кительных фотометров подключены элементы с логарифмической вольтамперной харак теристикой, например, р- « переходы полу проводниковых приборов. На чертеже представлена блок-схема ус ройства для измерения эффекта . Зеемана. Устройство содержит электрооптический дефлектор, состоящий из электрооптическог кристалла 1 и: поляризационной призмы 2, разносящей компоненты зеемановского расщепления на величину полуширины спектрал ной линии и склеенной из двух пластинок исландского шпата, оптические оси которых ориентированы под углом 90 друг к другу. За дефлектором в месте пересечени крыльев разнесенных компонент спектраль ной линии расположен основной фотометр, имеющий щель 3 и фотоумножи-тель 4 с анодной нагрузкой 5. Симметрично относительно щели основного фотометра в крыльях разнесеннь х компонент на расстояниях, равных полуширине линии,расположены щели 7 и 6 дополнительных фотометров с фотоумножителями 8 и 9, включенными на общую анодную нагрузку 1О, при этом пер каждым из этих фотоумножителей установлены поляроиды 11 и 12, причем главные их направления взаимно-перпендикулярны и совпадают с направлениями поляризации ортогональнополяризованных компонент ра щепления спектральной линии. Входы дифференциального усилителя 13 подключены к анодным нагрузкам фотоумножителей, а его выход через фазовый детектор 14 соединен с регистратором 15. Устройство содержит также задающий генератор 16, выход которого соединен с управляющим входом фазового детектора 14 и входом блока 17 высокого напряжения, выходное напряжение которого поступает на электрооптический кристалл 1. Устройство работает следующим образом. Свет От исследуема масниточувствительной спектрально лив-;;и ппоходит череа электрооптический кристалл .1. Под деиствием модулирующего .агфяжешая, посту..; щего на этот кристалл с блока 17 высс кого напряжения, он последовательно приоб ретает свойства + Д /4- пластинки. При этом ииркулярно поляризованная часть света превращается в линейную со взаимно ортогональными плоскостями ..поляризации, причем поляризационная призма 2 при одной полярности модулирующего напряжения пропускает d - компоненту влево, a(j компоненту вправо относительно исходного положения разнесенных компонент (в отсут ствие зеемановского расщепления), как это показано на чертеже длинными штриховыми линиями. Исходное положение компонент на чертеже показано сплоишыми линиями. При другой полярности модулирующего напряжения поляризационная призма 2 пропускает О - компоненту вправо, а 6 - компоненту влево относительно исходного положения, как это показано на чертеже ко роткими штриховыми линиями. Щель 3 - основного фотометра и щели 6, 7 дополнительных фотометров установлены таким образом, что через щель 3 проходит световой поток от точек пересечения изображений крыльев компонент, а через щели 6 и 7 проходят световые потоки от точек наложения изображений компонент расщепления спектральной линии. Однако вследствие наложения изображения этих компонент через щель каждого дополнительного фотометра проходит световой поток, который является суммой полезного светового потока из крыла компоненты, разнесенной поляризационной призмой 2 в направлении этой щели, и паразитного светового потока от компоненты, разнесенной в направлении другого дополнительного фотометра. Наличие этих паразитных световых потоков и их колебаний приводит к тому, что из колебаний интенсивности суммарного светового потока за щелью каждого дополнительного фотометра невозможно выделить ту часть, которая однозначно определялась бы величиной зеемановского расщепления линии. Влияние этих паразитных световых потоков устраняется установкой за каждой из этих щелей отдельных поляроидов 11 и 12 таким образом, что главные направления поляроидов совпадают с направлениями поляризации полезных световых потоков. Следовательно, за каждой из щелей дополнительных фотометров происходит пропускание на фотоумножители 8 и 9 полезных световых потоков и гащение паразитных. При одинаковой ширине щелей основного и дополнительного фотометров величина суммы световых потоков, проходящих на фотоумножители 8 и 9 в соответствие зеемановского расщепления спектральной линии, равна величине светового потока, проходящего на фотоумножитель 4, причем это равенство не нарушается в присутствии допплеровских смещений линии и случайных изменений ее интенсивности, т.