Двухканальный осветитель для спектральных приборов Советский патент 1985 года по МПК G01J3/42 

;з

Фи1.1 Изобретение относится к спектрал ным приборам, а именно к устройствам для исследования и измерения оптических спектров излучения и погло щения. Известен двухканальный осветитель для спектральных приборов, содержащий источник излучения и установленные по ходу лучей модуляторы и систему фокусировки излучения ij . Недостатком осветителя является ограничение спектрального диапазона измерений спектром излучения применяемого источника. Наиболее близким к предлагаемому является двухканальный осветитель, для спектральных приборов, содержащий основной и дополнительный источ ники излучения и установленные по ходу лучей кюветы с исследуемым эта лонным образцом, систему фокусировки излучения, модулятор, выполненны в виде диска, диаметрально разделен ного на два сектора, один из которы прозрачный во всей области спектра, другой - двусторонний зеркальный., фотоприемник с системой автоматичес кой регулировки напряжения накала дополнительного источника 2. Недостатками известного осветите ля являются также ограничение диапа зона излучения и невозможность имит ции источника со сложным спектральным распределением излучения вследствие невозможности смешения потоков от источников..,. Цель изобретения - расширение спектрального диапазона измерений. Для достижения поставленной цели в двухканальном осветителе. для спектральных приборов, содержащем основной и дополнительный источники излучения и установленные по ходу лучей кюветы с исследуемым и эталонным образцами, систему фокусировки излучения, модулятор, выполненный в виде диска, диаметрально разделенного на два сектора, один из которых прозрачный во всей области спектра, другой - двухсторонний зеркальный, фотоприемник.с системой автоматического регулирования напряжения накала дополнительного источника, дополнительно введен модулятор, выполненный в виде диска, диаметрально разделенного на два сектора, один из которых двусторонний зеркальный, дру гой - полупрозрачный. светоделитель ный, установленный после источников излучения перед к{6ветами о исследуемым и эталонным образцами с возможностью фиксации полупрозрачного светоделительного сектора в ходе лучей обоих оптических каналов. На фиг.1 приведена оптическая схе ма двухканального осветителя для спектральных приборов; на фиг.2 функциональная схема осветителя; на фиг.З - схема первого и второго модуляторов/ на фиг.4 - график зависимости опорного напряжения на фазы работы положения модуляторов. Двухканальный осветитель для спектральных приборов содержит основной источник 1.излучения, дополнительный источник 2 излучения, сферические зеркальные объективы 3 и 4, первый модулятор 5, кювету б с исследу мым образцом, кювету 7 с эталонным образцом,плоские отражатели 8-11, второй модулятор 12, сферическое зеркало 13, фотоприемник 14, усилитель 15, фазочувствителыаай детектор 16, генератор 17 опорного напряжения, фильтр 18 низких частот, усилитель 19 постоянного тока, регулятор 20 напряжения накала дополнительного источника с запоминающим устройством, блок 21 питания основного источника излучения, блок 22 питания дополнительного источника излучения. Первый модулятор 5 выполнен в виде диска, диаметрально разделенного на два сектора, один из которых двусторонний зеркальный:, а другой - полупрозрачный светоделительный-.- Второй модулятор 12 также выполнен в виде диска, диаметрально разделенного на два сектора, один из которых зеркальный, а другой прозрачный. Двухканальный осветитель для . спектральных приборов работает следующим образом. Потоки излучения от источников 1 и- 2 отклоняются с помощью сферических зеркальных .объективов 3 и 4 и поступают сходящимися пучками на первый модулятор 5. Если оба модулятора находятся в фазе работы (фиг.З), то через оба канала осветителя идут равные потоки излучения Ф .,... ( -поток излучения от основного источника/ -поток излучения от дополнительного источника/ -суглмарный поток от двух источников . При этом поток, поступающий в спектральный прибор, проходит через ювету с исследуемым объектом, а а фотоприемник системы автоматичесой регулировки напряжения накгша оступает поток, прошедааий через-кюету с эталонным объектом. При положении модуляторов в фае работы II в рабочие.каналы по тупают потоки Ф( и Ф, причем поок Ф поступает в канал с эталонным бъектов, а Ф - с исследуемым.

Поток Ф, пройдя через кювету с эталонным объектом, поступает на вход системы автоматической регулировки напряжения накала, а поток Ф, пройдя через кювету с исследуемым объектом, поступает на вход спектрального прибора.

