Способ определения длины волны спектральных линий Советский патент 1990 года по МПК G01J3/12 

Изобретение относится к спектральному анализу и может быть использоват но при э иccиoннь X и атомно-абсорбционных измерениях с применением многоэлементных фотоприсмников.

Цель изобретения - повьшение точности опред.еления длины волны спектральных линий,

На фиг.1 схематически изображено устройство для осущестштения способа определения длины волны спектр альных линий; на фиг.2 - участок многоэле- ментного фотоприемника с изображением

величин.. сигналов, соответствуюид1Х интенсиБностям реперной и определяе- , мой спектральных линий.

Устройство для осуп;ествле ния способа содержит источник 1 излучения, входную щель 2, дифракпионнную решетку 3, многоэлементньш фотоприемник 4, устройство 5 обработки информации и индикаторное устройство б. Способ осуществляют следующим образом.

Свет от источника 1 излучения через щель 2 направляется в решетку

.31603202

3, разлагающую излучение в спектр, который регистрируется с помощью мнот

гоэлементного фотоприемника 4, .распа- ложенного в фокальной Плоскости опект- рального прибора. Сигнал с фотоприем- ника 4 поступает на устройство 5 обра- ботки информации (например, ЭВМ,и отображается в виде номеров элемен тов фотоприемника 4 со своими величинами сигналов на индикаторном устройстве 6 (например, цифропе чатающем устройстве)..

Длину волны определяемой спектральной линии находят следующим образом;

10

15

определяют расстояние от начального элемента фотоприемника 4 до середины элемента фотоприемника 4 с максимальными значениями интенсивности реперной и определяемой спектральных линий по формулам:

X

К

X.

де а

N

a(N + m) -

(1)

25

-ширина элемента фотоприемника 4;

-номер элемента фотоприемни- 30 ка 4 с максимальным значением сигнала реперной спект

0

5

0

ральной линии (при равенстве сигналов двух соседних элементов ближний нймер от начала фотоприемника 4); N+m - номер элемента фотоприемника 4 с максимальным значением сигнала определяемой спектральной линии (при равенстве сигналов двух соседних элементов ближний номер от начала фотоприемника 4);

определяют расстояния от начального элемента фотоприемника 4 до максимумов интенсивностей реперной и определяемой спектральных линий по следующим формулам:

с + 2d - 2b)- c2+4b -4bd .

Ц

Х,+ а.

при d Ь Ь;(2.1)

(с + )- 2Tc+b).

N

Х,-а

+ (2.2)

при равенстве величин сигналов двух соседних элементов реперной спектральной линии;

Изобретение относится к спектральному анализу и может найти применение при проведении эмиссионных и атомно-абсорбционных измерений с использованием многоэлементных фотоприемников. Целью изобретения является повышение точности определения длины волны. Излучение источника с помощью спектрального устройства разлагают в спектр. Регистрируют спектральные линии многоэлементным фотоприемником. Находят расстояние между элементами фотоприемника с максимальными значениями сигналов, соответствующих максимальным значением интенсивностей реперной и определяемой спектральных линий. По среднему значению обратной линейной дисперсии спектрального устройства находят определяемую длину волны. Положение максимумов интенсивностей реперной и определяемой спектральных линий находят с помощью расчетных уравнений. 2 ил.

при

bS

X

N+tti N4M 2

+ - при равенстве сигнаде .1

N

лов двух соседних элементов определяемой спектральной линии,

расстояние от начального, элемента фотоприемника до элемента фотоприемника, регистрирующий максимальное значение интенсивности реперной спектральной линии; расстояние от начального элемента фотоприемника 4 до середины элемента фотоприемника 4 с максимальным значением интенсивности реперной спектральной линии.;

(2.4)

N+m

величина сигнала с N-ro элемента фотоприемника 4, соответствующая максимальному значению интенсивности реперной спектральной линии;

величина сигнала с (N+ l)- го элемента фотоприемника 4;

величина сигнала с (N-1);- го элемента фотоприемника 4; расстояние от начального элемента фотоприемника 4 до элемента фотоприемника,регистрирующего максимальное значение интенсивности определяемой спектральной

линии; X.. - расстояние от начального

п + го.,

элемента фотоприемника .4 до середины элемента фотоприемника 4 с максимальным значением интенсивности оп- ределяемой спектральной линии;

с - величина сигнала с (N+m)- го элемента фотоприемника 4, соответствующая максимальному значению интенсивности определяемой спектральной линии;

d - величина сигнала с (N+m+1)- го элемента фотоприемника

А;

Ь - величина сигнала с (N+m-1)- го элемента фотоприемника 4;

аходят длину волны определяемой пектральной линии по формуле

-А. , i (1н. IN)-P 3)

b

с

d

bt сс dc « Г а Г

средние величины освещенности элементов фотоприем7 ника 4 с номерами N-1,N и N+1 при аппроксимации контура спектральной линии ступенчатой функцией (4);

. АХ- а - а

UX а

- значения сигналов с Частей элементов фотоприемника 4 при смещении сим- : матричного контура на величину йХ.

