Спектральный прибор Советский патент 1978 года по МПК G01J3/48 

(54) СПЕКТРАЛЬНЫЙ ОРИБОР

1

Изобретение относится к спектральному приборостроению, мржет быть использовано например, в спектрофотометрах инфракрао кого диапазона.

Известны спектральные приборы, содер° жашне диспергирующий элемент - дифракоиовную решетку, привод сканирования для его поворота, наборы сменных фильтров (интерференциониых), приводы переключения фильтров каждого набора и приемно-регвстрируюшее устройство .

В большиыстйе иаяестных приборов данного типа для предотврашеивя искажений в регистрируемом спектре, фильтры меняют при остановке сканирования, что аамедлает регистрацию всего спектра и усложняе автоматику прибора.

Наиболее близок к предлагаемому спектральный прибор, содержащий д{1спергирук ший элемент, регулируемый привод сканнро° вания, наборы сменных фильтров, приводы переключения фильтров и приемно регистри рующее устройство. Его недостаток-погреан ности регистрации спектра при переключении ({жльтров.

Цель изобретения - устранение пргреш костей регистрации спектра во время переключения .фильтров - достигается тем, что в известный спектральный прибор введены средства для регулировки скоростей переключения.

На чертеже представлена функциональная схема прибора

Спектральный прибор содержит диспергирующий элемент (дифракционную решетку) 1, регулируемый привод сканирования, т.е. привод диспергирующего элемента, в который входят, например, исполнительный шаговый двигатель 2, регулятор скорости развертки спектра 3, представляющий собой переключатель для выбора требуемой скорости 1 ивода диспергирующего элемента, генератор 4 управляющих импульсов и электронный коммутатор 5, коммутирующий ток в обмотках шагового двигатеад 2. fe приборе ся также оптические влементы, схематически изображенные в виде зеркал 6, формирующие оптический канал с заданными размерами поперечного сечения, и прнемно-регистрирую ющая Система 7. Для устранения рассеянного света и , высших порядков спектра в ариборе установ лены набор отражательных фильтров 8, закрепленный на поворотном держателе 9, и набор интерференционных фильтров 1О, закрепленный на поворотном держателе 11, Поворотные держатели 9 н 11 отражательных и интерференционных фильтров приводы 12 и 13 независимого перемещения, например поворота, каждого держ теля, которые содержат исполнительные двигатели, например, постоянного тока 14 и 15 и механизмы выключения 16. Механизмы выключения снабжены контактными группами (на ч)теже не изображены), каждая из которых соответствует одному фильтру 8,. 1Q. Приводы 12 и 13 независи мого поворота держателей фильтров отлв- чаются друг от йруга, в основном, количест вом механизмов 16 выключения соответствую щих фильтров в наборе. Командное устройство 17, напримерна основе кулачков с микровыключателями, установленное в приборе, служит для выраб ки команд переключения фильтров в определенной псюледовательности. Оно связано, например, кинематически жесткой связью с приводом поворота диспергирующего алемеа та. Вход командного устройства соединен с6 средствами регулирования скорости независимого поворота держателей фильтров, представляющими собой, например, регулятор 1., включенный между генератором 4 и командным устройством 17, в сочетании с преобразоватедями 19 и 2О, коэффициенты преобразования которых выбиракл в зависимости от необхбдимой скорости поворота держателей фильтров. Преобразова тели 19, 20 подключены своими входами к выходу командного устройства 17, а выходами - к приводам независимого поворота держателей фильтров. Прибор содержит также устройство 21 замедления, которое снижает скорость (азвертки.спектра на полосах поглощения. Работа спектрального прибора заключает ся в Ьледуюшем. Регулятор 3 устанавливают в положение требуемой скорости сканирования спектра. Генератор 4 вырабатывает последовательност импульсов, частота которых зависит от положения регулятора. Последовательность импульсов генератора 4 преобразуется электронным коммутатором 5 в многофазную систему импульсов управляющую шаговым двигателем 2 приво да поворота диспергирующего элемента. Поток излучения, формируемый оптическими элементами 6, пройдя через отражательные и интерференционные фильтры, регистрируерся приемно-регистрируюшей системой, 7, которая управляет также устройством 21 замедления скорости сканирования, умен1 ишюшим частоту импульсов генератор а 4 при сканировании полос нлн линнн в спектре поглощения исследуемого вещества. Поскольку вал шагового двигателя 2 жестко связан с механизмом командного устройства 17, система кулачков этого устройства вырабатывает команды для включения двигателей 14 и 15 в задашиых спектра. При включении двигателя 14 или 15 начинается плавный повор соответ ствующего держателя 9 цли 11, т.е. смена фильтров в наборе 8 или 1О без остановки привода сканирования. Оптимальная с точки эрения точности регистрации спектра скорость поворота держателей 9, 11 должна быть такой, чтобы время Т переключения фиды ров находилось в пределах Д / iO/l(« где Y - скорость сканирования} д9 - перекрытие областей пропускания смежных фильтров, i.e. ширина спектрального интервала, в котором оба фильтра имеют досте точно высокое пропускание (например, нениже 0,5-О,8){ -частота коммутации оптических каналов в двухканальных приборах ИЛЕ 1ферывания потока в одноканальных. Поддержание времени переключения в оптимальных пределах при изменении скороо ти сканирования обеспечивается связью регулятора 18 с генератором 4, задающим скорость сканврованЕЯ. Зависимость скорое ти переключения фильтров от перекрытия областей пропускания смежных фильтров, которая может быть неодинаковой для фильтров разных наборов, реализована благода- ря исаопьзованию преобразователе й 19, 20 с соответсгвуюшими коэффициентами преобразования. . После установки фильтров в требуемое положение двигатели 14 и 15 отключаются механимами 16, снабженными контактными групвамв. Перекрытие оптического канала непро ачными перемычками держателей 9, 11 во время переключения фильтров целесообразно сделать небольшим. В большинстве случаев желательно, чтобы ослаб ление потока излучения перемычками не 1февышало 30%. fijpg выполнении указанных условий фильтJMJ переключаются практически без снижения очности регистрации спеетра. Плавное переключение фильтров без оотановки привода сканирования позволяет обеспечить непрерывность регистрации спектральной информации и сократить тем самым общее время регистрации. ;Это оссн

беняо важно в приборах с широким- спектраль ным диапазоном, кспользуюших большое количество фильтров.

Формула изобретения

Спектральный 1фибор, содержащий диспергирующий элемент, регулируемый привод сканнроввнвя, наборы сменных фильтров,

привол1Ы переключения фильтров и приемнорегистрирующее устройство, отличающийся тем, что, с целью устранення погрешностей рагистр щии спектра во время переключения фильтров, в него введены средства для регулировки скоростей переключения фильтров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

2.Спектрофотометр инфракрасный ИКС-2 Техническое описание. Л., ЛОМО, 197О,