RU157021U1 - Фурье-спектрометр - Google Patents

Фурье-спектрометр Download PDF

Info

Publication number
RU157021U1
RU157021U1 RU2015128785/28U RU2015128785U RU157021U1 RU 157021 U1 RU157021 U1 RU 157021U1 RU 2015128785/28 U RU2015128785/28 U RU 2015128785/28U RU 2015128785 U RU2015128785 U RU 2015128785U RU 157021 U1 RU157021 U1 RU 157021U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
beam splitter
supply
reflector
source
Prior art date
Application number
RU2015128785/28U
Other languages
English (en)
Inventor
Анатолий Александрович Балашов
Василий Алексеевич Вагин
Александр Иванович Хорохорин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук
Priority to RU2015128785/28U priority Critical patent/RU157021U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU157021U1 publication Critical patent/RU157021U1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Abstract

1. Фурье-спектрометр, содержащий установленные в корпусе светоделитель, выполненный с возможностью подачи на него и деления излучения от источника исследуемого излучения и источника референтного излучения, а также неподвижный отражатель и подвижный отражатель, установленный в параллелограммном блоке, выполненном с возможностью подачи излучения от подвижного отражателя на светоделитель, а также фотоприемник, отличающийся тем, что введены плоское зеркало, оптоволоконный зонд, выполненный с возможностью зондирования исследуемого объекта, фокусирующая линза, выполненная с возможностью подачи излучения, поступающего на нее от светоделителя через плоское зеркало, на вход оптоволоконного зонда, собирающая линза, выполненная с возможностью подачи излучения с выхода оптоволоконного зонда на вход фотоприемника, причем неподвижный отражатель выполнен с возможностью отражения на светоделитель поступающего от него излучения, параллелограммный блок выполнен с возможностью подачи излучения от светоделителя на установленный в нем подвижный отражатель, а подвижный и неподвижный отражатели выполнены в виде уголковых отражателей.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что параллелограммный блок выполнен в виде электромагнитного двигательного элемента, на котором размещен подвижный отражатель.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что подача на светоделитель исследуемого излучения обеспечивается установленным между источником исследуемого излучения и светоделителем внеосевым параболическим зеркалом.4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что подача на светоделитель референтного излучения обеспечивается по�

