Внутрирезонаторный лазерный спектрофотометр Советский патент 1992 года по МПК G01J3/42 

Изобретение относится к оптичес- спектральному приборостроению.

Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение диапазона исгледуемьи веиеств.

На фиг. I показан внутузирезона- торный лазерной спектрофотометр; на фиг. 2 - покгл.чим спрктг/ы пропускания отражении г.пекпк делнтелей; на

фнг. 3 - сп ектр, излучения, прошедшего и отраженного от спектроделите- лей; на фиг. 4 - спектр генерации лаг)ера, peIi cтpиpy п.lй спехтральным прибором, и спектр 1ог; 01 1е1шя иссле- дуемого вещества.

Спектрофотометр гол(г)Ж11т измери- тель;и11Й 1, сранки г. :: j:i,::i 2 и уравни- ваюгп1й 3 каналы и -;): ггчп и:) резона31 9

тора, образованного зеркалами А и 5, внутри которого расположены кювета 6 длм исследуемого вещества, активный элемент 7 и первый спектроделитель 8. Вне резонатора установлены второй спектроделитель 9, первое и второе зеркала 10, И, первый и второй ре- гyлиpye ыe ослабители 12, 13, спектральный прибор 14, фотопрнемник 15 и блок 16 электронной обработки,

На фиг, 2 показаны спектр 17 пропускания, спектр 18 отражения первого спектроделителя, спектр 19 пропускания и спектр 20 отражения вто- рого спектроделителя; на фиг. 3 представлены спектр 21 излучения, прошедшего по измерительному каналу, спектр 22 излучения, прошедшего по сравнительному каналу, и спектр 23 излучения, прошедшего по уравниваю- каналу; на фиг. А показаны спектр 2А излучения без структуры, спектр 25 излучения при близком поглощении на частотах ,. спектр 26 при меселективном поглощении исследуемого вещества, спектр 27 излучения при близком поглощении на частотах Vt,- О, ч спектр 28 при сла- спектральной зависимости погло- щения.

Спектрофотометр работает следующим образом. В процессе генерации лазера со сложным резонатором, образованном элементами 4,5-,8-П в акти- вном элементе 7 взаимодействуют излучения, прошедшие по измерительному каналу 1 (спектр 22) и уравнивающему каналу 3 (спектр 23 А-ширина спектра генерации лазера). В результате это- го взаимодействия и вследствие много- кратности прохода излучения по всем каналам в cnekTpe результирующего излучения, регистрируемого элементами IA и 15, появляются резкие прова- лы на тех частотах, на которых излучение, прошедшее по каналам 1 и 2 ослабилось хотя бы очень незначительно сильнее по сравнению с излучением, прошедшим по каналу 3, По отно- сительной глубине проиалов на частотах Vii . электронный блок 16 обработки определяет разницу в коэффициентах пропуск.ания кюветы 6 с ис- следуемым веществом и регулируемого ослабители 12.

Методика проведения измерений состоит в следукхцсм. Сначала для пустой кюветы 6 подбирается такое

Пропускание ослабителя 12, чтобы провалы на частотах . и имели одинаковую глубину, а затем подбирается такое пропускание ослабителя 13, чтобы спектр 24 из учения не имел структуры (фиг. 4). При этом пропускание всех трех каналов 1, 2 и 3 одинаково. После введения в кювету 6 вещества, обладающего поглощением на частотах д), появляются Провалы (спектр 26, когда поглощени исследуемого вещества неселектиВно, спектр 28, когда поглощение имеет слабую спектральную зависимость), затем увеличивают потери в ослабителе 12 до тех пор, пока провалы в спектрах 25, 27 на частотах V.-не станут близкими к провалам на частотах у. (фиг. 4). Коэффициент поглощения исследуемого вещества при равенстве глубин провалов на частотах О,- и J.будет равен коэффициенту потерь ослабителя 12. Если глубины провалов не равны, то разница-в коэффициентах йК определяется блоком

16 по формуле dK - - - - ii,

где (,)) - интенсивность излучения на частоте ); с - скорость света; Т - длительность генерации лазера.

Погрешность измерения поглощения ДК определяется длительностью генерации Т и погрешностью измерения отношения глубин провалов в спектрах на частотах .и Vjj ч для практически реализуемых ситуаций может быть оценена соотношением К г

. Типичное значение 1 j

0,01...0,03, отсюда ЙК 3 -ШЧ.. .. .10- см - для Т .

Эффективност ь спектрофотометра обусловлена его высокой чувствительностью (до 1C см ), универсальностью применения (можно проводить измерения поглощения газов, жидкостей и твердых тея), высогуэй точностью измерения величины ослабления ( , . , 10 см ) в широком диапазоне измеряемых величин ослабления (10 - 10- см- ).

Формула изобретени

Внутрирезоиаторныи Лазерный спектрофотометр, содержащий оптически связанные лазерный резонатор, снабженный активным элементов с широким

Itf 15

Изобретение относится к области оптического спектрального приборостроения. Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение диапазона исследуемых веществ. Генерация излучения ведется в лазере со сложным резонатором, Состояпу1М из зеркаи А, 5, 10, И, первого и второго спектроделителей 8 и 9, В резонаторе устлнонпена кювета 6 для исследуемого вещества. Между спектроделителем 9 и зерк.гпом 10 установлен первый рег-улируемый осла- Митель 12, а между спектроделителем 9 и зеркалом 1I - второй регулируе- г-я,1Й ослабитель 13. ni)if генерации излучения электронный блок 16 обработки определяет разницу в коэффициентах пропускания кюветы 6 и регулируемого ослабителя 12. С помошью ослабителя 13 добиваются отсутствия структуры в спектре излучения. При наличии вешества в кювете 6 коэффициент поглощения при равенстве глубин провалов для ра-зных частот определяется по коэффициенту потерь ослабителя 12, Споктродглители 8, 9 выполнены так, что их спекчрм пропускания имеют вид двух полос, спектральная ширина которых в 10 раз меньше ширины контура усиления и спектрального иперпала между поло- саьш разных спектроделитапей. Спектрофотометр имеет Bs.icoKyio чувствительность (до .10 см ) и rbicoicj точность измерения (0 см ) в широком диапазоне величин ослабления СО З-юсм ). 4 ил. (/: с 4 СО 00 СП СП

ItO

f3Г

10

Фиу.г

12

Фие.1

г/ :f п Vi2 / Фиг.

Л

Составитель С.Иванов Редактор Т.Рыбапова Техред А.КравчукКорректор М.Шарогш

Заказ 2818/ДСП

Тираж

ВНЖГВ Гос дпрственного комитета по изобретениям и открытиям при Г КНТ СССР IIIOTS, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

.-.-------.-- --.«««.. «««..-. -. VI-.. - .. .«..Прсжэводстреино-тла гепьский комбииат Патент, г.Ужгород, ул. Га|-арина, 101

ttf

25

Z7

Подписное