Способ спектрофотометрического исследования образцов и спектрофотометр Советский патент 1992 года по МПК G01N21/01 

ента растяжки К2 Ki на участке, примыкающем к 100%-ному показанию.

Отличительной особенностью известных способа и устройства типа однолучево- го спектрометра является неравенство в них интенсивностей основного и фонового излучений, сформированных от независимых высокотемпературного (Т 1000 К) основного и низкотемпературного 300 К) фонового излучателей до и после установки образца в основном излучении при коэффициенте его пропускания т об 0.

Другой отличительной особенностью является помещение образца в коммутированном основном излучении с поочередным прохождением через него основного и фонового излучений, чем обеспечивается устранение погрешности фотометрирования, определяемой собственным тепловым излучением сильнопоглощающих образцов, тепловая инерция которых превышает характерное время коммутирования основного и фонового излучений, поскольку в указанных условиях их излучение немодулировано и не регистрируется приемно-изме- рительным устройством.

Наличие в известном устройстве калиб- рованных растяжек фотометрической шкалы на любом участке диапазона фотометрирования вследствие независимого от приемно-измерительного устройства исполнения и функционирования этой шкалы обеспечивает возможность повышения точности фотометрирования слабоконтрастных спектров как сильно, так и слабопоглощаю- щих образцов.

Однако наибольшие значения реализуемых в нем коэффициентом калиброванной растяжки фотометрической шкалы и соответствующие им степени повышения точно- сти фотометрирования неодинаковы на разных участках диапазона фотометрирования и составляют Ki на участке, примыкающем к нулевому показанию, и К2 Ki на участке, примечающем к 100%-ному пока- занию. Это неравенство Ki и Кг, составляющее не менее 0,5 порядка, частично объясняется сложностью получения идентичных наборов калиброванных растяжек на любом участке диапазона фотометрирова- ния, но главным образом неодинаковым уровнем нестабильности фотометрируемо- го разностного сигнала на разных участках диапазона фотометрирования, пропорциональным уровню самого этого сигнала.

Целью изобретения является повышение точности фотометрирования слабопоглощающих образцов.

Для этого образец устанавливают в некоммутированном основном излучении, минимизируют интенсивность фонового излучения и измеряют разностный сигнал Uio6 на одной длине волны, уравнивают интенсивности и спектральные распределения основного и фонового излучений и неселективно ослабляют фоновое излучение на заданную часть основного излучения, после чего измеряют спектральные величины заданной части AUio6, AU с образцом и без образца в основном излучении и определяют значения разностных сигналов , Uxno формулам

U o6 Uio6-AUio6+Alko6:(1)

U 4Jio6-AUio6+AU,(2)

где AUio6 - величина заданной части, которая не менее ожидаемой глубины полосы.

Степень ослабления может быть уменьшена до уровня Uio6- А Коб, где A Uo6 - наибольшая глубина полосы в спектре.

В спектрофотометре для реализации способа спектрофотометрирования, содержащем пространственно несовпадающие основной канал с основным излучателем, сопряженным через оптическую систему с входной спектральной щелью монохроматб- ра, фоновый канал с фоновым излучателем, оптическую систему и общий канал с оптическим коммутатором, держателем образца, установленным с возможностью его выведения в излучении основного излучателя, сканирующим монохроматором, при- емно-измерительным устройством на- основе схемы вычитания формируемых обоими излучателями электрических сигналов, связанных с оптическим коммутатором, и фотометрической шкалой с набором калиброванных ее растяжек при наибольшем коэффициенте растяжки Ki на участке диапазона фотометрирования, примыкающем к его нулевому показанию, и К2 Ki на участке, примыкающем к 100%-ному показанию, оптическая система выполнена зеркально симметричной в основном и фоновом каналах, фоновый излучатель образован двумя несовпадающими частями - высокотемпературной, идентичной и расположенной симметрично основному излучателю, и низкотемпературной, расположенной между высокотемпературной частью И оп,тическим коммутатором с возможностью плавного перемещения перпендикулярно оси фонового канала с регулируемым диафрагмированием излучения высокотемпературной части, при этом держатель образца выполнен многопозиционным, с возможностью его установки и выведения в основном канале между основным излучателем и оптическим коммутатором. Высокотемпературная часть фонового излучателя может быть совмещена с основным излучателем, а его низкотемпературная часть выполнена в виде сферического зеркала с возможностью совмещения его оптической оси с осью канала фонового излучателя и сопряжения центра его кривизны с входной спектральной щелью монохроматора.

