Способ автоматической калибровки спектрометра фабри-перо Советский патент 1979 года по МПК G01J3/26 

(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КАЛИБРОВКИ ФАБРИ-ПЕРО СПЕКТРОМЕТРА

Изобретение относится к технической физике в может быть использовано в .оптическом приборостроении при проектиро- ванвв спектрометров высокого разрещения. Взваствы способы калибровки спектрометров Фабри-Перо 1. Однако они не позволяют производить автоматическую калибровку. Наиболее близким по технической сущности является способ автоматической на стройкв спектрометра Фабри-Перо источвшсом излучения, включающий регулировку параллельности пластин Фабри-Перо с помощью системы, использующей амплитудвое рассогласование между сигналами . проходящими по трем регулируемым опти ческим каналам через пластины 2 . Известный способ не обеспечивает вь1.« оокрй разрешающей способности, точности в скорости регистрации спектра. Цель изобретения - повыщение разрешающей способности, точности и скорости регистрадии спектра. Поставленная цель достигается благодаря тому, что в системе регулировки параллельности пластин используют калибровочный источник и фазовое рассогласование между сигналами, причем один из оптических каналов выполнен нерегулируемым и принят за опорный, а калибровочный интервал в длинах волн отсчитывают с учетом фазовых рассогласований но опорному каналу. Таким образом, калибровочная система работает не по усредненным сигналам, а по фактической, существующей в каждый конкретный момент времени разности хода, что и повышает точность регистрации. На чертеже представлена блок-схема спектрометра Фабри-Перо с системой ав- топодстройки и автоматической калибровки. Она содержит монохроматор 1, зерка- па Фабри-Перо 2 и 3, фотоприемник 4, югистрирующее устройство 5, механизм сканирования 6, а также систему автопод ,:;тройки в автоматической калибровки, включающую в себя монохроматический источ ник излучения 7, оптический элемент 8; дополнительные фотоприемники 9, 10 и 11, блок регулирования 12, механизмы 13 и 14 выравнивания зеркал блок ка-, либровки 15 и механизм модуляции 16. Монохроматор 1 выделяет из всего спектра исследуемого излучения диапазон длин волн для анализа его с высоким разрешением. Сканирование спектра в выделенном узком диапазоне длин волн производится перемещением зеркала 3 механизмом ска нирования 6. Интерферирующий световой поток, проходящий через зеркала ФабриПеро от монохроматора 1, преобразуется фогоприемником 4 в электрический сигнал который фиксируется регистрирующим уст ройством 5. Параллельность зеркал Фабри-Перо контролируется в процессе сканирования спектра. Излучение от источника 7 разделяется оптическим элементом на тра луча, которые направляются через зеркала 2 и 3 и образуют три контрольных оптических канала. Эти каналы пространственно расположены вокруг централ ного основного измерительного канала. При сканировании спектра по всем трем контрольным каналам проходят интерферирующие световые потоки, которые преобразуются фотоприемниками 9, 10 и 11 в электрические сигналы. Эти сигналы поступают в блок регулирования 12, где происходит формирование сигнала рассогласования, пропорционального сдвигу фаз между сигналами контрольных каналов (один из каналов принят за опорный), возпикающему при нарущении параллельности зеркал Фабри-Перо. Одновременно регистр рующим устройством 5 фиксируются вочные отметки точного значения нромежуткаЛгК,Л.,где Л. -известная длина вол ны монохроматического источника 7, К4 порядок интерференции, поступающие от блока калибровки 15 в случае строгой па раллельности зеркал 2 и 3, или отметтси настройки, при нарущении параллельности зеркал 2 и 3, поступающие от блока регулирования 12. Калибровочный сигнал формируется блоком калибровки 15 при совпадении сигналов по всем трем KOHTW рольным каналам и при отсутствии сигнала рассогласования на выходе блока регулирования 12. Как только появляется сигнал рассогласования на выходе блока регулирования 12, сразу исчезает калибровочный сигнал и появляется сигнал настройки, который регистрируется на спектрограмме. Блок калибровки 15 отключает механизм сканирования 6 и включает механизм модуляции 16, который придает колебательные движения зеркалу 3, тем самым посылая в контрольные каналы световые сигналы необходимой для осуществления процесса регулирования частоты. EMIOK регулирования 12 посылает сигналы (пропорциональные рассогласованию) отрицательной обратной связи на механизмы 13 и 14 выравнивания зеркал, тем самым осуществляя процесс регулирования, т.е. выравнивания зеркал 2 и 3. После того как процесс выравнивания зеркал 2 и 3 закончился (исчез сигнал рассогласования), механизм модуляции 16 отключается и снова включается механизм сканирования спектра 6 для дальнейшего прохождения -и регистрации исследуемого спектрального диапазона. Автоматическая калибровка спектрометра Фабри-Перо согласно описанному способу повышает эффективную разрешающую способность спектрометра за счет автоматического удержания параллельности зеркал Фабри-Перо, при этом возрастает скорость и точность регистрации спектра за счет автоматической калибровки спектрометра в процессе сканирования спек тра. Это дает возможность разработать спектрометр Фабри-Перо для эксплуатации в сложных внешних условиях. Формула изобретения Способ автоматической калибровки спектрометра Фабри-Перо калибровочным истйчником, включающий регулировку параллельности пластин Фабри-Перо с помощью системы, использующей амплитудное рассбгласование между сигналами, проходящими по трем регулируемым оптическим каналам через пластины, о Т л н ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности, точности в скорости регистрации спектра, в системе регулировки параллельности пластин используют калибровочный источник и фазовое рассогласование между сигналами, прячем один из оптических каналов выполнен нерегулируемым и принят за опорный, а калибровочный интервал в длинах волн от считывают с учетом фазовых рассогласований по опорному каналу. Источн.икв информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Бори М., Вольф О. Основы оптики, М.. Наука, 1973, с. 311. . 2.. Hernandez . and Miees 0. А. TeedbocK. tatlSlzed Toury-Perot Intet leromete, /IppE-fed Ofilit.2,-i,1ZB,Q7Z (прототип/.