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности, к спектральному приборостроению и может быть использована при создании Фурье-спектрометров для исследования объектов различного назначения, преимущественно нефтепродуктов, растворов, газов и т.п.
Предложенное техническое решение представляет собой устройство, содержащее элементы (блоки) и связи между ними, находящиеся в функционально-конструктивном единстве и размещенные в ограниченном пространстве с возможностью выполнения в едином корпусе.
Известен Фурье-спектрометр [RU 49977, U1, G01B9/021, 10.12.2005], содержащий корпус, светоделитель, компенсатор, отражатели, при этом, в корпусе расположено параллелограммное устройство, светоделитель, компенсатор, причем, отражатели расположены внутри параллелограммного устройства, а один из отражателей закреплен на каретке параллелограммного устройства. В этом Фурье-спектрометре параллелограммное устройство дополнительно содержит основание, опоры и прижимные устройства, опоры шарнирно соединены с основанием и кареткой, в качестве прижимных устройств используют пружины, основание является днищем корпуса спектрометра, в опорах, основании и каретке выполнены углубления для шарниров, каретка выполнена с отверстием для прохождения потока излучения, опоры выполнены с отверстиями для прохождения потока излучения, каждый из отражателей содержит корпус отражателя и отражающий элемент, закрепленный в корпусе отражателя или закрепленный на корпусе отражателя, отражающий элемент содержит две поверхности, на которых расположены отражающие покрытия, в корпусе расположены устройства для передвижения платформы и каретки параллелограммного устройства, в качестве устройства для передвижения платформы с отражателем используют винты, причем, винты выполнены с дифференциальной резьбой, в качестве устройства для передвижения каретки с отражателем используют электромагнитное устройство, содержащее постоянные магниты и катушку индуктивности, расположенную между постоянными магнитами с возможностью перемещения относительно магнитов, постоянные магниты закреплены на каретке, катушка индуктивности закреплена на кронштейне, соединенном с корпусом, а спектрометр содержит объектив, фотоприемники, разъемы для соединения с компьютером.
Недостатком этого технического решения является относительно низкая точность спектральных измерений.
Известен также Фурье-спектрометр [RU 60209, U1, G01J 3/45, 10.01.2007], содержащий собирающее зеркало, защитное окно, охлаждаемый инфракрасный датчик с предусилителем, устройство сбора и обработки данных, интерферометр, состоящий из светоделителя, двух отражателей, поворотного зеркала, собирающей оптики и референтного канала, выполненного в виде лазерного источника и приемника излучения, при этом, Фурье-спектрометр включает также коромысло, на котором расположены уголковые отражатели, арретир, включающий электродвигатель с редуктором и U-образным захватом, клапан многократного действия, срабатывающий при уменьшении давления окружающей среды, при этом, источник излучения референтного канала интерферометра выполнен в виде разветвленного световода, выходной торец которого установлен перед светоделителем, а перед входными торцами которого установлены основной инфракрасный твердотельный лазер, по крайней мере, один резервный инфракрасный твердотельный лазер и твердотельный лазер видимого излучения, причем, эталонный источник излучения выполнен в виде плоской модели черного тела и содержит тепловой аккумулятор, плоский нагреватель, систему терморегулирования и излучающую шайбу, причем, собирающее зеркало выполнено сканирующим, а охлаждение инфракрасного датчика осуществляется с помощью радиационного холодильника.
Особенностью этого технического решения является то, что, плоский нагреватель модели черного тела выполнен в виде дорожки проводящего материала, нанесенного на теплопроводящую электроизолирующую подложку, изолированную сверху теплопроводящим электроизоляционным материалом, причем ширина дорожки b относится к расстоянию между дорожками f как b/f=0,7÷1,5.
Недостатком этого технического решения также является относительно низкая точность спектральных измерений.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является Фурье-спектрометр [RU 2287784, C1, G01J3/00, 20.11.2006], содержащий корпус, излучатель светового потока, светоделитель, компенсатор, отражатели, фотоприемники, отличающийся тем, что в корпусе расположено параллелограммное устройство, причем светоделитель, компенсатор, отражатели расположены внутри параллелограммного устройства и один из отражателей закреплен на параллелограммном устройстве с возможностью одновременного передвижения вдоль светового потока и в боковом направлении от светового потока, при этом предусмотрена возможность изменения относительного положения отражателей и светоделителя с компенсатором.
Особенностью этого технического решения является то, что, параллелограммное устройство содержит основание, каретку, опоры и прижимные устройства, опоры шарнирно соединены с основанием и кареткой, в качестве прижимных устройств используют пружины, основание является днищем корпуса спектрометра, в опорах, основании и каретке выполнены углубления для шарниров, каретка выполнена с отверстием для прохождения потока излучения, опоры выполнены с отверстиями для прохождения потока излучения, каждый из отражателей содержит корпус отражателя и отражающий элемент, закрепленный в корпусе отражателя или закрепленный на корпусе отражателя, отражающий элемент содержит две поверхности и на поверхностях расположены отражающие покрытия, причем, оно содержит объектив, фотоприемники, разъемы для соединения с компьютером и платформу, которая закреплена на основании, и в корпусе расположены устройства для передвижения платформы и каретки параллелограммного устройства, в качестве устройства для передвижения платформы с отражателем используют винты, причем винты выполнены с дифференциальной резьбой, в качестве устройства для передвижения каретки с отражателем используют электромагнитное устройство, содержащее постоянные магниты и катушку индуктивности, расположенную между постоянными магнитами с возможностью перемещения относительно магнитов, постоянные магниты закреплены на каретке, а катушка индуктивности закреплена на кронштейне, соединенном с корпусом.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая точность спектральных измерений.
Задача, решаемая в предложенной полезной модели, заключается в повышении точности спектральных измерений.
Требуемый технический результат, достигаемый при реализации предложенного технического решения, заключается в повышении точности спектральных измерений.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в Фурье-спектрометр, содержащий установленные в корпусе светоделитель, выполненный с возможностью подачи на него и деления излучения от источника исследуемого излучения и источника референтного излучения, а также неподвижный отражатель и подвижный отражатель, установленный в параллелограммном блоке, выполненном с возможностью подачи излучения от подвижного отражателя на светоделитель, а также фотоприемник, согласно полезной модели, введены плоское зеркало, оптоволоконный зонд, выполненный с возможностью зондирования исследуемого объекта, фокусирующая линза, выполненная с возможностью подачи излучения, поступающего на нее от светоделителя через плоское зеркало, на вход оптоволоконного зонда, собирающая линза, выполненная с возможность подачи излучения с выхода оптоволоконного зонда на вход фотоприемника, причем, неподвижный отражатель выполнен с возможностью отражения на светоделитель поступающего от него излучения, параллелограммный блок выполнен с возможностью подачи излучения от светоделителя на установленный в нем подвижный отражатель, а подвижный и неподвижный отражатели выполнены в виде уголковых отражателей.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, параллелограммный блок выполнен в виде электромагнитного двигательного элемента, на котором размещен подвижный отражатель.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, подача на светоделитель исследуемого излучения обеспечивается установленным между источником исследуемого излучения и светоделителем внеосевым параболическим зеркалом.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, подача на светоделитель референтного излучения обеспечивается последовательно установленными между источником референтного излучения и светоделителем двумя направляющими плоскими зеркалами.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, между светоделителем и плоским зеркалом установлен фотодиод референтного излучения.
