Сканирующее устройство спекторометра Советский патент 1978 года по МПК G01J3/06 

Изобретение относится к устройствам для спектральных измерений методом модуляционной спектроскопии и может быть использовано в спектрометрах с подвижной входной целью для модуляции светового noTORa путем периодического сканирования спектра в окрестности анализируемой линии излучения.

Известны сканирующие устройства спектрометров, содержащие колеблющуюся входную щель l .

Наиболее близким к предложенному является сканирующее устройство спектрометра , содержащее входну р щель со средством возвратно-поступательного перемещения ее в направлении дисперсии спектрометра.

Это устройство малоэффективно в случае, когда интенсивность оптическо помехи в интервале сканирования непостоянна. Поскольку интервал .сканирования обычно выбирается весьма малым по сравнению с шириной полос сплошного спектра, образующих паразитный фон, наиболее характерным является линейный или близкий к линейному закон распределения интенсивности помехи в пределах интервала сканирования. При этом, наряду с полезным сиг-, налом, модулируется также и помеха и

IB результат измерения вносится искажение, которое не может быть учтено или отделено от суммарного сигнала с помощью радиотехнических средств, так как сигнал и помеха модулируются на одинаковых частотах.

Цель изобретения - повышение достверности измерений за счет устранения паразитного сигнала на выходе спектрометра, обусловленного наличием линейной составляющей интенсивности оптической помехи в пределах сканируемого спектрального диапазона.

Для зтого входная щель разделена по высоте на две зоны, причем в одно из зон установлена равнобедренная призма прямого зрения с одной отражающей гранью, параллельной оси щели и главной оптической оси спектрометра. Зоны входной щели равны по ширине и не перекрывают друг друга по высоте зон, а оси их взаимно смещены на расстояние, равное ширине зоны.

На фиг.1 схематически изображено сканирующее устройство со спектрометром; на фиг.2 - характер движения проекций зон в процессе сканирования через каждую четверть периода колебательного движений; на фиг.З - входная щель. Сканирующее устройст}зо имеет осветительный объектив 1, входную щель 2, разделенную по высоте надве зоны 3 и 4, и механический привод 5, осуществляющий возвратно-поступательное перемещение щели 2 в направлении дисперсии монохроматора 6. На пути свети вого потока, проходящего через каждую зону, установлена двухлинзовая система 7, формирующая параллельный светчзвой пучок. В параллельном пучке от зоны 4 установлена равнобедренная призма 8 прямого зрения с одной отра. жающей гранью 9, параллельной вертикальной оси щели 2 и главной оптической оси монохроматора. Призма 8 допус кает регулировочную подвижку в двух направлениях; в направлении дисперсии монохроматора и по вертикали. Полихро матические изображения зон 3 и 4 фокусируются в задней фокальной плоскос ти 10 устройства, совпадающей с перед ней фокальной плоскостью монохроматора 6. Аналогично в задней фокальной плоскости монохроматора формируются монохроматические проекции 11, 12 зон 3 и 4, которые обусловлены линией излучения атомного объекта в источнике. За неподвижной выходной щелью 13 мо. нохроматора установлен фотопреобраэователь 14, Устройство работает следующим обра зом. Настройкой монохроматора по длинам волн устанавливают проекцию И зоны 3 по отношению к выходной щели таким образом, чтобы щель и проекция взаимно перекрывались наполовину. Допустим взаимно наложены правая половина проекции 11 и левая половина дели 13. Производя параллельное смещение призмы 8 в направлении дисперсии, добиваются аналогичной установки проекции 12 зоны 4 ПОотношению к щели 13 с тем отличием, что взаимно перекрытыми оказываются левая половина проекции 12 и правая половина щели 13, Затем включают фотопреобразователь 14 и вертикальным перемещением призмы 8 достигают равенства фототоков, обусловленных световыми потокш-ли от каждой зоны. Такой способ освещения выходной щели, показанный на фиг.2, соответствует положению покоя в начальный момент периодического сканирования. После проведения описанных юстиро вочных процедур включают привод 5, и входная щель 2 начинает возвратнопоступательно перемещаться. Очевидно, в любой момент времени перемещение проекции 11 будет происходить в том же направлении, что и перемещение щели 2, тогда как проекция 12, благодаря действию призмы 8, будет двигать ся в направлении, противоположном направлению движения щели 2. Амплитуду сканирования увеличиват до тех пор, пока на выходе монохроатора не будет достигнута полная моуляция светового потока от обеих зон. Это произойдет тогда, когда каждая з проекций 11 и 12 в процессе своео возвратно-поступательного движения будет в одном из крайних положений совпадать со щелью 13, а в другом крайнем положении выходить эа предеы щели. Первое крайнее положение будет для обеих проекций общим, при зтом суммарный световойПОТОК от обеих зон, поступающий к фотопреобразователю, бу-. дет максимальным. Второе крайнее положение будет для обеих зон различным, например, первая зона займет положение слева от щели, а вторая - справа. В этом случае суммарный световой поток от зон, поступающий к фотопреобразователю, будет минимальным, обусловленным только излучением оптической помехи; сигнал от линии излучения будет отсутствовать. Для получения полностью модулированного сигнала от линии достаточно выбрать амплитуду сканирования равной половине ширины щели. При описываемом способе сканирования полезный сигнал, обусловленный линией излучения исследуемого вещества, в каждый момент времени будет либо увеличиваться, либо уменьшаться одновременно для обеих зон, и суммарная глубина модуляции полезного сигнала окажется такой же, как в случае обычного периодического сканирования без разделения входной щели на две зоны и без установки призмы 8. В то же время помеха, если она характеризуется монотонным измерением интенсивности в пределах сканируемого спектрального диапазона, будет на выходе монохроматора модулирована так, что в каждый момент времени увеличение интенсивности помехи от одной зоны будет компенсировано эквивалентным уменьшением интенсивности помехи от другой зоны. Чтобы избежать трудоемких операций по юстировке устройства, его входную щель можно выполнить в виде двух отдельных зон равной ширины так, чтобы расположение прокций зон в фокальной плоскости спектрометра соответствовало началу периодического сканирования. Формула изобретения 1. Сканирующее устройство спектрометра, содержащее входную щель, снабженную средством возвратно-поступатель,ного перемещения в направлении дисперсии спектрометра, отличающее с я тем, что, с целью повышения