Фурье-спектрометр с периодическим сканированием Советский патент 1980 года по МПК G01J3/26 

Изобретение относится к оптико-интерференционньм спектргшьным приборам Известен Фурье-спектрометр, содержащий измерительный интерферсадетр с двумя каналами излучения, регистрирующий симметричную интерферогралялу Ц. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является Фурье-спектрометр, содержащий интерферометр, измерительный канал, кангшы монохроматического и немонохроматического излучения с источниками и приемно-усилительными трактами, подключенными к устройству управления, общим подвижным зеркалом и неподвижным зеркалом канала немонохроматического излучения, плоскость которого смещена параллельно относительно плоскости неподвижного зеркала измерительного канала. Б этом спектрометре регистрируется ассиметричная интерферо грамма ,2 . Недостатком данного устройства является пониженная производительность работы спектрометра, возникающая в процессе измерений из-за потерь времени, обусловленных апериодическим режимом сканирования, при котором регистрация интерферограмм осуществля ется только в одном направлении сканирования. Цель изобретения - повышение точ ности. Эта цель достигается тем, что в устройство введен второй канал немонохроматического излучения с неподвижным зеркалом, источником излучения, привмно-усилительным трактсм, неподвижное зеркало второго канала немонохроматического излучения установлено на общем основании с неподвижным зеркалом измерительного канала, его отражательная поверхность смещена парал -/ лельно отражательной поверхности неподвижного зеркала измерительного канала в направлении, противоположном смещению зеркала первого канала нвмонохроматического излучения. На фиг. 1 показана структурная схема Фурье-спектрометра с периодическим сканированием; на фиг. 2 - интерферограммы и выходные сигналы. Фурье-спектрометр содержит интврферометр 1, например интерферометр МайкеЛьсона, подвижное зеркало 2, неподвижное зеркгшо 3 и светоделитель 4. Неподвижное зеркало состоит из трех частей - зеркала 5 измерительного канала, зеркала 6 первого канала немоно хроматического излучения и зеркала 7 Второго канала немонохроматического излучения. Отражательная поверхность зеркала 6 смещена относительно поверх ности зеркала канала измерения также, как поверхность зеркала 7, на такую же длину, но в противоположную сторону. Подвижное зеркало 2 соединено с приводом 8. Энергияизлучения четырех источников всех каналов преобразуется приемно-усилительными трактами 9-12. Усилительный тракт 9 первого канала немонохроматического излучения и. тракт 12 второго канала немонохроматического изл чения соединены с пороговыми устройствами 13 и 14, вторые входы которых соединены с приводом 8, а выходы - с устройством 15 управления, к которому подключен также усилительный тракт 11 монохроматического излучения. Тракт 10 измерительного канала подключен к вычислительному устройству 1ё, к которому подключено устройство 15 управления. На фиг. 2 показаны интерферограмлм измерительного канала (а), монохроматического каната (о), первого канала немонохроматического излучения (б) , выходные И2ипульсы первого канала немонохроматического излучения (Ъ), интерферограммы второго канала немонохроматического излучения (9), выходные иМпульсы второго канала немонохроматического излучения (е). Фурье-спектрометр с периодическим сканированием работает следующим образом. Исследуемое излучение поступает в интерферометр 1, в котором оно модулируется при сканировании по разности хода посредством перемещения подвижного зеркала 2. Перемещение осуще ствляется с постоянной скоростью линейнь1М приводом 8 таким образом, что начало перемещения лишь на доли мм опережает нулевую разность хода инте ферометра. Поэтому главный пик интер ферограммы оказывается в начале сканирования. В результате приемно-усилительным трактом 10 измерительного канала вырабатывается асимметричная интерферограмма (фиг. 2а). При дости жении конца сканирования зеркало с той же скоростью перемещается в обра ном направлении, сканируя излучение так же, как в прямом направлении. Та реализуется периодический режим сканирования излучения. При этом главны лик интерферограммы оказывается в конце сканирования. Одновременно с исследуемым излучением в интерфероме 1 поступают излучения источников тре контрольных каналов, которые приемно усилительными трактами 9-12 преобраз ются в соответствующие интерферограм мы (фиг. 2с1,Ь ,Ъ ) . Трактом 11 канал монохроматического излучения вырабатывается интерферограмма (фиг. 25) излучения монохроматического источни а в форме синусоиды с одинаковыми араметрами в прямом и обратном наравлении сканирования, по которой в ычислительным устройстве 16 осуществляется дискретизация интерферограмм сследуемого излучения с последующим х суммированием и преобразованием в спектр. Привязка интерферограмм, небходимая для их суммирования, осуествляется с помощью интерферограмм Ъ и 9 (фиг. 2) излучения немонохроматических источников, вырабатываемых в начале прямого и обратного направлений. Положения интерферограмм первого и второго каналов немонохроматического излучения определяются положением неподвижных йеркал 6 и 7 интерферометра, отражате ьные поверхности, которых смещены в противоположные стороны относительно отражательной поверхности измерительного канала на разные расстояния от нее. Интерферограммы первого и второго каналов немонохроматического излучения возникают на выходе приемно-усилительных трактов 9 и 12 в форме главного пика и ряда второстепенных, а затем с помощью пороговых устройств 13 и 14 преобразуются в кратковременный импульс (фиг. 2,6 ). Пороговые устройства содержат симметричный триггер с двумя устойчивыми состояниями, в одно из которых он приводится передним фронтом главного пика интерферограммы. Одновременно происходит устранение вторых интерферограмм каналов немонохроматического излучения, поступающих на эти же входы и не вызывающих изменения состояния триггера. Возвращение триггера в исходное состояние осуществляется по команде с привода 8, поступающей на вторые входы устройств 13, и 14 в моменты изменения направления сканирования. Последующая электронная обработка предусматривает выработку кратковременных однополярных импульсов в точках привязки интерферогрс1мм по разности хода, поступающих в устройство 15 управления, в котором начинается пропускание сигнала с канала монохроматического излучения в вычислительное устройство 16 для дискретизации и суммирования интерферограмм с последующим преобразованием накопленной информации в спектр. .Формула изобретения Фурье-спектрометр с периодическим сканированием, содержащий интерферометр, измерительный канал с неподвижным зеркалом, каналы монохроматического и немонохроматического излучения с источниками и приемно-усилительными трактами, подключенными к устройству управления, общим подвижным зеркалом с приводом и неподвижным зеркалом канала немонохроматического излучения, отражательная поверхность которого смещена параллельно относительно- поверхности неподвижного зеркала измерительного канала, отличающийся тем, что, с целью повышени точности, он содержит второй канал не монохроматического излучения с неподвижным зеркалом, источником излучения и привмно-усилительным трактом, причем неподвижное зеркало второго канала немонохроматического излучения ус.тановлено на общем основании с неподвижным зеркалом измерительного канала его отражательная поверхность смещена параллельно отражательной поверхности неподвижного зеркала измерительного канала в направлении, противоположном смещению зеркала первого канала немонохроматического излучения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Тар. СГ .АррЕ Phys, 1975, 14, Suppl 1, с. 71-76. 2.Авторское свидетельство СССР № 518643, кл. G 01Т 3/26, опублик. 1976.