На чертеже представлены:
на фиг. 1 - оптико-механическая схема Фурье-спектрометра совместно с источником исследуемого излучения, источником референтного излучения и исследуемым объектом;
на фиг. 2 - параллелограммный блок;
На чертеже обозначены:
1 - источник референтного излучения;
2 - источник исследуемого излучения;
3 - внеосевое параболическое зеркало;
4 и 5 - первое и второе направляющие плоские зеркала референтного излучения;
6 - неподвижный уголковый зеркальный отражатель;
7 - подвижный уголковый зеркальный отражатель, установленный в параллелограммном блоке;
8 - светоделитель;
9 - фотодиод референтного излучения;
10 - вспомогательное плоское зеркало;
11 - фокусирующая линза;
12 - оптоволоконный зонд;
13 - собирающая линза;
14 - фотоприемник;
15 - исследуемый объект;
16 - параллелограммный блок с установленным в нем на электромагнитном двигательном элементе 17 подвижным уголковым отражателем 7;
Предложенный Фурье-спектрометр содержит светоделитель 8, выполненный с возможностью подачи на него и деления излучения источника 2 исследуемого излучения и источника 1 референтного излучения.
Кроме того, Фурье-спектрометр содержит неподвижный отражатель 6 и подвижный отражатель 7, установленный в параллелограммном блоке 16, выполненном с возможностью подачи излучения от подвижного отражателя 7 на светоделитель 8.
Фурье-спектрометр содержит также фотоприемник 14, плоское зеркало 10, оптоволоконный зонд 12, выполненный с возможностью зондирования исследуемого объекта 15, фокусирующую линзу 13, выполненную с возможностью подачи излучения, поступающего на нее от светоделителя 8 через плоское зеркало 10, на вход оптоволоконного зонда 12, и собирающую линзу 13, выполненную с возможностью подачи излучения с выхода оптоволоконного зонда 12 на вход фотоприемника 14.
В Фурье-спектрометре неподвижный отражатель 6 выполнен с возможностью отражения на светоделитель 8 поступающего от него излучения, параллелограммный блок 16 выполнен с возможностью подачи излучения от светоделителя 8 на установленный в нем подвижный отражатель 7, а подвижный 7 и неподвижный 6 отражатели выполнены в виде уголковых отражателей.
Особенностью возможного выполнения предложенного Фурье-спектрометра является то, что, параллелограммный блок 16 выполнен в виде электромагнитного двигательного элемента 17, на котором размещен подвижный отражатель 7, подача на светоделитель 8 исследуемого излучения обеспечивается установленным между источником 2 исследуемого излучения и светоделителем 8 внеосевого параболического зеркала 3, подача на светоделитель 8 референтного излучения обеспечивается последовательно установленными между источником 1 референтного излучения и светоделителем 8 двумя (первым 5 и вторым 4) направляющими плоскими зеркалами, а между светоделителем 8 и плоским зеркалом 10 установлен фотодиод 9 референтного излучения.
Работает Фурье-спектрометр следующим образом.
Основным элементом спектрометра является интерферометр, образованный светоделителем 8 и подвижным 7 и неподвижным 6 отражателями (зеркальными уголковыми отражателями) в плечах интерферометра. При освещении интерферометра коллимированным излучением оно делится светоделителем 8 на два пучка, каждый из которых направляется в свое плечо интерферометра. Отразившись от соответствующего отражателя эти пучки возвращаются на светоделитель 8, где интерферируют. В результате на выходе правильно отъюстированного интерферометра получается проинтерферировавший поток излучения или интерферограмма, которая далее направляется на исследуемый объект 15 и фотоприемник 14. Величина сигнала (итерферограмма), измеряемая приемником 14, зависит от оптической разности хода, проходимого разделенными пучками в плечах интерферометра. Если записать эту интерферограмму как функцию изменяемой оптической разности хода в интерферометре, то сделав далее Фурье-преобразование этой функции, получим спектр излучения, падающего на фотоприемник 14, как функцию длины волны электромагнитного излучения (например, инфракрасного диапазона при использовании источника 2 исследуемого излучения в виде источника ИК излучения) или как функцию волнового числа, обратного длине волны излучения (спектральной частоты).
Запись интерферограммы как функции оптической разности осуществляется посредством перемещения подвижного отражателя 7 посредством параллелограммного блока 16. Для измерения оптической разности хода используется референтный канал, непрерывно измеряющий оптическую разность хода. Этот канал состоит из источника 1 референтного излучения (лазера), генерирующего поток монохроматического излучения, первого 4 и второго 5 плоских зеркал, направляющих это излучение в интерферометр и далее проинтерферировавшее лазерное излучение на фотодиод 9 референтного излучения. Сигнал, измеряемый фотодиодом 9, имеет синусоидальную зависимость от оптической разности хода, что и позволяет вырабатывать систему управляющих импульсов и с их помощью стабилизировать скорость перемещения подвижного отражателя 7, что позволяет точно измерять оптическую разность хода.
Таким образом, излучение источника 2 направляется в интерферометр посредством коллимационной системы (внеосевое параболическое зеркало 3, в фокусе которого и установлен источник 2). Далее с выхода интерферометра излучение основного канала направляется посредством конденсора (фокусирующей линзы 11) через опторазъем на вход оптоволоконного зонда 12. С выхода оптоволоконного зонда 12 излучение (несущее информацию об объекте 15, исследуемом с помощью оптоволоконного зонда 12) посредством конденсора (собирающей линзы 13) направляется на приемную поверхность фотоприемника 14, являющимся фотоприемником ИК излучения. В результате, перемещая подвижный отражатель 7, реализуется возможность регистрации излучения (интерферограммы), как функции оптической разности хода. Произведя последующую обработку интерферограммы можно получить интересующую спектрограмму.
Предложенной устройство обладает существенно более высокой точностью спектральных измерений, что обусловлено использованием уголковых отражателей, что обеспечивает большую устойчивость к температурным и вибронагрузкам относительно прототипа, где используются плоские зеркала.
Поскольку подвижный уголковый отражатель отнесен от светоделителя, в отличие от прототипа, то это позволяет обеспечить значительно большее перемещение подвижного отражателя, т.е. измерять спектры с большим разрешением. Это также обеспечивает повышение точности спектральных измерений устройства.
Кроме того, использование уголковых отражателей снижает требования, а зачастую исключает необходимость юстировки. Это обеспечивает повышение воспроизводимости спектральных измерений, т.е. уменьшаются систематические ошибки. В результате обеспечиваются более точные спектральные измерения, кроме того, повышается быстродействие устройства.