Необходимо ввести следующие обобозначения:

Ф - поток от основного источника, прошедший через эталонный канал ;

Ф - поток от дополнительного источ ника, прошедший через эталонный

канал/ Ф.(J-; ПОТОК ОТ ОСНОВНОГО источника.

прошедший через измерительный канал;

4U дополнительного источника, прошедший через канал с исследуемым объектом; Ф - суммарный поток от двух источников, прошедший через канал с эталонным объектом , Ф, - суммарный поток от двух источников, прошедший через канал с исследуемым объектом. Рассмотрев действие осветителя в фазах работы III и IV, можно получить данные, приведенные в таблице. 5 положениях I и II (лазах работы) модуляторов (фиг.З) работает система автоматической регулировки напряжения накала дополнительного источника излучения, в фазах; работы модуляторов I и IV работает спектральный прибор (фиг.4). Сигналом рассогласования для работы системы автоматической регулировки напряжения накала является разностный сигнал iU, для которого имеет место соотношение

4U К(Ф,д-Ф) ,-|-(,) К-|(Ф„-Ф„) к -(ф.ф),

где К - коэффициент пропорциональности; имеющий размерность В/лм.

Сигнал uU, получаемый с выхода фазочувствительного детектора 16, фильтруется блоком 18, усиливается по мощности блоком 19 и подается на вход регулятора 20 напряжения накала с запоминакицим устройством, который представляет собой, например, потенциометр, со средней точкой которого механически связан двигатель постоянного тока. Регулятор 20 че рез блок 22 питания дополнительного источника излучения изменяет напряжение накала источника 2 до отсутствия сигнала рассогласования (фиг.2).

Работа спектрального прибора осуществляется аналогично работе известных систем, но только 6 течение половины периода врашения модуляторов . Для работы с достаточно стабильными источниками излучения можно

5 предусмотрерь выключение первого модулятора с фиксацией на полупрозрачном зеркальном светоделительном секторе на определенные промежутки времени i При этом работа спектрального

0 прибора с предлагаемым двухканальным осветителем не отличается от работы аналогичных систем, а спектральный диапазон такого устройства будет соответствовать сумме спектров излучения источников.

Оптические оси пучков, входящих и выходящих из обоих модуляторов перпендикулярны между собой, а рабочие - плоскости модуляторов составляют угол 45° с осями пучков.

Применение устройства создает возможности для проведения исследований имитации источника со сложным спектральным распределением излучения, причем возможно использование источников излучения, обладающих различными величинами нестабильности излучательной способности, наибольшая комплексируемая величина которой 0 определяетсябыстродействием механизма регулировки напряжения накала дополнительного источника излучения .

В предлагаемом устройстве осуществляется автоматическое выравнивание величины потоков, проходящих через оба рабочих канала, что является особенно важным для работы спектрсшьного прибора.

Достигнутые преимущества позволяют применять устройство для решения комплексных задач излучения спектров поглощения и излучения исследуемых объектов. Рабочий сектор перПолупрозвого модулятора, . рачный Зеркальный Зеркальный Полупроз рачный

ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ОСВЕТИТЕЛЬ ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНЬК ПРИБОРОВ, содержащий основной и дополнительный источники излучения и установленные по ходу .лучей кюветы с иccлeдye 1ым и эталонным образцами, систему фокусировки , модулятор, выполненный в виде диска, диаметрально разделенного на два сектора, один из которых прозрачный во всей области спектра, другой - двусторонний зеркальный, фотоприемник с системой автсжатической регулировки напряжения накала дополнительного источника, отличающийся, тем, что, с целью расширения спектрального диапазона измерений, в осветитель дополнитель- но введен модулятор, выполненный в виде диска, диаметрально разделенного да два сектора, один из которых двусторонний зеркальный другой полутгрозрачный светоделительньй, ус тановленный после источников излучения перед кюветами с исследуемым и эталонным образцами с возможностью о фиксации полупрозрачного светоделилучей Обоих. тельного сектора в ходе (Л оптических каналов.

Рабочий сектор втоЗеркальныйрого модулятора

Поток,поступающий в спектральный приФбор

Поток,поступающий в систему автоматического регулирования напряжения накала

Прозрачный Прозрачный

ф;

Ф Ф

ги 1э

ф

г.

э

Фмг.2

Относит, единицы