Способ измерения полуширины спектральной линии Советский патент 1980 года по МПК G01J3/30 

AviH линии, попадающей в центр выходиоп щели, шириной Ь, будет регистрироваться часть ее энергии, равная о F(x)dx. Доля регистрируемой энергии для заданных fa и /л зависит от их полуширины (а и Д/„ соответственно) и ширины выходной ш.ели Ь, т. е.: оф(а, А., Ь).(4) При различной ширине выходной щели в обоих каналах монохроматора - 6) и bg - будет зарегистрирована энергия соответственно1 оф(а, Л, bi) и Е2 Ео(а, Д., Ь). (5) Из выражения (5) следует, что -(а, АХ, &ь ЫТаким образом, учитывая, что сигнал в каждом канале пропорционален регистрируемой энергии, по отношению сигналов от обоих каналов можно определить АХ, если известны величины а, &i и bzПример определения полуширины атомных спектральных линий, излучаемых положительным столбом стабилизированной электрической дуги при атмосферном давлении. В условиях электрических дуг высокого давления концентрация электронов в плазме велика и большинство контуров атомных линий тяжелых элементов носит дисперсионный характер ,(Х-Ао)+ Для регистрацин излучения изпользуют монохроматор со сравнительно широкой входной щелью, аппаратную функцию которого можно представить в виде где а - нолущирина аппаратной функции прибора, равная щирине его входной щели. При регистрации излучение в линии распределения освещенности в плоскости выходной щели монохроматора в этом случае имеет вид г- / If4 2.Y + tt. ZX - о i/п f (х - arctg-far€tg - i (9) л a LA лЛ/- J Энергия линии, регистрируемая при ширйие выходной щели Ь, равна E Eo(b + a)arcig ± па ( (b -a)arctg (lnI(AX)2 + л/.2: + (a+b)2 - lnI(AX)2+ (a - b , (10) Перейдя к безразмерным величинам путем подстановки Ь па, АХ та,(11) где пит - коэффициенты пропорциональности, получаем г- г- 1 { / 114 4- 1-ь о -- (n-l-l)arctg- я Iт -(n-1) arctg (lnIm2-l-(nH-l) m2 (n-l)2) 1 . Таким образом, долю регистрируемой энергии линии k при заданном соотношении величин а, Ь и Ак можно представить в виде; lU +Darctgi - (п-l)arctg- - -- ((rt+l)2 - - Inlm2-f (/г-1)2) На фиг. 1 представлен график зависимости К от относительной величины т полуширины линии и аппаратной функции прибора для различных соотношений п - ширины аппаратной функции и выходной щели. Используя график и зная а и п, можно оиределить т, найдя экспериментально коэффициент k, либо как отношение сигналов нри регистрации энергии линии с выходной щелью узкой и достаточно широкой для регистрации полной энергии линии (при условии отсутствия в данном участке сиектра других линий), либо, получив полиую энергию расчетным путем и используя абсолютную калибровку, и далее из выражения (И) найти А(,. Принимая во внимание уравнения (6) и (13), можно рассчитать соотношение энергий (сигналов) для двух значений П 1 и П2 5 (двух размеров выходной щелн). На фиг. 2 представлено соотношение регистрируемой энергии линии для двух значений выходной щели в зависимости от т для рассматриваемого случая. Измерив отношение сигналов для двух значений выходной щели bi и bz, можно найти т и, зная а, определить АА,. Сказанное выше можно проиллюстрировать на примере изерения полуширины спектральных линий.

N 1 856,7 им и Ar 1 811,5 им в спектре плазмы воздуха, получаемой в стабилизированной дуге атмосферного давления ири силе тока 200 а. Ширина входной щели использованного снектрометра при измерениях составляет 0,2 мм, выходной - 0,2 мм (для ) и 1,0 мм (для п 5). Для нахождения значений интенсивности в каждой пространственной зояе с определенной температурой применено обратное преобразование Абеля, для выбранных значений температуры найдено отношение ннтенсивностей и по ним - ширина линий. На фиг- 3 и 4 представлены результаты измерения полуширины линии азота (N 1 856,7 нм) и аргона (Аг 1 811,5 нм), соответственно. Здесь же нриведены данные расчета полуширины линий с использованием штарковских параметров Г. Гримма. Для большей части температурного диапазона измеренные и рассчитанные величины удовлетворительно согласуются. Погрешность метода не превышает 10% в оптимальных условиях.

Формула изобретения

Способ измерения нолуширины спектральной линии с помошью приборов со

спектральным разрешением, сравнимым с полушириной линии, основанный на регистрации интенсивности ее излучения, отличаюш;ийся тем, что, с целью упрош;ения измерения полуширину спектральной лиНИИ определяют по отношению ее интенсивности, зарегнстрирванной для двух значений ширины спектрального интервала на выходе прибора.

Источники информации,

принятые во внимание прн экспертизе

1.Нагибина И. М. и Прокофьев В. К. Спектральные приборы и техника спектроскопни. М.-Л, «Машгиз, 1963, с. 131.

2.Kiyohiko О., K6z5, А., Karuo М., Коzuke О. Jap Journ, Appl. Phys., 1971, 10, № 7, 886.

1,6 1

.С

П--Ю

o,s

OB

0,2

Q,fi0.8и

16

иг-2

768762