На фиг.1 показан спектрофотометр для реализации данного способа; на фиг.2 - то же, с совмещенными основным и высокотемпературным фонцвым излучателями.

На фиг.1 изображены конструктивно идентичные основной и высокотемпературный фоновые излучатели 1 и 11, оптическая система сопряжения обоих излучателей со входной спектральной щелью монохроматора, показанная в виде расположенной в общем канале линзы 2, и общий канал с оптическим коммутатором 3, многопозиционный держатель 4 образца 5, сканирующий монохроматор 6 с входной спектральной щелью 7, приемно-измерительное устройство 8, связанное с оптическим коммутатором

3и фотометрической шкалой 9, а также низкотемпературный фоновый излучатель 10, расположенный в фоновом канале между высокотемпературным фоновым излучателем 1 и оптическим коммутатором 3, расположенным в общем канале.

Основной канал образован основным высокотемпературным излучателем 1 и перемещаемым в этот канал из общего канала и обратно многопозиционным держателем

4образца 5, а также оптическим коммутатором 3, расположенным в общем канале.

Фоновый канал образован высокотемпературным фоновым излучателем 11, конструктивно идентичным и расположенным симметрично основному излучателю 1 основного канала, низкотемпературным фоновым излучателем 10 и оптическим коммутатором 3, расположенным в общем канале.

На фиг.2 основной и высокотемпературный -фоновый излучатели совмещены при несовпадении направлений их излучений в основном и фоновом каналах, а оптическая система образована линзой 2, расположенной в общем канале, и оптически связанными с ней дополнительными вогнутыми сферическими зеркалами 11, расположенными в основном канале, и 12, расположенными в фоновом канале. Зеркала 11 и 12 совместно с линзой 2 образуют зеркально симметричную оптическую систему сопряжения в обоих каналах общего высокотемпературного излучателя 1 с входной спектральной щелью 7 монохроматора 6.

Идентичность основного и высокотемпературного фонового излучателей 1 обеспечивается их одинаковым конструктивным

исполнением или показанным на фиг.2

пространственным совмещением в обоих

каналах, а равенство интенсивностей и

. спектрального распределения их излуче0 ний - симметрией их расположения в основном и фоновом каналах, а также зеркально симметричным исполнением оптической системы их сопряжения через оба канала с входной спектральной щелью 7 монохрома5 тора 6. Сопряжение попеременно осуществляется через оптический коммутатор 3 с помощью линзы 2 (фиг.1) или попарно используемых линзы 2 и вогнутых сферических зеркал 11 или 12 (фиг.2).

0 Многопозиционный держатель 4 образца 5 установлен в основном канале с возможностью его выведения в направлении стрелки В или перемещения из основного в общий канал и обратно в направлении

5 стрелки Б, с возможностью его выведения из общего канала в направлении стрелки А. Элементы многопозиционного держателя, реализующие указанные его перемещения в направлении стрелок А, Б и В, на фиг.1 и 2

0 не изображены.

Приемно-измерительное устройство 8 выполнено на основе схемы вычитания электрических сигналов Ui и Ua, формируемых, основным и фоновым излучателями при ком5 мутировании полярности этих сигналов синхронно коммутированию обоих каналов. Синхронизация оптической и электрической коммутации обеспечивается наличием изображенной пунктиром связи между прием0 но-измерительным устройством 8 и оптическим коммутатором 3.

Фотометрическая шкала 9 снабжен набором калиброванных растяжек с наибольшими коэффициентами растяжки шкалы Ki

5 на участке диапазона фотометрирования, примыкающем к его нулевому показанию, и К2 Ki на участке, примыкающем к 100%-но- му показанию.

