Спектрофотометр Советский патент 1979 года по МПК G01J3/42 

(54) СПЕКТРОФОТО/ЧЕТР

1

Изобретение относится к области оптического спектрального приборостроения и может быть использовано в вакуумны.х спектральных приборах - монохроматорах,. спектрометрах, спектрофотометрах, предназначенн 51х для исследования спектров поглощения, отражения света, спектральных характеристик источников,, приемников радиации, излучения различных объектов.

Известны спектрофото.адетры, содержащие измерительный и калибровочный каналы, вкоторых калибровочное излучение регистрируется после проведения измерений с основным измерительным потоком 1. Однако такие спектрофотометры обладают низкой .точностью из-за нестабильности фотоэлектрического тракта.

Наиболее близким к изобретению по технической суп.1ности является спектрофотометр, содержащий модулятор измерительного и калибровочного световых потоков,, выполненных в виде диска с по крайней мере двумя рядами отверстий, и приемно-регистрирующий блок 2. Благодаря различному числу отверстий в диске модулятора, модуляция измерительного и калибровочного световых потоков производится с разной частотой. На этих частотах одновременно регистрируются измерительный и калибровочный световые потоки. Этому спектрофотометру свойствена низкая .точность регистрации ультрафиолетового излучения, вследствие наличия рассеянного света.

Целью изобретения является повышение точности измерений в ультрафиолетовой области спектра.

Достигается это тем, что в диске модулятора известного спектрофотометра между отверстиями измерительного светового потока выполнены дополнительные идентичные отверстия, в которые введены светофильтры, непрозрачные для измерительного светового потока.

На фиг. 1 изображена конструкция спектрофотометра со сферическим отражателем; на фиг. 2 - вариант с коническим отражателем; на фиг. 3 - диск модулятора.

Спектрофотометр содержит выходную спектральную щель 1, диафрагму 2, калибровочный источник света 3,диск 4 модулятора, светопровод 5, который проходит через светосборник 6, флуоресцирующий экран 7 и светофильтр 8, укрепленный на входном окне фотоприемника 9, и два датчика опорных напряжений, состоящих из светодиодов 10 и II и фотодиодов 12 и 13.

Диск 4 модулятора имеет два ряда отверстий 14 и 15, которые служат для модуляции, соответственно, калибровочного и опорного потоков, ряд отверстий 16, модулирующий свет светодиода 10, отверстия со светофильтрами 17, не пропускающими ультрафиолетовое излучение и пропу.скающими рассеянный свет, и отверстия 18 для прохождения измерительного потока.

Светосборник 6 сферический или в виде усеченного прямого конуса, выполненный с сечениями для фотоприемника 9 выходного торца светопровода 5 и диска 4 находятся в соединении не только с выходны.м торцом светопровода 5, но и с окном фотоприемника 9. Фотоприемник 9 может быть установлен в сечении сферы, проходящем, например, через ее центр или через ее фокус. Оба положения почти эквивалентны. Флуоресцирующий экран 7 преобразует ультрафиолетовое излучение в видимое с Лф 420 нм, ЧТО соответствует максимальной чувствительности сурьмяно-цезиевых фотокатодов, используемых в большинстве современных фотоприемников. Светофильтр 8 выделяет область максимального высвечивания флуоресцирующего покрытия экрана 7 также 420 нм.

Оптико-электронное устройство работает следующим образом. При вращении диска 4 свет, идущий из выходной щели , проходит поочередно то через свободное отверстие, то через светофильтр 17. Коротковолновое излучение, непропущенное этим светофильтром, модулируется и частвует в образовании сигнала. Рассеянный свет проходит практически без ослабления через светофильтр 17 и не модулируется. Излучение, прощедщее через свободное отверстие 18, войдя в светосборник 6, падает на флуоресцинирующий экран 7, затем пройдя светофильтр 8, принимается фотоприемником 9. Одовременно с измеряемым излучением на фотоприемник 9 поступает и излучение, идущее от калибровочного источника 3 света через отверстия диска 4, через светопровод 5, светосборник 6, экран 7 и светофильтр 8. Так как частоты модуляции разные при синхронном детектировании полностью разделить сигналы и исключить их взаимное влияние сложно.

Выделение полезного сигнала из окружающего фона осуществляется компенсацией рассеянного света, основанной на селективной модуляции световых потоков. При вращении диска модулируется и участвует в образовании сигнала не все излучение, а только та его часть, для которой светофильтр непрозрачен. Такой способ выделения полезного сигнала, устранения мешающего коротковолнового излучения и получение более точных результатов, измерений является наиболее эффективным.

Автоматическая калибровка прибора во время измерений полностью устраняет его временную нестабильность, что необходимо для получения результатов высокой точности.

Применение светосборника позволяет уменьщить влияние приборного рассеянного света, светорассеяние, увеличить светопропускание, концентрировать энергию, увеличить освещенность приемника путем сбора светового полезного излучения и направления его на фотоприемник совместно с дополнительной освещенностью, возникшей в результате многократных отражений светового потока в светосборнике. При использовании светосборника, выполненного в виде усеченного прямого конуса с сечениями, соответствующими размеру щели и диаметру рабочей площади фотокатода, оптимальной является конусность порядка 10-20°, чем до минимальной величины уменьшаются потери света на отражение N-нормаль к поверхности конуса, об и 8-углы падения и отражения, преимущественно равные 70- 80°.

Формула изобретения

Спектрофотометр, содержащий модулятор измерительного и калибровочного световых потоков, выполненный в виде диска с по крайней мере двумя рядами отверстий, и приемно-регистрирующий блок, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерений в ультрафиолетовой области спектра, в диске модулятора между отверстиями измерительного светового потока выполнены дополнительные идентичные отверстия, в которые введены светофильтры, непрозрачнь1е для измерительного светового потока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

5 S 7 8 3 lJ I

7т77 -г -

Фи2.1

If/li/l

Фи. г