RU2119649C1

RU2119649C1 - Method of graduation of optical radiation spectrum and device for its realization

Info

Publication number: RU2119649C1
Application number: RU96110107A
Authority: RU
Inventors: Е.А. Спирин; И.С. Захаров
Original assignee: Курский государственный технический университет
Priority date: 1996-05-22
Filing date: 1996-05-22
Publication date: 1998-09-27

Abstract

FIELD: optical instrumentation engineering. SUBSTANCE: high measurement accuracy in wide spectral range is achieved thanks to increased precision of determination of sections λ_r in spectrum S of primary radiation E corrected by intensity and to increased number of them as graduation radiation I of source of line spectrum is decomposed beforehand in space along spectral lines λ_i which images are scanned in synchronism by multielement photodetector and by frequency, amplitude and spatial spectrum of photoelectric signals K = F{j,U_n(Δλ_j),f_n(Δλ_j)}. Its coded conversion forms reference section λ_r of spectrum used to conduct reference correction of intensity of spectrum. EFFECT: high measurement accuracy in wide spectral range. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для увеличения точности измерения спектров излучения, поглощения и флюоресценции. The invention relates to optical instrumentation and can be used to increase the accuracy of the measurement of radiation spectra, absorption and fluorescence.

Известен способ увеличения точности спектральных измерений [1, 2], состоящий в последовательном сканировании градуировочным лучом многоэлементного фотоприемника и образовании электрической цепи для коррекции интенсивности оптического излучения по соответствующим участкам спектра. Его основными недостатками являются: во-первых, пропорциональная зависимость количества участков коррекции интенсивности в спектре оптического излучения от количества элементов в многоэлементном фотоприемнике устройства градуировки по участкам спектра; во-вторых, низкая защищенность сканирующего излучения от аберрационных помех. Поскольку аберрации существенно возрастают при отклонении луча от нормали плоскости, в которой расположен многоэлементный фотоприемник, то резко возрастают погрешности определения длин волн на краях спектра оптического излучения. В этом случае приходится усреднять длины волн. Для практического использования этого способа необходимо выполнять конфигурацию поверхности многоэлементного фотоприемника по сложному профилю относительно центра кривизны, соответствующего минимальным аберрациям, или располагать фотоэлементы с переменным шагом, увеличивающимся на краях и уменьшающимся в центре. В последнем случае возрастают нелинейности, как развертки градуировочного луча, так и характеристик элементов фотоприемника. Поскольку расстояния между элементами многоэлементного фотоприемника и сечение градуировочного луча на поверхности элементов ограничены, то при сканировании имеют место сбои. Для их предотвращения необходимо либо увеличивать сечение луча, что приводит к снижению точности позиционирования, а также к возрастанию аберраций, либо вводить дополнительные фотоэлементы, смещенные в поперечном сечении относительно основных элементов многоэлементного фотоприемника так, чтобы обеспечить их взаимное перекрытие градуировочным лучом во время сканирования. В этом случае многоэлементный фотоприемник в устройстве [2] выполнен в виде двух n и m- параллельно расположенных фотолинеек со смещением n- и m- фотоэлементов относительно друг друга в единой плоскости до обеспечения взаимного перекрытия в поперечном сечении сканирующего луча. Однако при этом в два раза возрастает количество фотоэлементов. При длине спектра в 1000 нм и спектральном разрешении в 1 нм количество элементов в многоэлементном фотоприемнике должно составлять n+m=2000. Увеличение числа элементов, а вместе с этим и линейных размеров многоэлементного фотоприемника приводит к существенным поперечным аберрациям градуировочного луча и погрешности в определении длин волн на краях спектра основного оптического излучения. There is a method of increasing the accuracy of spectral measurements [1, 2], which consists in sequential scanning of a multi-element photodetector with a calibration beam and the formation of an electric circuit to correct the intensity of optical radiation in the corresponding parts of the spectrum. Its main disadvantages are: firstly, the proportional dependence of the number of intensity correction sections in the spectrum of optical radiation on the number of elements in a multi-element photodetector of a calibration device for parts of the spectrum; secondly, low protection of the scanning radiation from aberration interference. Since aberrations increase significantly when the beam deviates from the normal of the plane in which the multi-element photodetector is located, the errors in determining wavelengths at the edges of the spectrum of optical radiation sharply increase. In this case, it is necessary to average the wavelengths. For the practical use of this method, it is necessary to configure the surface of the multi-element photodetector according to a complex profile relative to the center of curvature corresponding to the minimum aberrations, or to arrange the photo cells with a variable pitch increasing at the edges and decreasing in the center. In the latter case, the non-linearities of both the sweep of the calibration beam and the characteristics of the photodetector elements increase. Since the distances between the elements of the multi-element photodetector and the cross section of the calibration beam on the surface of the elements are limited, then scanning fails. To prevent them, it is necessary to either increase the beam cross section, which leads to a decrease in positioning accuracy, as well as to increase aberrations, or introduce additional photocells displaced in cross section relative to the main elements of the multi-element photodetector so as to ensure their mutual overlapping by the calibration beam during scanning. In this case, the multi-element photodetector in the device [2] is made in the form of two n and m-parallel photo lines with the displacement of n- and m-photocells relative to each other in the same plane to ensure mutual overlap in the cross section of the scanning beam. However, the number of photocells doubles. With a spectrum length of 1000 nm and a spectral resolution of 1 nm, the number of elements in a multi-element photodetector should be n + m = 2000. An increase in the number of elements, and with it the linear dimensions of a multi-element photodetector, leads to significant transverse aberrations of the calibration beam and errors in determining wavelengths at the edges of the spectrum of the main optical radiation.