Низкотемпературный фоновый излуча0 тель 10 выполнен с возможностью плавного перемещения в направлении стрелки Г перпендикулярно оси фонового канала, сопровождаемого диафрагмировайием высокотемпературного фонового излучения в

5 диапазоне диафрагмирования от 0 до 100%.

На фиг.1 низкотемпературный фоновый излучатель 10 показан в виде непрозрачной материальной диафрагмы, для повышения чувствительности регулировки степени диафрагмирования ею высокотемпературного фонового излучения, выполненной в форме клина (для наглядности клин изображен повернутым на 90° и расположенным в плоскости чертежа).

На фиг.2 низкотемпературный фоновый излучатель 10 показан в виде сферического зеркала с оптической осью, параллельной оси фонового канала, с возможностью их совмещения в положении, соответствующем 100%-ному диафрагмированию высокотемпературного фонового излучения и сопряжению в указанном положении центра кривизны этого сферического зеркала с входной спектральной щелью монохроматора 6.

Показанному на фиг.1 сопряжению высокотемпературного фонового излучателя 1 с входной спектральной щелью 7 через оптический коммутатор 3 и линзу 2 соответствует размещение этого образующего низкотемпературный фоновый излучатель 10 сферического зеркала между высокотемпературным фоновым излучателем 1 и оптическим коммутатором 3 и его исполнение в виде выпуклой сферы с центром кривизны, совмещенным с высокотемпературным фоновым излучателем.

Показанному на фиг.2 сопряжению с использованием дополнительного вогнутого зеркала 12 соответствует размещение этого образующего низкотемпературный фоновый излучатель 10 сферического зеркала между высокотемпературным фоновым излучателем 1 и вогнутым зеркалом 12 (изображено пунктиром) или между этим вогнутым зеркалом 12 и оптическим коммутатором 3 (изображено сплошной линией). В первом случае его исполнение аналогично указанному на фиг.1, а во втором зависит от положения относительно этого зеркала плоскости сопряжения с входной спектральной щелью 7 через линзу 2 и оптический коммутатор 3. Расположению этой плоскости сопряжения перед образующим низкотемпературный фоновый излучатель 10 рерическим зеркалом со стороны оптического коммутатора 3, например в плоскости самого оптического коммутатора 3 соответствует исполнение этого сферического зеркала в виде вогнутой сферы; расположению за этим зеркалом со стороны вогнутого зеркала 12 - в виде выпуклой сферы; расположению на бесконечности - его исполнение в форме плоскости, т.е. тоже сферической поверхности, нос бесконечным радиусом кривиз- ны. Центр кривизны сферического зеркала всюду располагается в плоскости сопряжения, а в случае плоской его поверхности эта плоскость расположена перпендикулярно оси фонового канала.

0

5

Спектрофотометр функционирует следующим образом.

Вначале выполняют предварительное спектрофотометрирование при установке низкотемпературного фонового излучателя 10 в положение, соответствующее 100%-ному диафрагмированию им высокотемпературного фонового излучения, установке многопозиционного держателя 4 образца 5 в общем канале и его введению и выведению в этом Ксшале в процессе спектрофото- метрирования в направлении стрелки А, измерению разностных сигналов U/fo6, Щи вычислений спектральных коэффициентов

пропускания г по формуле т

V

U

20

25

30

5

0

5

0

Полученные результаты спектрофото- метрирования являются окончательными для спектров поглощения с оптимальными интенсивностями полос поглощения, составляющими 0,2-0.8 от полного диапазона фотометрирования, а также сильнопоглощающих образцов.

При обнаружении спектра слабого поглощения с интенсивностью полос поглощения не более 0,1 от полного диапазона фотометрирования на фоне базовой линии, соответствующей отсутствию поглощения и расположенной в зависимости от показателя преломления п измеряемого образца на участке 0,5-0,9 диапазона фотометрирования, переходят к окончательному спект- рофотометрированию этого спектра по предлагаемому способу.

