Способ определения интенсивности монохро-МАТичЕСКОгО лиНЕйчАТОгО излучЕНия Советский патент 1981 года по МПК G01J3/30 

Изобретение относится к измерител ной технике в области определения ин тенсивности оптического излучения и может быть и спользовано П1ри фотометрических измерениях. Известны способы определения интенсив ности монохроматического излучения. Наиболее близким к предлагаемому является способ, основанный на эффек те потери энергии при неупругом взаимодействии заряженных частиц с атомами, например, газа Tl 1. Согласно этому способу методом задерживающего потенциала определяют суммарное число частиц, возбуди ших излучательные уровни атомов, и с помощью фотоприемника - реакции его на излучение каждой в отдельности спектральной линии, возбужденной в газе. Измерения проводят при различных энергиях заряженных частиц и при различных значениях задерживающего потенциала. По полученным данньЫ рассчитывают интенсивность излучения каждой спектральной линии и всег-о источника в целом. Однако-интенсивность излучения спектральной линии зависит от энергии возбуждающей частицы и при определенных значениях энергии резко уменьшается. В этом случае число частиц, энергия которых не превосходит уровня задерживающего потенциала, соизмеримо с величиной полного тока и, следовательно, разность между ними мала. Это приводит к увеличению погрешности определения указанной разности .и, в свою очередь, к увеличению погрешности определения интенсивности источника. Цель изобретения - повышение точности определения интенсивности монохроматического линейчатого излучения. Для этого поток моноэнергетических заряженных частиц фокусируют в пространстве внутри вакуумированного объема, поток атомов направляют в точку ., фокуса потока заряженных частиц, затем регистрируют частицы, потерявшие энергию на возбуждение каждой спектральной линии излучения, и по числу зарегистриров нных частиц судя об интенсивностиизлучения. Заряженным частицам, возбуждающим излучение сообщают энергию, не превосходящую потенциала ионизации атомов, На чертеже представлено устройство для осуществления предлагаемого способа. Устройство содержит вакуумированную оболочку 1, в которой размещены источник 2 заряженных частиц, селекtpp 3 частиц, источник 4 атомного пучка, диспергируюрщй элемент (напри мер, спектрометр) 5 и коллектор 6. И тбчник afpMHoro пучка ориентирован таким образом, что точка А Пересечения направлений потоков находится внутри оболочки. Диспергирующий элемент 5 расположен между точкой А и коллектором 6. Для выпуска излучения в оболочке выполнено окно 7. Способ осуществляют следукнцим образом. Излучение возбуждают моноэнергетйчёскй потоком заряженных частицс энергией, превосходящей потенциал возбуждения низшего йзлучательного уровня атомов. Поток заряженных частиц взаимодействует с потоком атомов газа, паров металла и т.п. Поток ато мов формируют с помощью, например, вакуумной печи, снабженной рядом диафрагм, служащих для коллимации пучка. Плотность потока ограничивается ЙИёдующийй условиями: aTOMti должны двигаться без соударений и в объеме пересечения потоков должно происходить лишь одно столкновение атома и частицы. Если зти условия выполнены, то за время пролета сквозь атомный пучок частица возбуждает лишь один атом, при этом ее энергия уменьшает ся на величину Д , равную энергии возбуждения i-го уровня атома. Таким образом, в результате взаимодей ствия потоков внутри оболочки имеют ся частицы с начальной энергией EQ (упруго рассеянные), а также частицы энергия которых отличается от начал ной на величину &Ejj. Если возбужДаются тольк б Жзпучат ные, уровни, между которыми отсутству ют каскадные переходы, то число час3тиц с энергией (Е )равно числу с длиной волны X квантов излучения ch(Eo - AE)J где с - скорость света, h - постоянная Планка. Выделяя с помощкю спектрометра 5 частицы, потерявщие энергию на возбуждение определенного йзлучательного уровня ,и измеряя сигнал с коллектора 6, можно определить интенсивность излучения данной спектральной линии по формулеN/N Т- Г u;-ot - искомай интенсивность; где N величина сигнала с коллектора 6; Т - коэффициент пропускания спектрометра 5, ft- эффективность регистрации частиц коллектором; pV телесный угол, ограничиваемый входным отверстием спектрометра 5 площади S, расположенным на расстоянии {, от трчки А ; величина, численно равная отношению площадей, ограниченных кривой зависимости сечениЯ от угла рассеяния 3(0) при 3 - tw и 3-It. В случае возбуждения каскадных переходов соответствие между числом частиц и числом квантов излучения устанавливают расчетным путем с использованием уравнения баланса заселенности каждого уровня и по вероятности спонтанного перехода на соответствующий уровень. Наличие у атома метастабильного уровня и энергию его возбуждения определяют по диаграмме энергетических состояний атома. По этим даннь1м находят энергию частиц, возбудивших метастабильный уровень, и указанные частицы из рассмотрения исключают. , Непосредственное измерение числа частиц, потерявщих энергию на возбуждение спектральной линии, уменьшает погрешность определения интенсивности излучения и делает ее не зависящей от величины интенсивности. . Точечный характер излучающего объема позволяет с высокой точностью определять интенсивность излучения в энергетических единицах, например в числе квант сГ ср , Формула изобретения 1. Способ определения интенсивности монохрбматического линейчатого излучения, основаийый на эффекте потери энергии при неупругом взаимодействии заряженных частиц с атомами, отличающийс я. тем, что, с целью повьпибния точности определения инт.енсивности монохроматического линейчатого излучения, поток моноэнергетических заряженных частиц фокусируют внутри вакуумированного объема, поток атомов направляют в точку фокуса потока заряженных частиц, затем регистрируют частицы, потерявшие энергию на возбуждение каждой спектральной линии излучения, и по числу

зарегистрированных частиц судят об интенсивности излучения,

2, Способ по п. 1, отличающийся тем, что заряженным частицам сообщают энергию, не правое- ходящую потенциала ионизации йтомов.

, /

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 533836, кл. G 01 J 3/30, 1974 (прототип) ,,

-ч