Импульсный лазерный флоуресцентный спектрометр Советский патент 1986 года по МПК G01J3/42 

f1

Изобретение относится к спектральному приборостроению.

Цель изобретения -- повышение достоверности измерения аналитических параметров быстропротекающих процессов.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.,

Устройство содержит лазер 1 накачки, лазер 2 на красителях с перестраиваемой частотой излучения, кюветный блок 3, канал измерения спектра флуо ресцендии, содержащий спектрограф 4, передающую телевизионную трубку 5, телевизионный регистратор 6, поляриметрический канал, содержащий моно- хроматор 7, поляризатор 8, фотоприем ники 9. и 10, измерители падающего и прошедшего через кюветный блок излучения: светоделитель 11, фотоприемники 12 и 13, многоканальный фотометр 14; блоки синхронизации 15 и управления 16, магистраль ЭВМ 17, Устройства 6, 14, 15 и 16 связаны с магистралью ЭВМ. Канал измерения спектра флуоресценции дополнительно содержит устройство 18 сравнения, устройство 19 стробирования фотокатода, устройство 20 управления напряжением модулятора трубки и интегратор 21 строки.

Принцип работы устройства состоит в следующем.

В режиме начальной установки в перестраиваемом лазере 2 и монохрома торе 7 через блок управления устанавливаются требуемые длины волн,энергия генерации лазера 2. В режиме измерений по сигналу блока 15 синхронизации лазер 1 накачки генерирует импульс, накачивающий лазер 2 на красителях. Излучение лазера на красителях на выбранной длине волны возбуждает в кюветном блоке 3 луоресцен- цию исследуемой средыо При этом фотоприемники 12 и 13, регистрируя интенсивность падающего и прошедшего среду лазерного излучения соответственно, обеспечивают с помощью фотометра 14 вычисления коэффициента поглощения. Одновременно импульс флуоресценции пропускается через спектрометрический и поляриметрический каналы. В спектрометрическом канале излучение флуоресценции разлагается в спектрографе 4 в пространственный спектр, который проецируется в фокальной плоскости на фотокатод пере14 2

дающей телевизионной трубки 5. Импульсом лазера 2 в устройстве 19 ст- робирований формируется строб, который отпирает фотокатод и переносит

изобрлже ше спектра флуоресценции на патенциальный рельеф мишени телевизионной трубки 5. Спектр считывается электронньсм лучом трубки вдоль спектральных линий и по каждой строке суммируется в интеграторе 21 строки,запоминается в телевизионнон регистраторе 6. В результате в последнем образуется массив данных, определяемый числом строк развертки, отражающий

спектр флуоресценции исследуемого вещества.

Интенсивность флуоресценции в полосе пропускания монохроматора 7 определяется суммой токов с фотоприемников 9 и 10. Величина этого сигнала через устройство 20 управления напряжением на модуляторе трубки определяет уровень напряжения на модуляторе, обеспечивая регистрацию спек-

тра флуоресценции данной интенсивности на линейном участке световой характеристики телевизионной трубки.

Поляриметрический канал обеспечи- вает измерение степени поляризации флуоресценции в полосе пропускания монохроматора 7 путем регистрации интенсивностей световых потоков Р и S компонент поляризации, выделяемых поляризатором 8 и фиксируемых фотоприемниками 9 и 10 соответственно,Степень поляризации определяется в фотометре 14, как (I, - I,Q )/(Ig + 1,0), где 1 и I,Q - интенсивности световых потоков, зарегистрированных фотоприемниками 9 и 10. Одновременная регистрация энергии падающего и прошедшего кюветный блок световых потоков фотоприемниками 12 и 13 и энергии флуоресценции на выбранной длине волны фотоприемниками 9 и 10 с последующей обработкой этих сигналов в многоканальном фотометре 14 обеспечивает измерения энергетического и кванто-вого выходов флуоресценции. С выходов

телевизионного регистратора и многоканального фотометра 14 информация поступает через магистраль 17 в ЭВМ для последующей обработки.

