Способ измерения интенсивности линии оптического спектра Советский патент 1977 года по МПК G01J3/30 G01J3/06 

1

Изобретение относится к области оптического сиектрального приборостроения и может быть исиользовано для выделения слабых спектральных линий в присутствии интенсивного фона.

Известен способ измерения интенсивности спектральных линий, при котором измеряют суммарный сигнал от линии вместе с фоном, затем сигнал от фона и определяют разность этих сигналов, пропорциональную интенсивности линий 1.

Недостатком такого способа является низкая чувствительность и точность измерений вследствие флуктуации сигнала от фона.

Ближайшим по технической суидности к предлагаемохму изобретению является способ измерения интенсивности линии в оптическом спектре путем периодического сканирования спектра в окрестностн линии относительно выходной щели монохроматора, преобразования оптического сигнала фототока и измерч.иия амплитуды фототока на частоте модуляции сигнала от линии.

Указанный способ позволяет избавиться от флуктуации фона при условии, что его интенсивность постоянна на сканируемом участке спектра. Однако когда интенсивность фона не постоянна на этом участке при сканировании еиектра фон оказывается модулированным на частоте сканирования, что приводит

к большим ошибкам измерения, т. е. к снижению чувствительности и точности.

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерения путем устранения модуляции фона.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу исходный спектр разделяют на два эквивалентных спектра и сканируют их синусоидально во времени в противополо кных фазах с равными частотой и амплитудой, иричем оба спектра совмен1;ают в одном из их крайних положений.

На чертеже показана одна из возможиых конструкций спектрометра для реализации

предлагаемого способа.

Монохроматор 1 спектрометра имеет две одинаковые подвижные входные щели 2 и 3, снабженные общим механическим приводом 4 для приведения их в возвратио-поступательпое движение по синусоидальному во времени закону с равными амплитудой п частотой, но в противоположных фазах. Нрп этом в плоскости выходной щели 5 щель 2 формирует спектр 6, а щель 3 - спектр 7.

Щели 2 и 3 регулируются по высоте так, чтобы спектры 6 и 7 были одинаковы по интенсивности.

При включении привода 4 сканпровапне спектров 6 п 7 будет происходить в соответствин с движением щелей 2 и 3. Движенпе щелей осуществляют таким образом, чтобы R оди()м из крайних положений, например, когда щель 2 занимает крайнее левое, а щель 3-крайнее правое положение, обе щели были совмещены. При этом в плоскости выходной щели 5 сиектры 6 и 7 также совмещаются. Если зависимость интенсивности Ф фона от длины волны А. линейна ф : ф„ + /СХ, где Фо - постоянный член линейной зависимости; К - угловой коэффициент, а исходный снектр разделен на два эквивалентных, то интенсивность 0i и 02 каждого из них оииеыпаются выражением Ф,,2: у(Ф„ + 1.2). При синусоидальном сканировании спектра относительно выходной щели монохроматора длины волн . и /-2 псрвого И второго сиектров изменяются во времени следующим образом:Xj - Х(, -f Л sin 1) Х„ Х„ - А sin 0), где Яо - положения центров сканируемого интервала сиектра; Л и ш - амплитуда и частота сканирования, соответственно; t - время. При этом суммарный световой поток Ф1,2 от фона, подаваемый на фотоприемник будет равен Ф1.2 Ф,-}-Ф, Фо + f {-о + Л sin со) 4+ + /(-оЛзшш } и пропорциональный ему фототок не будет содержать периодической составляющей на частоте сканирования спектра. Если же на иитервале сканирования присутствует спектральная линия, то сигнал от нее модулируется с частотой сканирования и может быть зарегистрирован электронным измерительным устройством, настроенным на эту частоту. Таким образом благодаря устранению модуляции фона вблизи линии его флуктуации на частоте сканирования могут быть существенно снижены и тем самым повыщены чувствительность и точность измереиия иитенсивности спектральной линии. Формула изобретения Способ измерения интенсивности линии в оптическом спектре путем периодического сканирования спектра в окрестиости лииии относительно выходной щели монохроматора, преобразования оптического сигнала в фототок и измерения амплитуды фототока на частоте модуляции сигнала от лииии, отличающийся тем, что, е целью иовыщеиия чувствительности и точности измерений, исходный спектр разделяют на два эквивалентных сиектра и скаиируют их сииусоидально во времени в иротивоположных фазах с равными частотой и амплитудой, причем оба спектра совмещают в одном из крайних положений. Источиики информации, принятые во внимаиие при экспертизе 1.Зайдель А. П. Основы спектрального анализа, М., «Наука, 1965, с. 309. 2.Славный В. А., Абрамсои И. С., Афаиасьев Ю. В. Метод регистрации слабых линий в присутствии интенсивного фона, ЖПС1 вып. 4, 1964, с. 310.