При этом вначале осуществляют про-- верку равенства интенсивности и спектрального распределения основного и высокотемпературного фонового излучений на любой длине волны Я диапазона сканирования спектра, выводя многопозиционный держатель 4 образца 5 из основного излучения и устанавливая низкотемпературный фоновый излучатель 10 в положение, соответствующее нулевому диафраг- мировачию им высокотемпературного фонового излучения и измеряя разностный сигнал Ць. при наибольшей калиброванной растяжке Ki фотометрической шкалы.

Равенству соответствуют нулевые значения разностного сигнала (J-д на любой длине волны 1 диапазона сканирования спектра, реализуемые симметриейислолне- ния оптической системы в основном и фоновом каналах, а также расположения в них основного 1 и высокотемпературного фонового 11 излучателей.

Затем снова выполняют 100%-ное диафрагмирование высокотемпературного

фонового излучения, выбирают и у ста на в-апазон сканирования спектра разбивают на ливают длину волны А в диапазоне скани-поддиапазоны, имеющие допускаемые зна- рования спектра слабого поглощения ичения отклонений разностного сигнала перемещают многопозиционный держа-соответствующие им допускаемые возраста- тель 4 слабопоглощающего образца 5 в5 ния погрешности фотометрирования, в час- направлении стрелки Б из общего в основ-тности, определяемой нестабильностью, ной канал, устанавливая его с возможно-Дополнительное повышение точности стью выведения в направлении стрелки В,фотометрирования по предлагаемому спо- и измеряют значение разностного сигналасобу обеспечивают, определяя на получен- Uio6, соответствующего основному излу-10 ном при предварительном спектрофо- чению.тометрировании спектре слабого поглощеПлавно перемещая низкотемператур-ния длину волны А, соответствующую наи- ный фоновый излучатель 10 в направлениименьшему значению йрб. принимая эту стрелки Г. изменяют степень ослаблениядлину волны в качестве AI, устанавливая ее электрического сигнала, соответствующего15 и регулируя положение низкотемпературно- высокотемпературному фоновому излуче-го фонового излучателя 10 и реализуемую им нию от 100% до значения, определяемогостепень диафрагмирования высокотемпера- разностью U 1об AUio6 между измереннымтурного фонового излучения до получения разностным сигналом Uio6, соответствую-значения AUi06 на этой длине волны AL щим основному излучению, и выделяемой20 равным нулю, при этом его составляющей AUio6.Положительный эффект, достигаемый в

Используя наибольшую в имеющемсяпредлагаемых способе и устройстве, может наборе калиброванную растяжку Кч фото-быть оценен исходя из, того, что в известном метрической шкалы, измеряют выделенную- устройстве равноэнергетическая программа часть A Uio6 разностного сигнала Uio6, соот-25 реализуется изменением ширины раскры- ветствующую заданной части основного из-тия входной 7 и выходной щелей монохрома- лучения,тора 6, компенсирующим изменение

Устанавливая равноэнергетическуюспектральной яркости основного излуча- программу сканирования спектра, приводя-теля 1. При этом уровни обеих составляющую кривую спектральной яркости В основ-30 щих нестабильностей - оптической и ного излучателя 1 к близкому к постоянномуэлектрической, соответствующих неста- уровню разностного сигнала U, осуществ-бильности самого излучения и низкочастот- ляют спектрофотометрирование обеих- со-ным шумам приемно-измерительного ставляющих A , А Ц, в диапазонеустройства, и их влияние на точность фотосканирования спектра с образцом и без об-35 метрирования неселективны в диапазоне разцэ в основном излучении с соответству-сканирования спектра; первый - ввиду при- ющим перемещением держателя 4ведения основного излучения к постоянству слабопоглощающего образца 5 в направле-его значений, второй - ввиду неизменности нии стрелки В, после чего вычисляют значе-усиления приемно-измерительного устрой- ния самых разностных сигналов . 1)д по40 ства 8.