Для регистрации флуоресцентных ха- рактеристик сред, обладающих низким квантовым выходом флуоресценции,предусмотрен режим М1 огократного повторения зондирующих лазерных импульсов.

312786

При этом в устройстве 18 сравнения происходит накопление сигналов 21

(Ifj + I,Q ) (i - число импульсов флуоресценции) с фотоприемников 9 и 10 до уровня, соответствующего необходимому отношению сигнал - шум на потенциальном рельефе мишени телевизионной Tpv6- ки 5. После достижения необходимого уровня накопления сигнала устройство 18 сравнения выдает сигнал в блок хронизации на прекращение генерации и считывание электронным пучком с мишени трубки накопленного суммарного спектра флуоресценции.

15

Изобретение позволяет повысить достоверность результатов измерений благодаря более интенсивному, чем в

известном устройстве, подавлению шума

с учетом данных, поступающих по всем каналам измерения, а также расширить область применения спектрометрических приборов на анализ веш;еств с низким квантовым.выходом и малым временем 25 жизни флуореценции за счет системы многократного повторения зондирования с накоплением.

Формула изобретения

30

Импульсный лазерный флуоресцентный спектрометр, содержащий источник излучения, состоящий из лазера на красителях с лазером накачки и блоками синхронизации и управления, при этом 35 выходы блока синхронизации соединены с лазером накачки и устройством управления, а выход которого соединен с лазером на красителях, светоделитель,кювету и опорный фотоприемник, подклю- 40 ченный к первому входу, многоканального фотометра, спектрометрический канал5. включающий спектрограф,направ

О

5

0

5

0

5 0

144

ленный на кювету, и соединенный с телевизионной передающей трубкой, выход которой соединен с телевизионным регистратором, поляриметрически канал, включающий монохроматор, направленный на кювету,управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, поляризатор и два фотоприемника регистрации Р и S компонент поляризации флуоресценции,расположенных на выходе поляризованных компо-- нент излучения, выходы которых соединены с вторьм и третьим входами многоканального фотометра, канал изме- рения- .поглощения, включающий фотоприемник, соединенный с четвертым входом многоканального фотометра, причем блоки синхронизации и управления,телевизионный регистратор и многоканальный фотометр соединены с магистралью ЭВМ, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности измерения аналитических параметров быстропротекающих процессов, он снабжен интегратором, вход которого соединен с выходом телевизионной трубки, а выход - с входом телевизионного регистратора, дополнительным устройством стробирования напряжения на фотокатоде, вход которого соединен с выходом опорного фотоприемника, а выход - с первым входом телевизионной трубки, устройством управления напряжения модулятора, выход которого соединен с вторым-входом телевизионной трубки, а два управляющие входа - с выходами фотоприемников поляриметрического канала, устройством сравнения, входы которого соединены с выходами фотоприемников поляриметрического канала, а выходы - с блоком синхронизации и третьим входом телевизионной трубки.

Редактор Е. Папп

Составитель Б. Широков

Техред Л.Олейник Корректор А. Ильин

Заказ 6822/36Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфичес.кое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к спектральному приборостроению. Цель изобретения заключается в повышении достоверности измерений аналитических параметров быстропротекающих процессов. Лазерный флуоресцентный спектрометр, содержащий лазер на красителях, дополняется устройством сравнения интенсивности флуоресценции на выбранной длине волны с опорным напряжением. Рассогласование формирует сигнал в блоке синхронизации на повторный импульс лазерного излучения. Устройство стробирования запирающего напряжения на фотокатоде телевизионной трубки обеспечивает отсутствие тем- новых, токов трубки в интервале между импульсами генерации лазера. Устройство управления напряжения на модуляторе телевизионной трубки обеспечивает выбор световой характеристики в соответствии с интенсивностью падающего излучения. Интегратором проводится суммирование сигнала с трубки при считывании интенсивности каждой спектральной компоненты зарегистрированного спектра. 1 ил. сл N5 00