Claims (5)

1. Фурье-спектрометр, содержащий установленные в корпусе светоделитель, выполненный с возможностью подачи на него и деления излучения от источника исследуемого излучения и источника референтного излучения, а также неподвижный отражатель и подвижный отражатель, установленный в параллелограммном блоке, выполненном с возможностью подачи излучения от подвижного отражателя на светоделитель, а также фотоприемник, отличающийся тем, что введены плоское зеркало, оптоволоконный зонд, выполненный с возможностью зондирования исследуемого объекта, фокусирующая линза, выполненная с возможностью подачи излучения, поступающего на нее от светоделителя через плоское зеркало, на вход оптоволоконного зонда, собирающая линза, выполненная с возможностью подачи излучения с выхода оптоволоконного зонда на вход фотоприемника, причем неподвижный отражатель выполнен с возможностью отражения на светоделитель поступающего от него излучения, параллелограммный блок выполнен с возможностью подачи излучения от светоделителя на установленный в нем подвижный отражатель, а подвижный и неподвижный отражатели выполнены в виде уголковых отражателей.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что параллелограммный блок выполнен в виде электромагнитного двигательного элемента, на котором размещен подвижный отражатель.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что подача на светоделитель исследуемого излучения обеспечивается установленным между источником исследуемого излучения и светоделителем внеосевым параболическим зеркалом.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что подача на светоделитель референтного излучения обеспечивается последовательно установленными между источником референтного излучения и светоделителем двумя направляющими плоскими зеркалами.
5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что между светоделителем и плоским зеркалом установлен фотодиод референтного излучения.
Figure 00000001
RU2015128785/28U 2015-07-16 2015-07-16 Фурье-спектрометр RU157021U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015128785/28U RU157021U1 (ru) 2015-07-16 2015-07-16 Фурье-спектрометр

