МНОГОХОДОВАЯ ЗЕРКАЛЬНАЯ КЮВЕТА Советский патент 1994 года по МПК G01N21/03 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может использоваться в лазерной спектроскопии при изучении быстропротекающих элементарных процессов в обменных реакциях с образованием атомов галогенов для определения основных спектральных и релаксационных характеристик и состояний тонкой структуры.

Цель изобретения - обеспечение возможности проведения фотохимических исследований в агрессивных средах, а также уменьшение аберраций, упрощение юстировки для обеспечения прямого угла между гранями уголкового отражателя.

На фиг. 1 изображена предлагаемая кювета; на фиг. 2 - шахматный порядок расположения световых пятен на зеркальном объекте при девятнадцати проходах излучения; на фиг. 3 - искажение шахматного порядка световых пятен при нарушении перпендикулярности между зеркалами уголкового отражателя - наклон подвижного зеркала; на фиг. 4 - то же при повороте подвижного зеркала.

Устройство имеет корпус 1 с окнами 2, расположенными под углом Брюстера, вогнутое зеркало 3, установленное на фокусном расстоянии от входного окна 4, находящегося в вырезе верхней части двух плоских зеркал 5 и 6, образующих уголковый отражатель, третье плоское зеркало 7, установленное между двумя плоскими зеркалами по линии пересечения их граней, выходное окно 8, расположенное у вогнутого зеркала 3. Точка регулировки числа ходов, скользящая по поверхности зеркала 3, отмечена крестиком.

Многоходовая кювета работает следующим образом.

Узкий пучок от лазерного источника, пройдя через входное окно, расположенное в вырезе плоских зеркал 5 и 6 над оптической осью, попадает на вогнутое зеркало 3 в точку выше центра на вертикальной оси, образуя на нем светящееся пятно. От вогнутого зеркала 3 лучи в параллельном пучке направляются к третьему плоскому зеркалу 7, от которого (в зависимости от угла его поворота) попадают с большим или меньшим смещением вертикальной оси на правую часть вогнутого зеркала 3, обозначая следующее светящееся пятно. Отразившись от зеркала 3, лучи в сходящемся пучке попадают на нижнюю часть плоских зеркал 5, 6 и фокусируются на них в виде ярких точек. Отразившись от плоских зеркал, лучи в расходящемся пучке попадают на левый нижний участок вогнутого зеркала 3, отмечая соответствующее пятно. Далее цикл повторяется. Лучи вновь направляются к третьему плоскому зеркалу 7. Однако, отразившись от него, лучи теперь уже попадут на правую верхнюю часть зеркала 3, но с большим смещением относительно центра, и так до тех пор, пока последнее пятно нижнего ряда, отраженное от зеркала 7, не выпадет за пределы вогнутого зеркала 3. Все оси пучков, многократно отраженные между вогнутым зеркалом 3 и зеркалами 5 и 6 уголкового отражателя, строго параллельны между собой и оптической осью. Поэтому на зеркалах системы образуются в шахматном порядке геометрически правильные картинки из световых пятен и ярких точек.

Количество ходов в системе определяется положением точки пересечения воображаемой оси третьего плоского зеркала 7 с поверхностью вогнутого зеркала 3. На фиг. 2 это точка 9 (точка регулировки). При повороте зеркала 7 точка регулировки 9 скользит по поверхности вогнутого зеркала 3 в горизонтальном направлении, увеличивая число проходов при ее перемещении к центру зеркала. Перестраиваемое число прохождений N в устройстве может быть подсчитано по формуле
N= 2K+1, где К - общее количество светящихся пятен на вогнутом зеркале 3, соответствующее ряду: 1, 5, 9, 13, 17 . . .

Поскольку выход излучения осуществлен (в рассматриваемом случае) только с нижней строки изображений на вогнутом зеркале 3, а цикл прохождения составляет четыре хода, то количество прохождений, возрастающее на двойной цикл, составляет ряд, где числа отличаются друг от друга на величину восемь (3, 11, 19, 27, 35 . . . ).

Уголковый отражатель из двух плоских зеркал 5 и 6 выполнен таким образом, что одно из зеркал закреплено неподвижно, а другое - с возможностью поворота во взаимно перпендикулярных плоскостях. За счет наклона и поворота подвижного плоского зеркала 6 легко устанавливается прямой угол (фиг. 2). Отклонение же прямого угла приводит к искажению шахматного порядка расположения световых пятен на вогнутом зеркале 3. На фиг. 3 показано расположение пятен на вогнутом зеркале 3 при наклоне зеркала 6, нарушающем прямой угол уголкового отражателя, а на фиг. 4 - при повороте зеркала 6.

Многоходовая зеркальная кювета с прозрачным корпусом в виде узкой трубки с плоскими гранями, располагаемая между зеркалами, позволяет осуществить ряд фотохимических исследований по изучению быстрых обменных реакций с участием галогенов. Улучшенные оптические характеристики за счет малых аберрационных искажений при многократном прохождении световых лучей обеспечивают высокую инструментальную чувствительность измерений, необходимую для метода лазерной атомно-резонансной спектроскопии. (56) Johu U. White. Zoug Optical Path of Zarge Aperture. - Journal Optical Society of America. 1942, v. 32, p. 285-288.

Авторское свидетельство СССР N 1096544, кл. G 01 N 21/03, 1980.

Использование: в лазерной спектроскопии при изучении быстропротекающих элементарных процессов в обменных реакциях с образованием атомов галогенов. Кювета имеет прозрачный корпус в виде узкой трубки с плоскими гранями, расположенными между зеркалами. Узкий пучок от лазерного источника, многократно отражаясь в определенной последовательности от вогнутого зеркала 3, автоколлимационного зеркала 7 и полевых зеркал 5 и 6, выстраивает на последних в шахматном порядке геометрически правильные из световых пятен. Количество ходов в системе определяется положением точки пересечения воображаемой оси автоколлимационного зеркала 7 с поверхностью вогнутого зеркала 3. Все оси пучков параллельны оптической оси системы. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. МНОГОХОДОВАЯ ЗЕРКАЛЬНАЯ КЮВЕТА, содержащая корпус, входное и выходное окна, вогнутое зеркало и установленные напротив него три плоских зеркала, обращенных к вогнутому своими рабочими поверхностями, причем два из них образуют уголковый отражатель с прямым углом между гранями, а третье расположено на фокусном расстоянии зеркала и снабжено механизмом поворота, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения проведения фотохимических исследований в агрессивных средах, а также уменьшения аберраций, корпус установлен между вогнутым и плоским зеркалами и выполнен оптически прозрачным, а третье плоское зеркало установлено вблизи входного окна линии пересечения граней уголкового отражателя, причем его центр совпадает с серединой отрезка, соединяющего проекции центров входного и выходного окон на ребро уголкового отражателя, а размеры третьего зеркала равны размерам входного окна, при этом выходное окно расположено вблизи вогнутого зеркала на оптической оси. 2. Кювета по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью упрощения юстировки для обеспечения прямого угла между гранями уголкового отражателя, одно из зеркал уголкового отражателя снабжено механизмом поворота во взаимно перпендикулярных плоскостях.