Спектрометр Советский патент 1981 года по МПК G01N22/00 

(5) СПЕКТРОМЕТР

1

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться при химическом и изотропном анализе веществ в газовой и паровой фазе, например, при химическом анализе особо чистых веществ.

Известны спектрометры, содержащие источник сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения, соединенный с поглощающей ячейкой, выход которой через СВЧ-детектор подключен к регистратору. Спектрометр содержит источник переменного напряжения, подключенный к установленному в ячейке Штарк-электроду, с помощью которого осуществляют молекулярную модуляцию электрическим полем 1 1 и 2.

Однако такие спектрометры имеют низкую чувствительность при работе в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах волн.

Наиболее близким к предлагаемому является спектрометр, содержащий установленные вдоль оси источник линейно поляризованного излучения, модулятор поляризации излучения и помещенную в электро-(магнито7 статическое поле измерительную ячейку для исследуемого газа, которая соединена с акустическим детектором, выход которого подключен к регистратору, электрически связанному с указанным модулятором f 3 .

Однако данный спектрометр имеет недостаточный диапазон pa6oqMX частот.

Цель изобретения t расширение диа пазона рабочих частот.

Поставленная цель достигается тем, что в спектрометре, содержащем установленные вдоль оси источник линейного поляризованного излучения, модулятор поляризации излучения и помещенную в электро-(магнит;о ) статическое поле измерительную ячейку для исследуемого Газа, которая соединена с акустическим детектором, выход которого подключен к регистратору, эяек3трически связанному с указанным модулятором, измерительная ячейка установлена между источником излучения и модулятором, который выполнен .в виде двугранного уголкового отражателя, ус тановленного с возможностью осевого вращения. На чертеже представлена структур-ная электрическая схема предлагаемого спектрометра. Устройство содержит источник 1 линейно поляризованного излучения, состоящий из лампы 2 обратной волны (ЛОВ) и блока 3 перестройки частоты, измерительную ячейку k для исследуемого газа, помещенную в электростйтическое поле электродов 5, модулятор 6 поляризации излучения, которыйвыполнен в виде двугранного уголкового отражателя 7 вращаемого мотором 8, акустический детектор 9, регистратор 10, включающий синхронный детектор 11, опорный генератор 12 и индикатор 13. Спектрометр работает следующим образом. Линейно поляризованное излучение источника 1, генерируемое ЛОВ 2, частота которой перестраивается блоком 3, проходит через ячейку k, отражается от отражателя 7 модулятора 6 и снова проходит через ячейку Ц, В отраженном излучении направление поляризации зависит от ориентации отражателя 7, поэтому при вращении отражателя 7 синхронным мотором 8 с частотой SJ-/ А направление линейной поляризации в отраженном излучении вращается с частотой S./2. Поскольку рабочий частотный диапазон модулятора 6 определяется лишь отражательной способностью зеркал отражателя 7, в ячей ке Ц обеспечивается модуляция излучения во всем диапазоне частот широкополосного источника 1. За один оборот направления поляризации направление электрического вектора отраженного излучения в ячейке дважды оказывается параллельным { или перпендикулярным) направлению электро статического поля электродов 5. В результате при совпадении частоты излу чения с частотой компоненты штарковс кого спектра газа в ячейке происхо дит поглощение излучения, промодулированное с частотойSt. Это поглощение, детектируемое акустическим детектором 9, приводит к появлению с частотой S1 сигнала на выходе акусти ческого детектора 9- С выхода детектора 9 сигнал, пропорциональный коэффициенту поглощения компоненты штаркраского спектра газа, поступает на первый вход синхронного детектора 11. На второй вход синхронного детектора 11 с генератора 12 поступает сигнал частоты И. . Детектор 11 обеспечивает выделение сигнала с выхода акустического детектора 9 в узкой полосе на частоте at . С выхода синхронного детектора 11 сигнал подается на индикатор 13, регистрирующий компоненты штарковского спектра газа. Когда направления полей излучения и электростатического поля параллельны, регистрируются Т -компоненты штарковского спектра, при пе|эпендикулярности полей регистрируются d-компоненты, при этом фазы их сигналов различаются на 180°. Аналогичным образом при помощи предлагаемого спектрометра можно выделить IT и б-компоненты зеемановского спектра, поместив ячейку 4 с газом в магнито-статическое поле. Таким образом, предлагаемая схема спектрометра благодаря помещению ячейки k между источником 1 и модулятором 6, выполненным в виде вращающегося двугранного уголкового отражателя 7t обеспечивает выделение 1C и G -компонент штарковского зеемановскогй) спектра газа в широком диапазоне частот (от микроволнового до оптического включительно, что выгодно отличает предлагаемый спектрометр от известных. Предлагаемая схема спектрометра позволяет использовать в качестве источника линейно поляризованного излучения набор различных 1иирок0полдсных источ НИКОВ излучения - от ЛОВ,.работающей в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах, до перестраиваемых лазеррв инфракрасного и оптическбго диапазонов. Формула изобретения. Спектрометр, содержащий установленный вдоль оси источник линейно поляризованного излучения, модулятор поляризации излучения и помещенную в элеКтро-(магнито) статическое поле 1 змерительную ячейку для исследуемого газа-, которая соединена с акустическим детектором, выход которого подключей к регистратору, электрически связанному с указанным модулятором, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот, измерительная ячейка установ лена между источником излучения и модулятором, который выполнен в виде двугранного уголкового отражателя, установленного с возможностью осевого вращения. 8858 I «о 7« Источники информации, принятые во внимание при Э1;спертиае t. Акцептованная заявка ФРГ . If 1598523, кл. G 01 N 23/2, опублик. 1973. 2.Патент Японии № 7-39 32, кл. G 01N 29/00, опублик. 1972. 3.Заявка Великобритании № 1465215, кл. G 01 N 23/24, опублик. 1977 (прототип).