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015128785/28U RU157021U1 (ru) 2015-07-16 2015-07-16 Фурье-спектрометр

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU157021U1 true RU157021U1 (ru) 2015-11-20

Family

ID=54598722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015128785/28U RU157021U1 (ru) 2015-07-16 2015-07-16 Фурье-спектрометр

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU157021U1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU167678U1 (ru) * 2016-07-27 2017-01-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" (Госкорпорация "РОСКОСМОС") Фурье-спектрометр

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU167678U1 (ru) * 2016-07-27 2017-01-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" (Госкорпорация "РОСКОСМОС") Фурье-спектрометр

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101251484B (zh) 基于调制的微型傅里叶变换光谱仪
CN100451540C (zh) 采用热靶技术对大型光电测控设备三轴平行性检测的装置
CN104215176B (zh) 高精度光学间隔测量装置和测量方法
CN101806625B (zh) 静态傅立叶变换干涉成像光谱全偏振探测装置
CN101782432B (zh) 通用太赫兹光谱光电测试系统
CN103076090B (zh) 一种激光干涉仪光程差定位方法及系统
WO2013097874A1 (en) Spectroscopic instrument and process for spectral analysis
CN106404713A (zh) 一种全谱段800nm‑2500nm的双探测器微型近红外光谱仪
CN107144537B (zh) 一种可见光傅里叶变换吸收光谱测量方法及系统
CN109000781B (zh) 一种结构微振动线域测量装置及方法
CN107462547A (zh) 迷你型太赫兹时域光谱测试系统
CN106940220A (zh) 一种简易低成本的波长实时测量装置
CN105044035A (zh) 基于谱域干涉仪的折射率和厚度同步测量方法与系统
CN102359818B (zh) 红外光谱干涉仪和采用该干涉仪的红外光谱仪
CN203069274U (zh) 一种激光干涉仪光程差定位系统
RU2690723C1 (ru) Способ и устройство автоматической юстировки зеркальных телескопов
CN114894308A (zh) 一种基于低相干干涉的光谱仪标定方法与系统
CN208780351U (zh) 一种基于三f-p标准具的高精度波长测量装置
RU157021U1 (ru) Фурье-спектрометр
CN205003080U (zh) 基于谱域干涉仪的折射率和厚度同步测量系统
CN110319939A (zh) 偏振移相结合pzt移相的短相干光源系统及实验方法
CN109489837A (zh) 一种基于光学干涉仪的多波长计
CN201203578Y (zh) 微型傅里叶变换光谱仪
CN109060317B (zh) 激光光束远距离传输的特性参数试验系统及其工作过程
CN106908004B (zh) 一种基于矢量光场的距离探测系统及其应用