Спектрометр Советский патент 1980 года по МПК G01N22/00 

(54) СПЕКТРОМЕТР

i

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться р спектрометрии низкого разрешения, так называемой LRMW - спектрометрии.

Известен спектрометр,содержащий 5 источник излучения с размещенной перед ним ячейкой с исследуемым газом, в которой установлен Штарк-электрод, подключенный к источнику переменного напряжения, 10 соединенному с первым входом синхронного детектора, второй вход которого соединен с выходом детектора, а выход - с индикатором

Однако известный спект.рометр нель- |5 зя использовать в миллиметровом и субмйллиметровом диапазоне из-за низкой чувствительности.

- Цель изобретения - повьидение чувствительности.20

Для этого в спектрометре, содержащем источник излучения с размещенной перед ним ячейкой с исследуемым газом, в которой установлен ltfrapK-электрод,подключенный к источ- 25 нику переменHOfo напряжения, соединенному с первым входом синхронного детектора, второй вход которого соединен с выходом детектора, а выход - с индикатором, ячейка выполне- JQ

на в виде цилиндра, по оси которого размещен Штарк-электрод, выполненный в виде стержня круглого сечения, при этом детектор выполнен акустическим, а- его вход подключен к ячейке.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предложенного устройства.

Спектрометр содержит источник 1 излучения, ячейку 2, Штарк-электрод 3, источник 4 переменного напряжения, синхронный детектор 5, индикатор б, акустический детектор 7.

Спектрометр работает следующим образом.

Излучение от источника 1 проходит через ячейку 2, в которой осуществляется молекулярная модуляция переменным электрическим полем. Переменное поле создается Штарк-электродом 3, подключенным к источнику 4, который формирует переменное напряжение в виде меандра частотыЯ. Выполнение ячейки 2 в виде цилиндра, а Штаркэлектрода 3 - в виде стержня круглого поперечного сечения, расположенного по оси цилиндра, позволяет устранить вибрацию Штарк-электрода 3 при периодическом включении электрического поля (так как равнодействующая электрических сил, действующих на Штарк-электрод 3 при включении поля равна нулю), что исключает акустические помехи при осуществлении мо(Лекулярной модуляции.

При совпадении частоты излучения от источника 1 с частотой V спек|тральной линии газа мощность излучения, поглощаемая газом, изменяется с частотой, равной частоте и модуляции. В первую половину периода модуляции, когда напряжение на 1 1таркэлектроде 3 равно нулю, поглощаемая газом мощность максимальна, поскольку интенсивность спектральной линии на частоте максимальна в отсутстви электрического поля. Во вторую половину периода, когда напряжение на Мтарк-электроде 3 не равно нулю, эта спектральная линия в присутствии электрического поля расщеп- ляется на совокупность штарковых компонентов и интенсивность на частоте О несмещенной спектральной линии минимальна, поэтому миЬимальная и мощность, поглощаемая на ч$стоте -) . Это приводит к модуляции давления газа в ячейке 2 и появлению электрического сигнала на частоте модуляции я на выходе акустического детектора 7. С выхода акустического детектора 7 сигнал, пропорциональный максимальной интенсивности спектральной линии частоты ), поступает на синхронный детектор 5, Синхронный детектор 5 осуществляет синхронное с переключением электрического поля детектирование сигнала в узкой полосе на частоте ft модуляции, а индикатор б индиципует спектральную линию частоты л).

/

Перестройка частоты источника 1 обеспечивает регистрацию спектральных линий, чувствительных к Штарк-эффекту, в. миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн.

Таким образом выполнение ячейки 2 в виде цилиндра, а Штарк-электрода 3 - в виде стержня круглого поперечного сечения, установленного по оси цилиндра и подключенного к источнику 4 переменного напряжения и использование акустического детектора 7 значительно повышает чувстви тельность спектрометра в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн.

Формула изобретения

Спектрометр., содержащий источник излучения с размещенной перед ним ячейкой с исследуемым газом, в которой установлен 1т1тарк-электрод, подключенный к источнику переменного напряже11ия, соединенному с первым входом синхронного детектора, второ вход которого соединен с выходом детектора, а выход - с индикатором, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, ячейка выполнена в виде цилиндра, пи оси которого разтчещен Штарк-электрод, выполненный в виде стержня круглого сечения, при этом детектор выполнен акустическим, а его вход подключен к ячейке.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Таунс Ч,, Шавлов А, Радиоспектроскопия, М,, ИЛ, 1959, с,374-375 (прототип).