Селектирующий оптический фильтр Советский патент 1983 года по МПК G01J3/26 G01T1/04 

Изобретение относится к физическсэму приборосгрроению и преимуществен ной областьюего использования является фотометрия слабых источников света, . Известно устройство для выделения слабой спектральной линии при относительно высоком фоновом излучении основания на модуляции этой линии посредством качания интерференционного фильтра. При наклоне интерференционного фильтра на 10-12 максимум его пропускания смещаетcifi в коротковолновую область на А. Используя интерференционный фильтр с полосой пропус кания 15-30 А и осуществляя качание его на соответствующий угол, можно добиться модуляции выделяемой спектрапьной линии близкой к 100 (для параллельных пучков}. Величина модуляции фона при этом Iбудет определяться формой его спектрального распределения и изменением полуширины пропускания интерференционного фильтра при наклонном падении на него светового потока. Эта-величи на примерно на порядок меньше величи ны модуляции спектральной линии. Таким образом, модуляция выделяемой спектральной линии будет происходить при незначительной модуляции фоновог излучения d 1 J. Недостатком указанного устройства является невозможность осуществления качания фильтра с большой частотой (больше 20-30 Гц), вследствие рассло ения и поломки фильтра и нежелательной вибрации прибора в целом. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является селек тирующий оптический -фильтр, содержащий интерференционный фильтр, установленный в устройство для модуляции его углового положения. В этом устройстве интерференционный фильтр помещен во вращающуюся обойму под углом .ot, а обойма установлена под тем же углом к направлению светового потока. Вращение обоймз вызывает эквивалентное качание фильтра а угол 2о1. Вращая интерференционный фильтр с большой частотой, при помощи узкополосного усилителя, настроенного на частоту качания фильтра, можно измерить интенсивность выделяемой спектральной линии при высоком фоновом из лу чении t 2 3. Недостатком известногр селектирующего оптического фильтра является то, что при измерении сигнала слабой, интенсивности паразитная модуляция фонового излучения является помехой, которая снижает чувствительность устройства. Целью изобретения является повышение чувствительности путем устранения паразитной модуляции фонового излучения. Для достижения указанной цели в селектирующий оптический-фильтр, содержащий интерференционный фильтр, установленный в устройстве для модуляции его углового положения, перед интерференционным фильтром или за ним по ходу светового потока под/yi- лом к интерференционному фильтру установлен компенсатор, причем угол наклона компенсатора выбран таким образом, что световой поток источника с известной спектральной .характеристикой имеет настоящую величину независимо от углового положения системз интерференционный фильтр - компенсатор. ,Кроме того, компенсатор может быть выполнен в виде пол и ро банной стеклянной пластины или жалюзи. На фиг. 1 показан селектирующий оптический фильтр, компенсатор выполнен в виде полированной стеклянной пластины, на фиг. 2 - то же, компенсатор выполнен в виде жалюзи; на фиг. 3 и - характеристики пропускания селектирующего -фильтра без компенсатора и при использовании компенсатора в случае наклонного и нормального падения, света. Селектирующий фильтр содержит интерференционный фильтр 1 и компен-. сатор 2 (фиг. 1), выполненный в виде полированной стеклянной пластины, или интерференционный фильтр 1 и компенсатор 3 (фиг. 2), выполненный в виде жалюзи. Интерференционный фильтр 1 и компенсатор 2 ( 3 установлены в устройстве для модуляции их углового положения (не показано). Селективный фильтр работает следующим образом. Устройство для модуляции углового положения осуществляет качание интерференционного фильтра 1 и компенсатора 2 относ тельно направления падающего светового потока. 310 При угле падения ееетового потока на интерференционный фильтр 1 90 компенсатор 2(3) расположен под углом oLj(. к направлению распространения светового потока ( 30 70) . При накпоне фильтра на 10-12® величина уменьшается на те-же 10-12 При эгом световой поток через пластину увеличивается на 1-15%. Угол-начальной установки компенсатора 2 (.3) под бирается экспериментально для каждого интерференционного фильтра в отдельности с применением спектрометра с известной спектральной характеристикой источника и выбирается таким, чтобы световой поток через систему интерференционный фильтр 1 - компенсатор 2 (З) имеет постоянную величину независимо от ее углового положения. Угол установки компенсатора 2 (3) относительно интерференционного фильтра 1 можно также определить аналитически. Допустим, что изза наклона интерференционного фильтра световой поток через него уменьшается на величину . Для компенсаций этой разницы необходимо, чтобы пропускание пластины компенсатора 2, выполненного в виде полированной пластины (для неполяризованного света), изменилось на величину AR, определяемую из соотношения .д2 дЯ Начальный угол (д/) установив ком пенсатора, выполненного в виде полированной пластины, зависит от ее опти ческих характеристик и может быть определен из соотношения , . Гв1нУ4-| 4) , 1(о(-Д)1 Г 2 lsirt(ii-f|b;) tt(oti-b)J , где (f- угол преломления света. 14 Аналогичный результат достигаетёя и при ис пользовании компенсатора 3 выполненного ввиде жалюзи. При изменении начального наклона жалюзи, их длины 1 и d можно дос.тичь постоянства светового потока в системе компенсатор - интерференционный фильтр независимо от ее углового положения. Действительно, если при наклоне интерференционного фильтра световой поток уменьшается на величину Л1 , то это уменьшение может быть компенсировано компенсатором, выполненным в виде жалюзи, при условии, если его наклон умень- . шит площадь пропускания света на величинугде S площадь пропускания света , s decueot . откуда Эр COSo C3o-J4.)So На фиг. 3 представлены х актёристики селектирующего оптического фидьтра с интерференционном фильтром Л.280 А, с полушириной 100 X без компенсатора при наклонном и при нормальном падении света; на фиг. 4 Те же характеристики селектирующего оптического фильтра, гфи использований компенсатора. Введение компенсатора, таким образом, позволяет устра1ить паразитную модуляцию фонового излучения и за счет этого повысить пороговую чувствительность в 5-10 раз, зарегистрировать слабое спектральное свечение, если фоновое излучение в 100 раз выше по интенсивности.

1. СЕЛЕКТИРУЮЩИЙ ОПТИЧЕСКИЙ ФИЛЬТРj содержащий интерференционный фильтр, Установленный в устройт стве для модуляции его углового положения, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности путем устранения пара- зитной модуляции фонового излучения, перрд интерференционным фильтром или за ним по ходу светового потока под углом к интерференционному фильтру установлен компенсатор, причем угол наклона компенсатора выбран таким образом,, что световой поток источника с известной спектральной характеристикой имеет постоянную вели1 1ну независимо от углового положения системы интерференционный фильтр - компенсатор. 2.Фильтр по п. 1, отличающий с я тем, что компенсатор выполнен в виде полированной стеклян(Л ной пластины. 3.Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что компенсатор выполнен в виде жалюзи.

Ф-ffO

p-fff0

ffffA jffff гб

Фг/г J

0ffO /f- 70

4Jffff/l4 ff& Jffff/f

Ф-ШО ffffff

фг/г.4