Технической задачей изобретения является увеличение точности спектральных измерений: увеличение количества и точности определения участков спектра корректируемой интенсивности в широком спектральном диапазоне при существенном уменьшении размеров и количества элементов градуировочного многоэлементного фотоприемника. An object of the invention is to increase the accuracy of spectral measurements: an increase in the number and accuracy of determining sections of the spectrum of the corrected intensity in a wide spectral range with a significant decrease in the size and number of elements of a calibration multi-element photodetector.

Это достигается за счет пространственного разложения градуировочного излучения источника линейного спектра по спектральным линиям, изображениями которых синхронно сканируют по многоэлементному фотоприемнику и по пространственному, частотному и амплитудному спектру фотоэлектрических сигналов формируют репер длины волны, по которому производят коррекцию интенсивности на заданном участке спектра оптического излучения. This is achieved due to the spatial decomposition of the calibration radiation of the linear spectrum source along spectral lines, the images of which are synchronously scanned through a multi-element photodetector, and a wavelength reference is formed along the spatial, frequency and amplitude spectrum of the photoelectric signals, according to which the intensity is corrected in a given section of the optical spectrum.

Способ состоит в следующем. Синхронно со сканированием спектра основного излучения S сканируются изображения спектральных линий λ_i градуировочного излучения L по n элементам многоэлементного фотоприемника. Совокупность этих градуировочных изображений спектральных линий i=1...j, где j - количество линий, разложенных в пространстве дисперсией излучения газоразрядного источника низкого давления (с линейчатым спектром) дифракционным способом, определяется количеством j спектральных линий, их интенсивностями I(λ_i) и пространственным расположением в градуировочном спектре. Обратная линейная дисперсия оптической части устройства градуировки спектра определяется отношением Δλ_j/Δl_j, где

Δλ_j - расстояние между изображениями двух соседних λ_i и λ_i+1 линий градуировочного спектра на поверхности многоэлементного фотоприемника. Количество j спектральных линий, расстояние Δl_j между их изображениями (частота f_j= l/Δl_j следования) и интенсивность I(λ_j) каждой определятся градуировочным источником излучения и не изменяются при сканировании. Изменение интенсивности любой спектральной линии пропорционально изменяет интенсивность остальных линий I(λ_j)/I = const, аналогичную зависимость имеют и расстояния между ближними и дальними по положению в градуировочном спектре линиями Δl_j/L = const, где I и L - интегральная интенсивность и ширина спектра калибровочного излучения. Количество линий в спектре так же постоянно (j=const). Каждая линия в зависимости от ее расположения в градуировочном спектре посредством многоэлементного фотоприемника формирует фотоэлектрические сигналы с амплитудой, пропорциональной интенсивности линии U_n(Δλ_j) ≈ I(Δλ_j) и частотой f_n(Δλ_j) ≈ f_j. При сканировании градуировочными изображениями спектральных линий разной интенсивности одни и те же элементы многоэлементного фотоприемника формируют разные фотоэлектрические сигналы. Изображения спектральных линий в процессе сканирования одновременно перемещаются вдоль n элементов многоэлементного фотоприемника и формируют на его выходах спектр фотоэлектрических сигналов K = F{j,U_n(Δλ_j),f_n(Δλ_j)}, соответствующий пространственному положению и интенсивности спектральных линий. Посредством кодового преобразования спектра K фотоэлектрических сигналов формируется репер r, соответствующий заданному участку спектра λ_r по которому корректируется интенсивность E(λ_r) в спектре S. Спектр фотоэлектрических сигналов, его кодовое преобразование и количество элементов многоэлементного фотоприемника определяют количество участков спектра, пропорциональное r≈n•K! . Таким образом, количество всевозможных вариантов комбинации спектра фотоэлектрических сигналов и его кодового преобразования - бесконечное множество. Поэтому количество элементов многоэлементного фотоприемника может быть уменьшено в K! раз. Поскольку при этом существенно уменьшаются, с одной стороны, количество элементов многоэлементного фотоприемника и его размер, а с другой стороны, аберрационная зависимость отклонения изображений спектральных линий от центральной части многоэлементного фотоприемника (это позволяет уменьшить размеры b элементов фотоприемника), то точность определения участков спектра λ_r (точность позиционирования) значительно возрастает с увеличением вариантов комбинации K-спектра фотоэлектрических сигналов и их кодового преобразования. Благодаря увеличению точности определения участков спектра λ_r и увеличению их количества r в спектре S, величины которых взаимосвязаны отношением λ_r= S/r, и эталонной коррекцией E(λ_r) на каждом, соответствующем участке λ_r спектра, существенно повышается точность спектральных измерений. При этом количество управляющих напряжений в цепи коррекции может быть уменьшено. Поскольку величины некоторых управляющих напряжений для разных участков спектра могут совпадать, то одинаковые управляющие напряжения для разных участков спектра могут коммутироваться реперами, соответствующими данным участкам спектра.The method is as follows. Synchronously with scanning the spectrum of the main radiation S, the images of the spectral lines λ _{i of the} calibration radiation L are scanned for n elements of the multi-element photodetector. The combination of these calibration images of spectral lines i = 1 ... j, where j is the number of lines spread out in space by the dispersion of radiation from a low-pressure gas-discharge source (with a line spectrum) by the diffraction method, is determined by the number j of spectral lines, their intensities I (λ _i ) and spatial arrangement in the calibration spectrum. The inverse linear dispersion of the optical part of the spectrum calibration device is determined by the ratio Δλ _j / Δl _j , where