известным формулам и искомых спектра ль-Конкретное значение повышения точноных коэффициентов пропусканияя г j об пости фотометрирования П может быть найформуледено с учетом того, что уровень базовой

, Ifro6 линии Jfo6 max слабопоглощающего образца,

Уд 45 соответствующий наибольшему значению

7Аоб тех в области его прозрачности, может

При обнаружении нарушений постоян-находиться в зависимости от показателя

ства значений разностных сигналов Уд, непреломления п материала образца в диапаустраняемых равноэнергетической про-зоне значений от Ц обтах 0,5UA (германий

граммой прибора или другими известными50 в ИК-области его прозрачности с п 4.0) до

приемами, например вакуумированием его1Рдоб max 0,9 ЦЦфтористый литий, фтористый внутреннего объема (при наличии гермети- кальций, фтористый барий, хлористый назации этого внутреннего объема и в случае,трий, хлористый калий, бромистый калий,

если причиной таких нарушений являетсяйодистый цезий, в спектральных областях их поглощение атмосферных полос, не устра- 55 прозрачности с показателями преломления

няемых равноэнергетической программойп 1,5), а интенсивность полос слабого погло- прибора) или устранением других селектив- щения Удоб max-Ццоб min может составлять

ных источников поглощения (загрязнений(0.01-0,1)1,

поверхностей оптической системы, паров иПри этом фактически реализуемое зна- пленок масел, отпечатков пальцев и др.) ди- чение П определяется как наименьшим зна13174626114

чением min в спектре слабого поглоще-где Уд - электрический сигнал основного

ния образца, так и установленным разбив-канала, формируемый основным излучатением , Уд на составляющие,лем 1 при 100%-ном диафрагмировании

П р е р 1. При U/o ,5 Ц,высокотемпературного фонового излучесоответствующем т обтаХ Ю,5 и интенсив- 5ния низкотемпературным фоновым излуности полос поглощения Уд0б max-Цчоб minчателем 10; Uio6 AUio6 - электрический

0,Ш значение У об min составляет Ц об min 2:сигнал фонового канала, совместно ,4 ид. Этому соответствует: .бЦд,мируемый высокотемпературным фоноу-,. LJU ,. fiвым излучателем 1 и низкотемпературным

откуда ДУд - 10фоновым излучателем 10 и образованный в

П р и м е р 2. При тех же условиях, что иосновном высокотемпературной фоновой

в примере 1, но при интенсивности полоссоставляющей.

поглощения 0,01 У,и меем: Цуэб min Ј 0,5 Ця,При независимом исполнении основДУ2:0,5 Ujfc ,ного и высокотемпературного фонового

Таким образом, скачкообразное повы- 15излучателей (фиг.1) нестабильности электшение П точности фотометрирования нарических сигналов, формируемых в обоих

участке диапазона фотометрирования, со-каналах, складываются, а при совмещении

ответствующем Ј0бтах 0,5 в зависимостиэтих излучателей (фиг.2)-вычитаются, чем и

от интенсивности регистрируемых полосопределяется уменьшение результирующей

слабого поглощения составляет от 1,6 до 20нестабильности спектральной переменной

2 раз.составляющей Аи .

П р и м е р 3. На участке диапазонаПример 5. В условиях, соответстфотометрирования с Uofc max в области про-вующих примеру 1, и при оптимальном раззрачности образца 0,911, соответствующембиении разностного сигнала Уд на

max 0,9 и при интенсивности полос погло- 25составляющие, соответствующем ДУЛоб 0,

щения 0,1 Уд имеем mm S:0,8U,имеем Д -Ui06. При этом Uio6

При этом .2 Ц, а . ,4 У/, т.е. A .4 U. При

Л р и м е р 4. При тех же условиях, что инезависимом исполнении основного и высов примере 3, и интенсивности полос погло-котемпературного фонового излучателей

щения-v-O.OI Удимеем30нестабильности обеих составляющих U и

max 5Ю.9 Уд. АЦ( 0,1 U П 10.0,4 (.складываются, поэтому погрешность

Таким образом, скачкообразное повы-фотометрирования Агн, определяемая шение Пточности фотометрирования, рас-результирующей нестабильностью состав- положенной вблизи т|0б max 0,9, составляетляет 1,4и. . от 0,5 до t порядка. 35 При совмещении обоих высокотемпераПоложительный эффект, достигаемый втурных излучателей соответствующие им со-

