Скоростной спектроанализатор Советский патент 1982 года по МПК G01J3/42 

(54) СКОРОСТНОЙ СПЕКТРОАНАЛИЗАТОР

I

Изобретение относится к спектральному приборостроению.

Известны спектроанализаторы, содержащие узкополосные оптические фильтры, поочередно пересекающие излучение широ- кополосного источника света fl

Однако это устройство не обеспечивает достаточной точности измерений.

Наиболее близким техническим решением является устройство, содержащее . щ последовательно расположенные по ходу луча источник освещения, оптическую систему для заполнения входной щели светом источника, входную щель, вогнутую голографическую дифракционную решетку, вы- |в ходную щель, модулятор, оптическую систему для проектирования светового излучения на образец, светочувствительное устройство для детектирования светового излучения, а также устройство для сооб- 20 щения колебательного движения дифракционной решетке и устройство для вращения модулятора С 2 J .

Однако это устройство характеризуется недостаточной точностью измерений. 26

Цель изобретения - повышение точности анализа.

Эта цель достигается тем, что в скоростном спектроанализаторе, содержащем расположенные последовательно по ходу луча источник освещения, оптическую систему для заполнения входной щели светом источника, входную щель, вогнутую голографическую дифракционную решетку, выходную щель, модулятор, оптическую систему для проектирования светового излучения на образец, светочувствительное устройство для детектирования светового излучения, а также устройство для сообщения колебательного движения решетке и устройство для вращения модулятора, модулятор выполнен в виде диска, представляющего собой полосной фильтр, коэффициент пропускания которого линейно изменяется в зависимости от углового положения диска и содержит по меньшей мере один светонепроницаемый сегмент, а устройство для вращения модулятора синхронизовано с устройством для сообщения колебательного движения дифракци396онной решетке таким образом, что крайние положения колеблющейся дифракционной решетки совпадают по времени с размещением в сеетовом пучке светонепроницаемого сегмента модулятора. На фиг. I показана схема скоростного спектроанализатора для.измерений спектров отражения; на фиг. 2 - модификация спектроанализатора для измерения спект ров отражения с устройством для сбора излучения на волоконной оптике; на фиг. 3 модификация спектроанализатори для измерения спектров пропускания на волоконной оптике; на фиг. 4 - вариант исполь зуемого в устройсттве модулятора; на фиг. 5 модификация спектроанализатора для измерения . спектров отражения с установкой образда между источником и решеткой; на фиг. 6 - модификация спектроанализатора для измерения спектров пропускания с установкой образца между источником и решеткой. Спектроанализатор содержит фиг. 1) источник 1 излучения, отражатель 2, сферическую линзу 3, нейтральный фильтр 4, поляризатор 5, цилиндрическую линзу 6, входную щель 7, вогнутую голографическую. дифракционную решетку 8, выходную щель 9, модулятор 1О, цил дрическую линзу 11. ппоскоё зеркало 12Усфер ескую линзу 13. ирисовую диафрагму 14. плоское зеркало.15, сферическую линзу 16 образец 17. фотрприемники 18. Модификация устройства (фиг. 2) содержит конический опорный элемент 19, волоконные световоды 2О, торцы которых укреплены в коническом опорном элементе, фокусирующую оптику 21. Модификация устройства на фиг. 3, содержит диффузионный отражатель 22. Модулятор 1О. показанный на фиг. 4. представляет собой полосной фильтр, коэффициент пропускания которого в сегментах 23 линейно изменяется в зависимости от углового положения диск сегменты 24 светонепроницаемы. Модификация спектроанализатора на фиг. 5 и в отличается расположением элементов. Устройство работает следующим образом. Излучение от источника 1 собирается сферической линзой 3 на входной щели 7. Цилиндрическая линза 6 обеспечивает равномерное заполнение входной щели 7 и, следовательно, дифракционной решетки 8 В случае необходимости в световой поток могут быть помещены нейтрральный фильт 4 и поляризатор 5. Отражатель 2 установлен таким образом. что изображе04ние нити накала лампы располагается непосредственно рядом с самой нитью, удваивая тем самым длину или ширину нити. Пройдя входную щель 7, излучение поступает на вогнутую голографическую решетку 8 и разлагается в спект) Движение решетки синхронизованно с вращением модулятора 1О таким образом, что крайние положения колеблющейся дифракционной решетки совпадают по времени с помещением в световом пучке светонепроницаемого сегмента 24 (фиг. 4) модулятора. Проектирование монохроМатического излучения на образце осуществляется при помощи цилиндрической линзы 11, сферических линз 13 и 16 и плоских зеркал 12 и 15. Ирисовая диафрагма 14 вырезает участок светового пучка с равномерной интенсивностью. Монохроматическое излучение в каждый момент времени попадает на образец 17, диффузно отражается и воспринимается фотоприемниками 18. В случае использования волоконной оптики для сбора излу ения (фиг. 2) применяется конический опорный элемент 19, в котором торцы волоконных световодов 2О закрепляются по всей конической поверхности элемента 19. Диффузно отраженное излучение при. помощи волоконных световодов 20 и фокусирующей оптики 21 собирается на фотоприемнике 18. При получении спектров отражения с использованием волоконной оптики (фиг. З) конический опорный элемент 19 содержит диффузный отражатель 22, а образец 17 устанавливается непосредственно перед коническим опорным элементом 19. Систему освещения образца и сброса излучения можно установить перед диспер- цирующим элe feнтoм. В этом случае (фиг. 5) излучение от источника проходит линзу 3. ирисовую диафрагму 14, нейтральный фильтр 4, плоское зеркало 15 и сферическую линзу 16. попадает на образец 17, помещенный на конический опорный элемент 19. Излучение, диффуз- но отраженное от образца 17 при помощи световодов 20, вторые концы которых собраны в виде прямоугольной щели, попадает на колеблющуюся вогнутую голографическую дифракционную решетку 8 и,затем, пройдя выходную щель 9 и модулятор 10. направляется на фотоприемник. Таким же образом располагаются элементы при получении спектров пропускания образца (фиг. 6). 596 Формула изобретения Скоростной спектроанализатор, содержащий расположенные последовательно по ходу луча источник освещения, оптическую систему для заполнения входной щели светом источника, входную щель, вогнутую голографическую дифракционную решетку, выходную щель, модулятор, оптическую систему для проектирования светового излучения на образец, светочувствительное устройство для детектирования светового излучения, а также устройство для сообщения колебательного движения дифраквдонной решетке и устройство для вращения модулятора, отличаю щ и и с я тем, что, с. целью повьпиевия точности анализа, модулятор выполнен в виде диска, представляющего собой полос 0 ной фильтр, коэффициент пропускания которого линейно изменяется в зависимости от углового положения диска, и содержит по меньшей мере один светонепроницаемый сегмент, а устройство для вращения модулятора синхронизовано с устройством для сообщения колебательного движения дифракционной решетке таким образом, что крайние положения колеблющейся дифракционной решетки совпадают по времени с размещением в световом пучке светонепроницаемого сегмента модулятора. Источники Информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 4О3797О, кл. GO1 J 3/48, 1977. 2.Тарасов К. И. Спектральные приборы. Л., Машиностроение, 1968, . с. 281 - 283.