Δλ _j is the distance between the images of two adjacent λ _i and λ _{i + 1} lines of the calibration spectrum on the surface of the multi-element photodetector. The number j of spectral lines, the distance Δl _j between their images (following frequency f _j = l / Δl _j ) and the intensity I (λ _j ) of each are determined by a calibration radiation source and do not change during scanning. A change in the intensity of any spectral line proportionally changes the intensity of the other lines I (λ _j ) / I = const, the distances between the near and far lines in the calibration spectrum Δl _j / L = const have a similar dependence, where I and L are the integral intensity and spectral width of calibration radiation. The number of lines in the spectrum is also constant (j = const). Each line, depending on its location in the calibration spectrum, by means of a multi-element photodetector generates photoelectric signals with an amplitude proportional to the line intensity U _n (Δλ _j ) ≈ I (Δλ _j ) and frequency f _n (Δλ _j ) ≈ f _j . When scanning spectral lines of different intensities with calibration images, the same elements of a multi-element photodetector form different photoelectric signals. Images of spectral lines during scanning simultaneously move along n elements of a multi-element photodetector and form a spectrum of photoelectric signals K = F {j, U _n (Δλ _j ), f _n (Δλ _j )} corresponding to the spatial position and intensity of the spectral lines at its outputs. By code conversion of the spectrum K of photoelectric signals, a reference r is formed corresponding to a given part of the spectrum λ _r, by which the intensity E (λ _r ) in the spectrum S is corrected. The spectrum of photoelectric signals, its code conversion and the number of elements of a multi-element photodetector determine the number of sections of the spectrum proportional to r≈ n • K! . Thus, the number of various options for combining the spectrum of photoelectric signals and its code conversion is an infinite number. Therefore, the number of elements of a multi-element photodetector can be reduced in K! time. Since, on the one hand, the number of elements of the multi-element photodetector and its size are significantly reduced, and on the other hand, the aberration dependence of the deviation of the spectral line images from the central part of the multi-element photodetector (this makes it possible to reduce the sizes b of the elements of the photodetector), the accuracy of determining the sections of the spectrum λ _r (positioning accuracy) increases significantly with increasing options for combining the K-spectrum of photoelectric signals and their code conversion. By increasing the accuracy of determining the parts of the spectrum λ _r and increasing their number r in the spectrum S, the values of which are interconnected by the ratio λ _r = S / r, and the reference correction E (λ _r ) in each corresponding part of the spectrum _{r r} , the accuracy of spectral measurements is significantly increased . In this case, the number of control voltages in the correction circuit can be reduced. Since the values of some control voltages for different parts of the spectrum can coincide, the same control voltages for different parts of the spectrum can be switched by reference points corresponding to these parts of the spectrum.