способе спектрофотометрирования благо-ставляющие нестабильностей вычитаются,

даря использованию в нем в качестве А дли-поэтому погрешность фотометрирования

ны волны, соответствующей наименьшемуАгн .определяемая результирующей нестазначению , и установке равным нулю, бильностью, составляет 0,6 Уд. значения AUio6 на этой длине волны AI,Таким образом, дополнительное скачковыражается в том, что полученные неравен-образное повышение П точности фотометства в примерах 1-4 переходят в строгиерирования, реализуемое путем совмещения

равенства при наибольших реализуемыхобоих высокотемпературных излучателей

значениях П45составляет

Положительный эффект, достигаемый втт- о n

jf- ,О Udoo.

спектрофометре, благодаря совмещениюДг н

высокотемпературной части фонового излу-Пример 6. В условиях, соответствуючателя через фоновый канал с основным из- „щих примеру 2, и при Аи имеем

лучателем может быть найден с учетом того,

что при реализации способа спектрофото-ДУд ил-0,5Ух

метрирования реализуемая погрешностьДгн 1,5Цх;

фотометрирования определяется амплиту-Дгн 0,5Уд,%

дои спектрально переменной составляю- Дг н

щейДУд55 и° ДТ7

По формуле (2) амплитуда Д У составля-Пример. В условиях, соответствуюбтщих примеру 3, и при Д Ui06-0 имеем

A U.U -Uio6+ AUioe. ,8 УлДУЛ Ц-0,8Ул:

15174626116

Дтн 1,8ид;ставляет ,04. Этим обеспечивается скачДтн 0,2 Щкообразное уменьшение интенсивности соб„ Дт и «ственного низкотемпературного фонового

излучения и соответствующего ему фонового

5электрического сигнала U а. при 100%-ном

Примере. В условиях, соответствую-диафрагмировании высокотемпературного

щих примеру 4, и при A имеемфонового излучения составляющее

.9 ид;ДдU,9 U2 ° 01Ul

,91Л;100.9

ДГнЧ),1 ид;

При этом реализуемый в указанной обП д , .ласти спектра разностный сигнал составляет

Таким образом, дополнительное скач- . iH ii-n1 ssii кообразное повышение П точности фото- U1 u 2 SBU1метрирования, реализуемое за счет .,

совмещения в приборе основного и ьысоко-П р и м е р 9 В условиях, соответствуютемпературного фонового излучателей 1 в щих РимеРам 1 м 5- выделяемая частьд UA зависимости от интенсивности поглощения оп Разностного сигнала Уд , определяющая и положения базовой линии слабопоглоща- 20 вызываемую нестабильностью погреш- ющего образца может составлять от 2-3 раз C1J Фотометрирования, составляет: Д Ц до 1 порядка и более.и,о1л.

Положительный эффект, достигаемый ,ж ПРИ выполнении низкотемпературного спектрофотометре за счет минимизации „ Фонового излучателя 10 аналогично извест- низкотемпературного фонового излучения, 25 НОМУ прибору и 100%-ном диафрагмирова- выражаетсявтом.чтоприэтомобеспечива- нии им высокотемпературного фонового ется дополнительное скачкообразное ЛТ -и ГГ п -n 71 уменьшение нестабильностей выделяемыхjtf tt ,} «V/Л.,, « .«,,

частей ДиАоб, ДЦразностных сигналов Ц,об, -n DTKy:fa ,,7.0,,42Ui. Ш. Конкретное значение положительного 30 спектрофотометриррваним данным эффекта может быть найдено с учетом того, ,° Л где (1 - что в известном устройстве низкотемпера- -K)0,3Ui; К - коэффициент диафрагмиро- турное фоновое излучение формируется вания высокотемпературного фонового стенкой прибора, имеющей коэффициент излучения низкотемпературным фоновым поглощения и соответствующий ему спект- излучателем 10.

