Способ измерения интенсивности линий в оптическом спектре Советский патент 1983 года по МПК G01J3/30 

Способ относится к оптическому спектральному приборостроению и может быть использован для выделения слабых спектральных линий в присутствии интенсивного фона.

Известен способ измерений интенсивности линий в оптическом спектре путем периодичного сканирования спек тра в окрестности линии относительно выходной щели монохроматора, преобразования оптического сигнала фототока и измерения амплитуды фототока на частоте модуляции сигнала от линии , l .

Указанный способ позволяет избавиться от флуктуации фона при уелоВИИ, что его интенсивность постоянна на сканируемом участке спектра. В случае, когда интенсивность фона не постоянна на сканируемом участке спектра, фон оказывается модулирован ным на частоте сканирования, что приводит к значительным ошибкам измерения, т.е. к снижению чувствительности и точности.

Наибо сее близким к предлагаемому является способ измерения интенсивности линий в оптическом спектре путем периодического изменения взаимного положения спектральной линии и выходной щели монохроматора, преобра зования оптического сигнала в фототок и измерение амплитуды фототока о линии на частоте модуляции сигнала, при котором устраняется модуляция фона, зависимость интенсивности -которо го .от длины волны линейна на сканируемом участкеспектра. Исходный спектр разделяют на два эквивалентны спектра и сканируют их синусоидально во времени в противоположных фазах с равными частотой и амплитудой, причем оба спектра совмещают в одном из крайних положений 2 .

Однако извест и11и способ не позволяет исключить модуляцию фона, интенсивность которого нелинейна на участке сканирования спектра, а также ошибку в измерении интенсивности спектральных линий сложных спектров, если на участке сканирования присутствуют спектральные линии исследуемого или другого вещества, интенсивность которых соизмерима с интенсивностью регистрируемой спектральной линией.

Цель изобретения - повышение чув-т ствительности и точности измерения интенсивности спектральных линий путем увеличения спектрального разрешения,, а также устранения модуляции .переменного фона и влияния посторонних спектральных линий в окрестности регистрируемой линии. Цель достигается тем, что согласно способу измерения интенсивности линии в оптическом спектре путем периодического изменения взаимного положения спектральной ;1инии и выходной щели монохроматора, преобразования оптического сигнаиха в фототок и измерения амплитуды фототока от линии на частоте модуляции сигнала, изменение взаимного положения спектРси1ьной линии и выходной щели монохроматора осуществляют путем периодического поворота щели вокруг оптической оси монохроматора с частотой, равной частоте модуляции сигнала от линии.

На фиг.1 показана .одна из возможных конструкции спектрометра для реализации способа; на фиг.2 - вид аппаратной функции спектрометра, работающего по предлагаемому способу; на фиг.-З - вид аппаратной функции прототипа.

Монохроматор 1 спектрометра имеет неподвижную входную щель 2 и поворотную В1аходную щель 4, На которой фокусируется исходный спектр 3. Выходная щель 4с помощью механического привода 5 периодически с частотой модуляции f разворачивается на угол об вокруг оптической оси монохроматора.

При равномерном совмещении входной щeJJИ монохроматора по высоте, что легко достигается с помощью протяженного источника излучения и осветительного объектива спектрометру, сигнал на фотоприемнике будет постоянным, если выходная щель монохроматора при повороте .не пересекается со спектральной линией (тогда пропорциональный сигналу фототок не будет содержать периодической составляющей на частоте модуляцииf и сигнал на выходе электронного устройства, настроенного на эту частоту равен нулю), переменным, если выходная щель монохроматора при повороте пересекается с регистрируемой спектpa :ьнoй линией, причем при совмещени выходной щели и линии в одном из положений переменная составляющая фртотока будет пропорциональна разности интенсивностей линии и осредненной интенсивности переменного фона в окрестности этс:Э линии и может быть зарегистрирована электронны измерительным у.стройств.ом, настроен|Ным на частоту модуляции f .

На фиг.2 изображен вид аппаратной функции (ЛФ) спектрометра, работающего по предложенному способу, где Уд - спектральная ширина щелей монохроматора; ь А - спектральный диапазон, в котором осредняется переменный в окрестности регистрируемой линии фон.

На фиг.З для сравнения приведен вид аппаратной функции прототипа.

Из рассмотрения вида аппаратных функций, изо.браженных на фиг. 2 и 3,

следует, что если выбранный спектралный диапазон йЛ , в котором осредняется переменный по интенсивности фон в окрестности регистрируемой линии, в 5-10 раз больше спектральной ширины щелей монохроматора 8 } , то разрешение спектрометра, работающего по предлагаемому спЬсобу измерении интенсивности линий в оптическом спектре, будет в 10г20 раз выше, чем У прототипа.

Таким образом, благодаря увеличению спектрального разрешения и устранению влияния в окрестности регистрируемой линии переменного фона, содержащего посторонние .линии, предлагаемый способ позволяет в несколько раз по сравнению с базовым объектом повысить чувствительность и точность цзмерений интенсивности спектральной линии в сложных спектрах при малых . концентрациях исследуемых веществ.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЙНТЕНСИВ.НОСТИ ЛИНИЙ В ОПТИЧЕСКОМ СПЕКТРЕ путем периодического изменения взаимного положения спектральной линии и выходной щели монохроматора, преобразования оптического сигнала в фототок и измерения амплитуды фототока от линии на частоте модуляции сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, изменение взаимного положения спектральной линии и выходной щели монохроматора осуществляют путем периодического поворота щели вокруг оптической оси монохроматора с частотой, равной частотемодуляции сигнала от линии. , л э: О х ел с

0.5

АФ

фиг.З