Если считать аппаратную функцию , ктрального прибора симметричной при совпадении максимума контура

где «Ti, - длина волны реперной

спектральной линии; р среднее значение обг атной линейной дисперсии в выбранном участке длин волн.

Обоснуем формулы (2.1) - (2.4). Аппроксимируем конт ур спектральной линии симметричной ступенчатой функ- цией f(l) при условии Ь. d(фиг.2):

bj при (N+2)d с1 .i(N-1)a f(l) J Cj при (N-Da l Na dj. при fJa l (N+1)a

(4)

Найдем зн.-чения сигналов с (N-1)- го, N-го и (N+1)-ro элементов фо- топриемника 4 при смещении максимума интенсивности спектральной линии на величину -U X середины элемента фотоприемника 4 с максимальным лом: -. :

при Л dsb

при ЛХсО;

при dib

при Ь- d

при АХХ); d5:b .

при

спектральной линии с серединой элемента фотоприемника 4 с максимальным 40 сигнал.ом сигналы соседних элементов фотоприемника 4 равны. Исходя из этого составляем систему уравнений и найдем величину смещения ДХ:

45

Ь -Ь,-Ч ; .

ix , ьх

с с,- Сс-- «- Ь, -, . ЛХ.UX

d dc- dc -- + с, -Если заменить d на Ь, найти из второго уравнения Ь, вычесть из второго уравнения четвертое и найти

с , обозначить - через у и прибавить с а

третье уравнение к четвертому, подставив в него полученные значения Ь. и Cg, i-d выражение принимает вид

b + d

« b Уby

откус а

: лх,г

а. J7n4b2-4bd 2 (с + d)

Чтобы определить действительное Х, подставим,в полученную.формулу начения d b (при этом UX 0) и ,d,. b О (при этом .дх |):

с + сас

Лх.

-UX,

лх,

&Х2

а 2i:

alSTdJ

а с - с )

а -i-

3с - с

с + d

/О

а.

а 2

откуда следует, что

ДХ а isi2d-2b)-4c2+4b -4bd .2 (с dl)

Аналогичным ;:образом Дх 11ри

ДХ а

(c+2b-2d)-

2 (с + Ъ)

При отсчете координаты от начального элемента фотоприемника 4 расстояние до максимума интенсивности спектральной линии определяют по формуле (2,2).

Способ позволяет уменьпить абсолютную погрешность определения длины волны спектральных линий более чем.в 20 раз Формула изобретени

Способ определения длины волны спектральных линий, включающий ре- иcтpaцию реперных и определяемых спек-рральных линий многоэлементным .фотоприемником измерение расстояния IN между начальным элементом.

тУ

Him

ч-а ( )-ic %4b %b d 2(

, при d b ;

IH.. XH,,- a (ii2bL,.4dl,4bld:

8

1

0

5

0

5

0

5

фотоприемника и элементом фотоприем- ника, регистрирующим максимальное значение интенсивности реперной спектральной линии, измерение расстояния J, между начальным элементом фотоприе мника и элементом фотоприемника,; регистрирующим максимальное значение определяемой спектральной линии, и вычисление длины волны ., определяемой спектральной линии по формуле Л, -Д, 4 ( 1),р где /д , - длина волны реперной спектральной линии; р - среднее значение обратной линейной дисперсии, о т л и- чающийся тем, что, с целью повьппения точности определения дли-, ны волны, измеряют расстояния X,,, и

V

NfmOT начального элемента фотопри-. емника до середины элемента фотоприемника, регистрирующего максимальное значение интенсивности реперной спектральной линии и максимальное значение интенсивности определяемой спектральной линии соответственно регистрируют величины с и с сигналов с N-ro и с (N-fm)-ro элементов фотоприемника, соответствующие максимальному значению интенсивности реперной спектральной линии и мак- симальному значению интенсивности определяемой спектральной линии соот- ветственно, величины d и d сигналов с ()-ro и (N+m+1)-ro элементов фотоприемника соответственно, величины b и b сигналов с (N-l)-ro и ()-ro элементов фотоприемника, а расстояния 1 к| и Х находят из соотношеютй

ч

н

l ±2d-2b)- Jc2+4b -4bd

2(с

при d ь b

1 (Ц Хц -t-a при b d;I

(c+2b-2db c2-(-4d --4bd

X

+ d

при равенстве величин интенсивностей репер-, ной спектральной линии от двух соседних элементов фотоприемника;

при

b d :

1 X., +1 при равенстве величин

tl4-nt /„

интенсивностей опре- j

деляемой спектральСоставитель С. Ивайов Редактор А. Огар Техред М;ДидыкКорректор С. Шевкун

Заказ 3377

Тираж 427

ВНИИГШ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

j

где а ка,

10

ной линии от двух соседних элементов фотоприемника, вирина элемента фотоприемниФ1лг.1

Подписное