейна 22 и фиксации его в новом положении,В спектрофотометре может быть использовано несколько аналогичных ме 40ханизмов возвратно-поступательногодвижения, если необходимо одновременно сканировать несколько участков спектра. В этом случае каждыймеханизм подсоединяют посредством наконечника 17 к отдельным магнито 45управляемым контактам,Электронный блок состоит иэ пред.варительного усилитеая 23, оконечного усилителя 24 и ячеек 25 - 28памяти. Предварительный усилитель 2350и оконечный усилитель 24 подключеныпоследовательно на выходе фотоприемника 10 и предназначены для усиленияэлектрического сигнала, вырабатываемого фотоприемником 1 О. В качествепредварительного усилителя 23 можетбыть использован, например, полевойтранзистор или электрометрическая 82 4лампа. Схема оконечного усилителя 24выбирается в,зависимости от исполь зуемого регистратора сигналов,Ячейки 25 - 28 памяти предназначены для фиксации результатов измерений, Число их соответствует числумагнитоуправляемых контактов 15,Каждая ячейка памяти включена на выходе предварительного усилителя 23через отдельный магнитоуправляемыйконтакт, причем ячейка 28 памяти подсоединена через магнитоуправляемыйконтакт 15 к механизму 12 возвратнопоступательного перемещения.Спектрофотометр работает следующим образомВ зависимости от задачи исследования устанавливают магнитоуправляемыеконтакты 5 в обойме 11 в определенное угловое положение и фиксируютих. Один или несколько незафиксирован.ных магнитоуправляемых контактов 15подсоединяют к механизму (механизмам) возвратно-поступательного движения посредством наконечников 17 кулисы 18,Излучение 29 от исследуемой поверхности 30 (фиг.1) проходит входноеокно, закрытое защитным стеклом,2,отражается поворотным зеркалом 5 иколлимируется входным обьективом 6на щелевую диафрагму 7, Светофильтр 8,вращаемый с постоянной скоростьюэлектродвигателем 9, и щелевая диафрагма 7 выделяют из исследуемого из.лучения монохроматический свет в узком спектральном диапазоне, которыйпопадает на фотоприемник 10 и преобразуется в электрические сигналы.Постоянный магнит 14 вращаетсявместе с дисковым интерференционнымсветофильтром 8 и при прохождениимимо магнитоуправляемого контакта 15замыкает его. В этот момент сигналс фотоприемника 1 О в виде импульсаопределенной амплитуды поступает навход предварительного усилителя 23,затем через замкнутый магнитоуправляемый контакт 15 проходит в ячейку 28памяти и запоминается в ней. Амплитуда электрического импульса пропорциональна монохроматическому световому потоку, пропущенному тем участком светофильтра 8, который находится против щелевой диафрагмы 7 в момент замыкания магиитоуправляемогоконтакта 15,При непрерывном вращении светофильтра 8 все магнитоуправляемые кон 1083такты5 замыкаются по очереди, в результате чего регистрируются световые потоки, соответствунзцие заданным длинам волн в спектре исследуемого излучения. За один оборот светофильтра 8 регистрируется полный спектр объекта 30.При необходимости выбора другого спектрального интервала магнитоуправляемые контакты 15 плавно переме О щаются по пазу обоймы и закрепляют держатели, в которых они находятся, в новом положении.Одновременно с непрерывным вращением светофильтра 8 механизм возврат но-поступательного движения,подсоединенный к магнитоуправляемому контакту 15, придает этому контакту воз". вратно-поступательное перемещение по дуге окружности обоймы 11 со скоростью, например, равной угловой ско-. рости вращения светофильтра 8, обеспечивая тем самым сканирование в выбранном спектральном интервале. На ячейке 28 памяти, подключенной к усилителю 23 через магнитоуправляемый контакт 15, фиксируется полученная информация, Закон перемещения магнитоуправляемого контакта 15 может быть изменен путем изменения скорости вращения электропривода 20. Таким образом, спектрофотометр позволяет получить на выходе оконечного усилителя 24 полный непрерывный спектр излучения исследуемого объектав виде графика функции В = Е (В )782где В - яркость, д - длина волныспектра, на выходах ячеек 25 - 27памяти - временную зависимость яркости на определенной длине волны В (Л е ) = Е (+, ), гдеВ" ( Л;) - яркость на длине волныЛ;, (д =1,2 п), й -время, навыходе ячейки 28 памяти - временнуюзависимость яркости для определенного спектрального интервала В ( Д"1) = Г (Ф), где (Л - Д ) - интервал сканирования по спектру излученияот /; до 1. (1,1 = 1,2,3,пКалибровку спектрофотометра осуществляют от внешнего источника света либо в.относительных единицах -по Солнцу, либо в абсолютных единицах -по эталонной лампе, расположенной состороны второго входного окна корпуса 1. В этом случае молочный коллектор 3 является диффузным рассеивателем и служит для приема солнечногоизлучения при различных зенитныхуглах Солнца, а поворотное зеркало 5разворачивают так, чтобы направитьэто излучение Й ) в измерительныйканал спектрофотометра,Предлагаемый спектрофотометрпозволяет исследовать динамику спектральной яркости объектов с заданнойдискретностью, а также структуруспектральной яркости объекта в выбранном спектральном интервале путемнепрерывного сканирования этого интервала и отличается быстродейс:т ем,оперативностью измерений и простотой обработки информации.едакт исное город, ул. Проектная,4 Патент" Фил акаэ 2644/35 Ти ВНИИПИ Государствен по делам иэобрете 33035, Москва,)К, аж 823 Поого комитета СССРнй и открытийРаушская наб д. 4/5