е. эти величины относительно друг друга мен-яются во времени синхронно и синфазно. При наличии зеемановского растепления линии это равенство нарушается, причем, если при 9ДНОЙ полярности модулирующего напряжения на кристалле 1 величина светового потока, падающего на фотоумножитель 4 основного фотометра, увеличивается, то величина сумм световых потоков падающих на фотоумножители 8 и 9 дополнитель- ных фотометров пропорцяонапьно уменьша- ется и, наоборот, при другой полярности модулирующего напряжения величина светового потока j падаюшего на фотоумножитель 4 уменьшается, а величина суммы световых потоков, падающих на фотоумножители 8 и 9, увеличивается. Величина, пропорциональная расщеплению спектральной линии, определяется следующим образом. Зд 3 t 2jjAC(d)- величина светового потока, падающего на фотоумножитель 4 при положительном полупериоде модулир щего напряжения; Лдор,- Ло 2 С5о Д Я(2) - величина суммы световых потоков, падающих на фотоумножители 8 и 9 при положительном полупери де модулирующего напряжения JOCH O-2а; 4Л(Э) - величина светоБого потока, падающего на фотоумножитель 4 при отрицательном полупериоде модулирующего напряжения J,, АОП- О- (4} - величина суммы световых потоков, падающих на фотоумнож тели 8 и 9 при отрицательном полупериоде модулирующего напряжения. где - вел ичина постоянной составляющей световых потоков при положительном полупериоде модулирующего напряжения;Сд - величина постоянной составля ,ющей световых потоков при отрицательном полупериоде модулирующего напряжения 2j; ДЯ„ и 2 J Д Я ,. - переменные час ти световых потоков, обусловленные наличием расщепления линии Д Я , Тогда величину разности между световым потоком, падающим на фотоумножител 4, и суммой световых потоков, падающих на фо-тоумножители 8 и 9 при положительном полупериоде модулирующего напряжени можно определить так , з;сн о ; 2а;дд -а +2г:дя .а;лд.(5} Доп I Следовательно Предположим, чтоЧдЯц -т 2х (т) 1(ри измерении величин зеемановского расщепления спектральной линии величина 1. так как . дЗ/Л всегда меньще Определим разность EffJJocH-t(f ЗсГп . fFiи- g ;oгт f u 2J;дя,)-e(J 2a:дд -Р(1.2дЛ,)-Р(1-2лД,). Учитывая выражение (Т), где 2 л 2ц х получим g o;H-fgj;o.g()-(-) () Так как оба члена правой части выражения (в) можно разложить в ряд yJ у i у- eg().x-|4-T --(9) ga-x) -x-f- - -... ,(ш} ° Pg(i.x)-Pg(i-x).2.... щ; Учитывая, что/Х/- iв выражении (11) членами 2xV3 i 2 X У5 и т.д. можно пренебречь, как членами высщих степеней малости, и с учетом выражения (7) можно записать Аналогично можно определить величину сигнала,пропорционального зеемановскому расщеплению спектральной линии для отрицательного полупериода -(FgCfocH-Pg Aon) И Тогда величина сигнала, определенная за полный период модуляции, будет равна S Л и ( JOCH - Р , -ч АОП) (J) Далее, учитывая то, что величина анодного тока фотоумножителя пропорци нальна падающему на него световому потоку, D , а величина напряжения на анодной нагрузке, выполненной в виде р - rt перехода, определяется как и Pg , где - 3 можно записать выражение для сигнала расщепления спектральной линии в магнитном ocH-Vn)-(UocH-U }-8дЯ„ (i5) ли- 8лЛ,, (16) или Для выполнения математических операций над сигналами, снимаемыми с. анодных нагрузок фотоумножителей, в устройстве испо.пьзованы дифференциальный усилитель 13 с фазовым детектором 14. Из выражения (1б) видно, что регистрируемое значение однозначно определяется величиной эеемановского расщепления спектральной линии и не зависит от случайных изменений ее инте-нсивности. Таким образом, в предлагаемом устройстве в отличие от известных,влияние случайных изменений интенсивности спектраль ной линии на процесс изч ерения ее зеемановского расщепления в магнитном поле полностью исключено, что обеспечивает повышение точности измерения бэлее чем в 25 раз и чувствкгольнэсти устройства в 5-7 раз.
Авторы
Даты
1977-06-25—Публикация
1975-10-14—Подача