ральный коэффициент излучения Е 0,9 при °™ДВ A Ui-U2 Ui-KUi-i1-K)0,3Ui -. температуре поверхности 300 К. Этому со- или (1-КХ1-0,3)0,42 ответствует собственное излучение в ИК-об-К.--- 0,А

ласти спектра с длинами волн А 5 мкм и .,„ , 0,7

максимумом излучения, расположенным 40 В условиях совмещения высокотемпе- вблизи длины волны ЛямЙГЮ .ратурного фонового излучателя с основным

В области выполнения закона Релея- излучателем, соответствующих коррелиро- Джинса (при длинах волн мкм) уровни ванному характеру их излучений и вычита- основного и низкотемпературного фонового д. нию соответствующих им составляющих излучений и соответствующие им электри- 46 нестабильностей, имеем ческие сигналы Ui и Уз пропорциональ-АЛАЛ-Й+П-ШПЧ -ШП+ПЧ ны абсолютным температурам К . . JMl igo,3-(1 ВД1+0,3)- и Т2-300 К их излучателей, т.е. U2/Ui 0,6.1,.78.

-Т2/Т1 300/1000-0,Зилии2 0,Зи1.кп

Поэтому U Ui-U2 07UiПри выполнении низкотемпературного

В отличие от известного, в данном спек- Фонового излучателя 10 в виде сферического трофото мет ре выполнению низкотемпера- зеркала и 100%-ном диафрагмировании им турного фонового излучателя 10 с высокотемпературного фонового излучения зеркально отражающей поверхностью, на- gg имеем- -пример алюминированной, соответствуютлГ| пя Г n«ii

характерные значения коэффициента от-ли: о.б.и ,6Ui

ражения в области собственного излучения Ри ТОМ .. .0,96, а значение спектрального коэффици-д в

ента излучения Ед по закону Кирхгофа со- откуда (1-КД1-0,04)-0.6;

К 1-0,,4.фоновога канала, обеспечивается выведеПри этомние из апертуры фонового канала любых

Д гн (1-К )+(1-К )0,04(1-К Х1+0,04)других излучений, например, формируемого

0,6 1,,62,стенками спектрофотометра прибора.

откуда5 При уменьшении длины волны сканироI-T Лт н 0.78 1 „-вания от 10 до 5 мкм, соответствующем выДт н 0,62 ходу низкотемпературного фонового

ПримерЮ. В условиях, соответству-излучателя 10 из области Релея-Джинса,

ющих примерам 2 и 6, выделяемая часть Лположительный эффект, определяемый

U дразностного сигнала Щ, определяющаяЮ разностью (П -1), плавно уменьшается до

вызываемую нестабильностью погрешностьнулевого его значения, т.е. обеспечивается

фотометрирования, составляетв основном в длинноволновой ИК-области

А Ц,-0,5Цьспектра.

Рассмотрение, аналогичное выполнен-Из рассмотренных выше конкретных

ному в примере 9, дает .45 примеров следует, что достигаемый полоК к 0,5;жительный эффект (основной и дополниДгн(1-К)(1+0,3)0,5.1,,65;тельные), соответствующий уменьшению

Дгн(1-КХ1+0,04)0,5.1,,52;определяемой нестабильностью фотометAt H 065рируемых сигналов , Щ погрешности

П ду 1,25. .20 фотометрирования слабопоглощающих обП р и м е р 11/В условиях, соответству-РазЧ°в суммарно может достигать 1-2 порядющих примерам 3 и 7, выделяемая часть Аков величины по сравнению с реализуемой в

U разностного сигнала U . определяющаяизвестных способе и устройстве и составлявызываемую нестабильностью погрешностьющеи w /о.

фотометрирования, составляет: .

