Вакуумный двухлучевой спектрофотометр Советский патент 1990 года по МПК G01J3/42 

Изобретение относится к области оптического спектрального приборостроения и может быть использовано в вакуумных спектральных приборах: монохроматорах, спектрометрах спектрофотометрах, предназначенных для исследования абсолютных и относительных коэффициентов отражения и пропускания оптических материалов, дифракционных ( решеток, однородности материаловдля раэличных участков и различных размеров исследуемых объектов ,.

.Цель изобретения - повьшение оперативности и точности измерений.

На фиг.1 и 2 изображена рптико- кинематическая схема спектрофотометра; на фиг.З - модулятор; на фиг.4 светоделитель.

Спектрофотометр содержит монохро- матор с выходной щелью 1, диафрагму 2, модулятор 3, состоящий из диска 4 и подложки 5, на которой выполнены сквозные прорези 6 для опорного канала и отверстия 7, чередующиеся со светофильтрами 8 для .измерительного канала. МЬдупятор 3 установлен так, чтобы верхняя половина выходной щели соответствовала светофильтрам 8 и отверстиям 7, а нижняя половина выходной щели - прорезям 6, которые вьшолнены равными половине высоты выходной щели Г. В диске 4 модулятора 3 имеются также два ряда отверстий 9 и 10, cи п ieтpичнo которым с двух сторон диска расположены свё- тодиоды 11 и 12 и фотодиоды 13 и 14. Светоделитель содерткит зеркала 15- ,17, тьтьные.поверхности которых, выполнены цилиндрическими. Зеркала 15- 17 установлены в цюшндрической оправе f 8, причем цилиндрические по верхйОсти зеркал и внутренняя цилиндрическая поверхность оправы 18 соп ряжены. В оправе 1.8 выполнены продольные прорези 19. Концентрично оправе 18 установлена оправа 20, снаб- женная поперечшйми прорезями 21. Зеркала 15-17 и оправа 20 соединены с механизмом возвратно-поступательного перемещения байонетного типа (на .фиг.А не показан) посредством винта 22. Положение фиксируется с помощью планок 23.

В одиом из канацов производится установка образцов, предназначенных для исследования абсолютных и относительных коэффициентов пропускания и

46705

отражения при различных углах падения (положения 24-26). Держатель образцов 27 имеет средство вертикального возвратно-поступательного пере5 мещения и вращения вокруг оси 0-0. В другом канале производится установка дифракционных; решеток для исследования абсолютных и относительных коэффициентов отражения рассеян 0 наго света, а также образцов оптических материалов .и покрытий для исследования спектрофотоме- рических характеристик и однородности для разных участков и различных размеров ис S -следуемой поверхности.

Держатель образцов вьтолнен подобно держателю 27, но дополнительно имеет средство горизонтального возвратно-поступательного, перемещения

20 перпендикулярно оптической оси. Диа- . фрагмы 28 и 29 переменной аппаратуры кинематически связаны с поворотным устройством. Центр диафрагмы совмещен с осью, проходящей через центр

25 светофильтров модулятора 3, и с осью соответственно фотоприемника (30,31 или- 32) . Иccлeдye йIe образцы с по- моЩью.отсчетньгх устройств могут устанавливаться при различных углах паде30 ВИЯ и дифракции (положения 33-35). Узлы фотоприемников (З0 -32 и 36-38) имеют светосборники 39 с флюоресцирующими экранами 40, светофильтрами

41 и фотоприемниками 42. I 35 Спектрофотометр работает слецующим образом.i

Световой поток от источника свети проходит через входную щель I, диа- . фрагму 2, модулятор 3 и падает на

40

зеркало светоделителя.. Если в световом потоке установлены .зеркала 15 и

16,то функции измерительного канала выполняет канал для исследования дифракционных решеток, однородности

оптических материалов, покрытий, спектрофотоме.трических характеристик для разных участков и различных размеров исследуемой поверхности (на фиг,1 верхний канал). Если в евето- .

вом потоке установлены зеркала 16 и .

17,то фушсцйи измерительного канала вьтолняет канал 24 исследова.ния абсолютных и относительных коэффициентов пропускания и отражения (на фиг.1

нижний канал).

Дифрагированный свет, соответст- взгющий каналу измерения, при вращении модулятора 3 поочередно проходит

то через отверстия 7, то через срето- фильтры 8, затем поступает на светоделитель, измеряемые объекты и фото-, приемник. .

Вторая половина дифрагированного 5 пучка, соответствующая каналу сравнения , при вращении.модулятора 3 всегда будет модулироваться прорезями 6, затем свет падает на светоделитель/ (образцы вьшедены из светового пучка) О и на фотоприемник.

Благодаря различному числу отверсг тий в диске модулятора модуляция из.- мерительного и опорного световых потоков производится с разными,- по 15 кратным частотам. На -этих частотах одновременно регистрируются измери- тельньй и опорный световые потоки.

Это позволяет при синхронном детектн ровании полностью разделить сигналы 20 и исключить их взаимное влияние. Управление синхронными детекторам осу ществляетсй датчиками опорных напряжений , состоящими из светодиодов 11, 12 и фотодиодов 13,14, сигналы кото- 25 рык модулируются -прохождением через отверстия 9 и 10..

Благодаря поочередному прохождению дифрагированного света то через отверстия 7, то через светофильтры i 30 8 коротковолиовое излучение, не про- . пущенное светофильтром., модулируется

н участвует в образовании сигнала. Рассеяннь1й свет через светофильтр 8 проходит практически без ослабле- 35 ния и рё модулируется.

В камере спектрофотометра одновременно могут быть установлены образ- iQii дп:я измерения в двух каналах, BSD- дтше в световой пучок без нарзппения 40 вакуума в требуемой последовательности.

При измерении спектров отражения под углом падения об фотоприемншси автоматически устанавливаются на 45 угол 2 об. При измерении спектров про пускания узел фотоприемника устанавливается в положение измерение пропускания, т.е. ВДОЛЬ оптической оси Вв од очередного образца в канал измерения, как и их установка под требуемым углом падения (10-75) илн в положении измерения пропускания осуществляется соответствующими рукоятками без нарушения вакуума. В канале

сравнения образцы выведены из светового пучка.

При исследовании дифракционных ре шеток, однородности оптических материалов для различных участков и раз- г личных размеров, прн разных углах падения и дифракции фyнкt)lни каналов- измерения и сравнения меняются. Для этого светоделитель перемещается в вертикальной плоскости на высоту одного зеркала, канал измерения становится каналом сравнения, а установленные в нем ранее образцы выводятся из светового пучка; канал сравнения становится каналом измерения и в световой пучок вводятся для исследований jтребуемые образцы. Измерения концентрирующей способ- Юности дифракхщонных решеток, относительных коэффициентов пропускания или отражения ведутся при установке соответствующих образцов в двух каналах, например дифракционная решетка установлена в одном канале, а зерка- л6-эталон - в другом. Оба образца при измерениях под требуемыми углами падения разворачиваются синхронно. Различные участки образцов исследуются при их перемещешш в вертикальной. и горизонтальной плоскостях, а .раз- ,личные размеры исследуемой площади /устанавливаются изменением размера диафрагмы, кинематически связанной

с ПОВОрОТНЬМ устройством, центр OTf

верстня которой совмещен с оптической осью.

/-Ц

3

J9

4Ve;

лг

w

7

J.

13

Фиг.2 0

23

Редактор AiBep

.Ц

Составитель В.Траут

Техред О.Гортвай Корректор Е.Рошко

Заказ 991Тираж 425Подписное

ВНИШта 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