Способ спектрального анализа электромагнитного излучения Советский патент 1991 года по МПК G01J3/12 

Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению.

Целью изобретения является повышение производительности спектрального анализа при одновременном расширении диапазона частот анализируемого электромагнитного излучения.

На фиг. 1 и 2 показаны блок-схемы устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 3 - вариант выполнения подложки с акустоэлектронными преобразователями.

Устройство содержит подложку 1, на рабочей грани которой расположены первый и второй акустоэлектронные преобразователи 2 и 3 поверхностных акустических волн (ПАВ), фазоинвертор 4, перестраиваемый генератор 5 высокочастотных электрических сигналов, оптоэлектронный преобразователь 6, источник 7 анализируемого электромагнитного излучения, оптоэлектронный преобразователь 8, блоки 9 и 10 перестройки, фокусирующую систему 11, диафрагму 12 и блок 13 ключей. Акустоэлектронные преобразователи 2 и 3 могут быть выполнены, например, в виде призм из плавленого кварца, на наклонной грани каждой из которых размещен пьезоэле- мент, выполненный в виде снабженной возбуждающими электродами пластины из сильного пьезоэлектрика, например из пьезокерамики (фиг.1). В этом случае подложка 1 может быть выполнена из любого твердого материала, отвечающего требованиям малого температурного коэффициента расширения и малого температурного коэфК

ю

N3 DS Ю

фициента задержки сигнала. Акустоэлект- ронные преобразователи 2 и 3 ПАВ могут быть выполнены каждый, например, в виде встречно-штыревой структуры, представляющей собой две вставленные друг в друга гребенки однофазных штыревых электродов, например, в виде полос алюминия (фиг.2). Подложка 1 при этом должна быть выполнена из пьезоэлектрического материала, например, из монокристаллического кварца, ниобата лития. Акустоэлектронные преобразователи 2 и 3 могут быть снабжены блоками 9 и 10 перестройки их рабочей частоты, соответствующей частоте акустического синхронизма, например в виде реактивного элемента с изменяемой величиной реактивности. При этом перестраива- емый генератор 5 высокочастотных электрических сигналов и блоки 9 и 10 перестройки могут быть связаны с одним верньером. Фазоинвертор 4 может быть выполнен, например, в виде транзисторного усилительного каскада. Оптоэлектронный преобразователь 6 может быть выполнен в виде фотодиода при работе в ультрафиолетовой и видимой областях спектра, в виде термисто- ра - при работе в инфракрасном диапазоне. Устройство может быть также снабжено блоком светофильтров, размещенных на выходе источника 7. Блок светофильтров может быть механически связан с верньером генератора 5,

Способ осуществляют следующим образом.

В подложке 1 возбуждают стоячую ПАВ и направляют анализируемое электромагнитное излучение от источника 7 на диспергирующую область рабочей грани подложки 1, на которой имеются чередующиеся пучности и узлы стоячей ПАВ, Рабочую частоту ПАВ выбирают из выражения

f - -v-v/c,

где v - скорость распространения ПАВ в подложке 1; v- заданная частота электромагнитного излучения; с - скорость света. Частоту f задают генератором 5. При подаче на первый акустоэлектронный преобразователь 2 (фиг.1 и 2) переменного электрического напряжения от перестраиваемого генератора 5 высокочастотных электрических сигналов по рабочей грани подложки 1 распространяется ПАВ в сторону второго преобразователя 3. Поскольку акустоэлектронные преобразователи 2 и 3 связаны через фазоинвертор 4, от второго акустоэлектронного преобразователя 3 в сторону первого акустоэлектронного преобразователя 2 также распостраняется ПАВ. В

результате синфазного сложения двух бегущих ПАВ образуется стоячая ПАВ с зафиксированными чередующимися пучностями и узлами. Анализируемое электромагнитное

излучение, выходящее из окна источника 7, проходит через фокусирующую систему 11 и диафрагму 12, которые обеспечивают падение электромагнитного излучения на часть рабочей грани подложки 1, т.е. на ее

диспергирующую область. Период пространственного расположения пучностей и узлов определяется частотой акустического синхронизма акустоэлектронных преобразователей 2 и 3 и может изменяться в пределах

их полосы пропускания при изменении частоты перестраиваемого генератора 5. С помощью блоков 9 и 10 перестройки величина перестройки может быть увеличена. При размещении на подложке

1 в параллельных акустических каналах нескольких акустоэлектронных преобразователей 2 и того же числа акустоэлектронных преобразователей 3, настроенных на соответствующие частоты, обеспечивается дискретное изменение периода пространственного расположения пучностей и узлов стоячей ПАВ с помощью блока 13 ключей. Поскольку стабильность генератора 5 может быть обеспечена высокой (

и лучше), обеспечивается исключительно высокая точность установки периода пространственного расположения узлов и пучностей, на два-три порядка превышающая точность установки периода расположения

штыревых электродов (фиг.2), что позволяет осуществить контролируемую подстройку частоты генератора 5.

Используя возбуждение ПАВ на гармониках основной частоты акустоэлектронных преобразователей можно проводить спектральный анализ электромагнитного излучения с очень малыми длинами волн, существенно менее 250 нм.

Формула изобретения

Способ спектрального анализа электромагнитного излучения, включающий диспергирование электромагнитного излучения на возбужденной на подложке поверхностной

акустической волне и детектирование диспергированных монохроматических компонент электромагнитного излучения, о т- личающийся тем, что, с целью повышения производительности спектрального анализа при одновременном расширении диапазона частотанализируемого электромагнитного излучения, на подложке возбуждают стоячую поверхностную акустическую волну с регулируемым периодом, а рабочая частота f стоячей поверхностной

акустической волны удовлетворяет соотношению

т -тгде v - скорость распространения поверхностной акустической волны в подложке;

v - заданная частота электромагнитного излучения: 5с - скорость света.

Изобретение относится к оптическому приборостроению. Целью изобретения является повышение производительности спектрального анализа при одновременном расширении диапазона частот анализируемого электромагнитного излучения. Электромагнитное излучение диспергируют на возбужденной на подложке поверхностной акустической волне. Диспергированные монохроматические компоненты детектируют. Рабочую частоту f поверхностной акустической волны выбирают из выражения f 1/4 vv/c , где v - скорость распространения поверхностной акустической волны в подложке; v- заданная частота электромагнитного излучения; с - скорость света. Используя возбуждение поверхностных акустических волн на гармониках основной частоты, можно проводить спектральный анализ с очень малыми длинами волн,3 ил. сл С

В

11

&L±

Фиг.2

фиг.1