A U 02UФормула H3o6peteHHfl

Рассмотрение, аналогичное выполнен-1 Спосо6 спектрофотометрического исному в примере 9, даетследования образцов, заключающийся в

g д.том, что формируют основное высокотемпёАг М-КХ1+О 3)0 2 1 26 ратурное и фоновое излучение, определяДМ1-КХ1+0,04Н,2.1,,20;ют разностные сигналы от обоих излучений

v. Ufоб. ид- с образцом и без образца в основП д н 1,3.ном излучении соответственно, и определя Лгг н .„ „ют их отношение, о т л и ч а ю щ и и с я тем.

Пример12В условиях, соответству-35 что с целью повышения точности фОтометющих примерам 4 и 8, выделяемая часть Арирования слабопоглощающих образцов, - иАразностного сигнала U. определяющаяформируют фоновое излучение из высоковызываемую нестабильностью погрешность. температурного, идентичного спектрально и фотометрирования, составляетпо интенсивности основному, и низкотемпе- Д Уд 0,1 ид. ратурного, ослабляют высокотемпературное Рассмотрение, аналогичное выполнен-фоновое излучение до нуля и измеряют разному в примере 9, дает 0,9;ностный сигнал от основного излучения с Агн(1 КХ1+0,3)-0,1.1,3 0,13;образцом и низкотемпературного фонового Агн.(1-КХ1+0,04)0,1;У1об на 0дНОй длине волны, уменьшают сте- jj- &г н 0.1J 45 пень ослабления до уровня Uio6-AUio6, где Дг н 0,1 AU 1об - не менее ожидаемой глубины поло- Таким образом, достигаемое за счет ми-СЫ1 и измеряют сигналы от основного излу- нимизации низкотемпературного фоновогочения с образцом А и А Удбез образца излучения повышение точности фотометри-ду,я каждой длины волны в спектре, после рования в указанной области спектра со-50 чего определяют Ujp6 и U по формулам ставляетл/1,3 раза на любом участке диапазона фотометрирования.L o6 Uio6- AUio6+AxUo6;

Одновременно с уменьшением собст-ц 1Н- AUi06+A U. венного низкотемпературного фонового

излучения благодаря выполнению отражаю-55 2. Способ по п. 1,отличающийся

щей поверхности низкотемпературного фо-TeMi что уменьшают степень ослабления до

нового излучения 10 в виде сферы с центромуровня Uio6- AlU, где A U06-наибольшая

кривизны, сопрягаемым с входной спект-глубина полосы в спектре.

ральной щелью 7 монохроматора 6 при со-з. Спектрофотометр, содержащий освмещении ее оптической оси с осьюновной и фоновый излучатели в пространст

твенно несовпадающих основном и фоновом каналах и общий канал с оптическим коммутатором на входе, многопозиционный держатель образца, установленный с возможностью его выведения из канала по ходу излучения основного излучателя, сканирующий монохроматор, а также оптическую систему, сопряжения основного излучателя и входной спектральной щели монохроматора и приемно-измерительный блок на основе схемы вычитания, электрически соединенный с оптическим коммутатором и снабженный фотометрической шкалой с набором калиброванных растяжек с наибольшим коэффициентом растяжки Ki на участке диапазона фотометрирования, примыкающем к ее нулевому показанию, и коэффициентом растяжки Ка Ki на участке, примыкающем к стопроцентному показанию, отличающийся тем, что, с целью повышения точности фотометрирования слабопоглощающих образцов, основной и фоновый каналы выполнены так, что

9

5

0

их оси зеркально симметричны, фоновый излучатель выполнен из двух частей - высокотемпературной, идентичной и расположенной симметрично основному излучателю, и низкотемпературной, расположенной между высокотемпературной частью и оптическим коммутатором с возможностью плавного перемещения перпендикулярно к оси фонового канала с регулируемым диафрагмированием излучения высокотемпературной части, при этом держатель образца расположен между основным, излучателем и оптическим коммутатором.

4. Спектрофотометр по п.З, отличающийся тем, что высокотемпературная часть фонового излучателя пространственно совмещена с основным излучателем, а низкотемпературная часть выполнена в зи- де сферического зеркала с возможностью совмещения его оптической оси с осью фонового канала и одновременным сопряжением центра кривизны с входной спектральной щелью монохроматора.

10

Фиг 1

//

12