Спектрометр Советский патент 1986 года по МПК G01J3/42 

Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению.

Целью изобретения является noBbmie- ние чувствительности спектрометра и точности измерений при анализе ве- ществ на содержание химических элементов.

На фиг,1 представлена структурная схема спектрометра. На фиг,2 представлена зависимость допоянительных по- ,терь от частоты для различных направ- пений распространения луча в кольцевом лазере.

Спектрометр содержит перестраиваемый кольцевой лазер, резонатор кото- рого образован диэлектрическими зеркалами 1, 2, 3. В первое плечо резонатора помещена активная 4 с широкой областью усиления (раствор красителя, полупроводник или кристалл на F-центрах .окраски), Во втором плече расположены поляризатор 5 и фазовая пластина 12 6. В третьем плече расположена поглощающая ячейка 7, размещенная в соленоиде 8 с блоком питания 9 и переключателем 10 направления электрического тока.

В устройстве имеются кювета 11 для исследуемого вещества и регистрирующее устройство 12.

Фазоц.ая пластина /1 /2 предназначена для нерезонансного вращения плос}сости - поляризации, а поляризатор 5 - для преобразования зависимости поворота плоскости поляризации от частоты в зависимость потерь от частоты.

Спектрометр работает следующим образом.

Поглощающую ячейку 7 с анализируемым элементом помещают в соленоид 8, который создает продольное магнитное поле при протекании через него электрического тока, создаваемого блоком питания 9. При изменении направления электрического тока переключателем 10 изменяется направление продольного магнитного поля соленоида 8, Поглощающая ячейка 7 заполняется тем элементом, на содержание которого анализируется исследуемое вещество, находя- щееся в кювете 11. Продольное магнитное поле приводит к фарадеевскому вращению плоскости поляризации излучения в пределах контуров линий поглощения. Оптическая ось полуволновой пластинки 6 повернута на О г if 90°- угол относив-ельно направления макси- :Мального пропускания поляризатора,

что приводит к нерезонансному повороту плоскости поляризации излучения. Величина этого поворота практически не зависит или слабо зависит от частоты в пределах области усиления. При определенном повороте оптической оси полуволновой пластинки 6 потери за счет поворота плоскости поляризации генерируемого излучения начинают превышать усиление, то есть генерация срывается. Если теперь включить ток через соленоид 8, под действием продольного магнитного поля появляется фарадеевское вращение плоскости поляризации на линиях поглощения в Поглощающей ячейке 7 с известным элемен-j; том. Если фарадеевский поворот плоскости поляризации равен удвоенному

углу поворота оптической оси полуволновой пластинки 6, потери на линии

поглощения становятся равными нулю, и генерация осуществляется на линии поглощения, то есть спектр генерации сужается и привязывается к линии поглощения „ Для одного из направлений распространения луча углы поворотов плоскости поляризации в поглощающей ячейке 7 и полуволновой пластинки 6 складываются, а для другого - компенсируются. В результате.этого дополнительные потери, возникающие за счет поворота плоскости поляризации при наличии в резонаторе лазера поляризатора 5, имеют в пределах полосы усиления активной среды различную зависимость от частоты для противоположных направлений распространения световых волн, что представлено на фиг.2 Такая зависимость потерь от частоты имеет место только при Н 1 .g. Как видно из фиг.2, в одном направлении распространения луча (кривая А) генерация происходит только в центре поглощения, поскольку там нулевые потери, а в другом на частотах, от- строенных от центра контура (кривая В). Меняя направление магнитного поля в соленоиде 8 переключателем 10, можно изменять в данном направлении распространения луча участок линии поглощения, на котором осуществляется генерация. Пропуская через кювету 11 с исследуемым веществом из.чучение Кольцевого лазера, привязанкое Jc центру контура линии поглощения, можно получить селективное поглощение плюс неселективное поглощение. Неселективное поглощение определяют отдельно при пропускании через кювету излучения, привязанного к краю контура линии поглощения. Обработка сигналов

ос51честБляется регистрирующим устройством 12.. ,

Редактор К.Федотов

Составитель С.Иванов

Техред М.Маргинтал Корректор М.Шароши

Заказ 5268/2Тираж 778 .Подписное

ВНИШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фиг. 2