Растровый спектрометр с селективной модуляцией Советский патент 1982 года по МПК G01J3/12 

лективной модуляцией, содержащем установленные по ходу луча входной растр, коллиматорный объектив,диспергирующую систему, фокусирующий. объектив, выходной растр, систему исключения постоянной составляющей 5 и приемно-регистрирующую систему, причем входной и выходной растры состоят из одинакового числа прозрачных и непрозрачных прямоугольных элементов,непрозрачные и прозрач-Ю ные прямоугольные элементы по полю входного и выходного растров расположены в соответствии с положительными и отрицательными элементами в строках и столбцах матрицы Адамара, )5 причем прозрачный элемент растра соответствует отрицательному элементу матрицы, а непрозрачный - положительному элементу матрицы.

Непрозрачные и прозрачные прямо- 20 угольные элементы могут быть расположёны по полю входного и выходного растров в соответствии с положительными -и отрицательными элементами части Iaтpицы Адамара.25

Такое расположение прозрачных и непрозрачных элементов по полю растров для любой длины волны,отличающейся от длины волны настройки,обеспечивает точное равенство числа вза. имно переналагающихся прозрачных элементов при сканировании по выходному растру позитивным и негативным изображениями входного растра, т.е. формирует аппаратную функцию без побочных максимумов,

На фиг. 1 показан вариант конкретного выполнения растрового спектрометра с селективной модуляцией; на фиг. 2 - примеры-матрицы Адамара Н (8-го порядка); на фиг.З и 4- то же, 40 ее частей G и G (7-го порядка) и растров, прозрачные и непрозрачные элементы, поля которых расположены в соответствии с -1 и +1 матриц Н, G .и G; на фиг. 5 - 7 формирование45 аппаратной функции спектрометра без побочных максимумов ( Д - длина волны излучения).

Растровый сп.ектрометр с селектив- «, ной модуляцией (фиг. 1) содержит входной растр 1,- коллиматорный объектив 2, диспергирующую систему 3, окусируюцщй объектив 4, выходной растр 5, систему исключения постояной составляющей из объективов б и 7 модулятора 8, приемно-регистрируюую систему 9. Диспергирующая систеа 3 представляет собой дифракционую решетку. Непрозрачные элементы ыходного растра 5 выполнены зеркаль- О ыми. Модулятор 8 имеет зеркальные аммели. Непрозрачные и прозрачные лементы растров имеют прямоугольную орму и расположены по полю в соотетствии с .+1 и :- в строках и столб-65

;,ах матрицы Адамара Н 1фиг. 2) или ее части cj (фиг 3 и 4) .

Устройство работает следующим образом.

Излучение от исследуемого источника проходит прозрачные элементы входного растра 1, попадают на коллима торный объектив 2, который формирует параллельный пучок и посылает его на диспергирующую систему 3. Разложенное в спектр излучение попадает на фокусирующий объектив 4, который строит ряд смещенных друг относительно друга монохроматических изобржений входного растра 1 на выходном растре 5. Из всех изображений только одно, соответствующее, длине волны настройки До, в точности совпадает с выходным растром. Для этой длины волны величина проходящего через выходной растр светового потока FQ пропорциональна числу прозрачных элементов в растре. Если k-порядок матрицы, то S k(k-l)/2 для растров соответствующих матрице Н, и (k+ +1)/2 для растров, соответствующих матрицам G и G. Для других длин волн JL световой поток пропорционален числу взаимно соёпадающих прозрачных элементов выходного.растра и части смещенного относительно его изображения входного растра

, Шпи/л,-я„/

4

для растров, соответствующих матрице Н , и

р ijys±ii/i i /

Е-. - - /Я,-Ло/

для растров, соответствующих матрицам G и G .

В свете,отраженном от зеркальных элементов выходного растра, для длины волны До световой поток F О, в то время как для других волн попрежнему FY А- k (k-1 )Д.-М4 или FY-- k (k+ + 1)),д, так как количество совпадающих прозрачных элементов не изменяется. Проходящий и отраженный потоки (фиг. 5 и 6) зе.ркальными объективами 6 и 7 направляются на вращающийся модулятор 8 с зеркальнЕлми ламмелями. При вращении модулятора 8 в приемно-регистрирующую систему 9 поочередно поступают свето1вые, потоки, прошедшие через растр 5 и отраженные от него. Приемно-регистрирующая система настроена на частоту модуляции и регистрирует разность F Fp + FO , т.е. только переменный сигнал от светового потока с ДЛИНОЙ волны настройки д,д (фиг. 7). Изменение этой длины волны, т.е. сканирование спектра, осуществляется разворотом дифракционной решетки.

Предлагаемый растровый спектрометр с селективной модуляцией позволяет повысить чувствительность и точност спектрометрических измерений за счет полного устранения побочных максимумов в контуре аппаратной функции,что выгодно отличает его от аналогичных приборов. В спектрометрах с хаотическими растрами чувствительность и точность измерений определяются величиной побочных С1аксимумов. В предлагаемом растровом спектрометре расположение элементов в растре таново, что в контуре аппаратной функции побочные максимумы отсутствуют, в принципе и, таким образом, чувствительность и точность спектрометрических измерений определяются толь ко приемно-регистрирующей системой. Формула изобретения Растровый, спектрометр с селективной модуляцией, содержащий установленные по ходу луча входной растр, коллиматорный объектив, диспергирующую систему, фокусирующий объектив, выходной растр, систему исключения постоянней составляющей и приекнорегистрирующую систему, причем входной и выходной растры состоя из одинакового числа прозрачных и непрозрачных прямоугольных элементов, Отли чающи и с я тем, что с целью повышения точности и чувствительности измерений за счет полного устранения побочных максимумов в контуре аппаратной функции, непрсэрачные и прозрачные прямоугольные элементы по полю входного и выходного растров расположены в соответствии с положительными и отрицательными элементами в строках и столбцах матрицы Адамара, причем прозрачный элемент растра соответствует отрицательному элементу матрицы, а непрозрачный - положительному элементу матрицы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Франции I 1 546481, кл. G 01 J, опублик. 22.11.68. 2.Патент Великобритании № 1 203 253 кл. G 2 S, опублик. 15.07.70.

+

/f/-/ /-/-/ /v /

/-/-/ / /-/-/ /

/ / / /-/-/-/-/

l-l f-l-lf J-f+l

/ /-/-/-/-///#/

/-/-//-/ / /-/

-/ + + /-/-/ / / /-/ -1-1- 1 1-1-t 1 fl- r t-ff-f-f -/ ff-f- f-f-ff 1-1-1-1-1 + -1-1 +

Фиг. 2

Фиг.З

-l-l-I IH-1 1 +/-/-/-/ /+/-/ -f f-ff-fl-ff f

1-1 1 ч-t1 1

t1 11 t-ft-J -/ / /-/ /-/-/ -/-/t/ -/ /-/