В простейшем случае при j = 2 и

репер определяется положением изображений двух λ₁ и λ₂ спектральных линий. В этом случае суть работы способа поясняется фиг. 1, на которой изображены: X - линейный размер многоэлементного фотоприемника с 1,2. . .n элементами в плоскости дисперсии, b - размер элемента, t - расстояние между элементами, T - период расположения элементов, L - ширина градуировочного спектра с двумя изображениями спектральных линий λ₁ и λ₂ b₀ - ширина монохроматического изображения спектральной линии градуировочного луча b₀(λ₁) = b₀(λ₂), Δl - расстояние между изображениями спектральных линий, U_n(λ₁) = F(код) - эпюры фотоэлектрических сигналов при сканировании многоэлементного фотоприемника двумя изображениями спектральных линий λ₁ и λ₂, S - ширина спектра основного оптического излучения, I, II - реперы r, сформированные, соответственно, одним или двумя соседними n элементами фотоприемника, λ_r - участок спектра корректируемой интенсивности в спектре S основного оптического излучения, λ_r0 - граничные участки спектра. При сканировании (последовательном перемещении в направлении X) изображениями спектральных линий λ₁ и λ₂ градуировочного луча по n элементам многоэлементного фотоприемника, в соответствие с определенным спектром градуировочного луча, каждый n элемент формирует сигнал U_n(λ_i). При наличии одного сигнала на любом n элементе формируется репер r_n - I. При наличии сигналов U_n(λ_i) ≠ 0 и U_n+1(λ_i) ≠ 0 - на двух соседних элементах n и n+1 формируется промежуточный репер II (пересечение эпюр U_n(λ_i) двух соседних элементов). Таким образом, количество реперов r, следовательно, количество участков спектра λ_r/ корректируемой интенсивности, увеличивается в два раза относительно n элементов многоэлементного фотоприемника. Для обеспечения дискретизации спектра S с равным шагом λ_r= const необходимо выполнение условия Δl/T = 2/3, при этом b₀= Δl/2, b= T/2. Обратная линейная дисперсия Δλ/Δl и ширина b₀ изображений спектральных линий градуировочного луча определяются диспергирующим элементом, фокусными расстояниями объективов, и входной щелью оптической части градуировочного излучения.In the simplest case, for j = 2 and

the reference point is determined by the position of the images of two λ ₁ and λ ₂ spectral lines. In this case, the essence of the method is illustrated in FIG. 1, which depicts: X is the linear size of a multi-element photodetector with 1.2. . .n elements in the dispersion plane, b is the element size, t is the distance between the elements, T is the period of the elements, L is the width of the calibration spectrum with two images of spectral lines λ ₁ and λ ₂ b ₀ is the width of the monochromatic image of the spectral line of the calibration beam b ₀ (λ ₁ ) = b ₀ (λ ₂ ), Δl is the distance between the images of the spectral lines, U _n (λ ₁ ) = F (code) are the plots of the photoelectric signals when scanning a multi-element photodetector with two images of the spectral lines λ ₁ and λ ₂ , S is the width of the spectrum of the main optical radiation, I, II - benchmarks r, formed, respectively, one or two adjacent photodetector elements n, λ _r - corrected spectrum plot of intensity in the spectrum of the primary optical radiation S, λ _r0 - boundary portions of the spectrum. When scanning (sequentially moving in the X direction) with images of the spectral lines λ ₁ and λ _{2 of the} calibration beam over n elements of a multi-element photodetector, in accordance with a certain spectrum of the calibration beam, each n element generates a signal U _n (λ _i ). If there is one signal on any n element, a reference pattern r _n - I is formed. If there are signals U _n (λ _i ) ≠ 0 and U _{n + 1} (λ _i ) ≠ 0 - an intermediate reference is formed on two adjacent elements n and n + 1 II (the intersection of the diagrams U _n (λ _i ) of two neighboring elements). Thus, the number of benchmarks r, therefore, the number of spectral regions λ _{r / of the} corrected intensity, doubles with respect to n elements of the multi-element photodetector. To ensure discretization of the spectrum of S with an equal step λ _r = const, it is necessary to satisfy the condition Δl / T = 2/3, with b ₀ = Δl / 2, b = T / 2. The inverse linear dispersion Δλ / Δl and the width b _{0 of the} images of the spectral lines of the calibration beam are determined by the dispersing element, the focal lengths of the lenses, and the entrance slit of the optical part of the calibration radiation.

Существенным отличительным признаком предлагаемого способа является пространственное разложение градуировочного луча источника линейчатого спектра по спектральным линиям, изображениями которых синхронно сканируют по многоэлементному фотоприемнику, и по пространственному, частотному и амплитудному спектру фотоэлектрических сигналов формируют репер длины волны, соответствующий определенному участку спектра оптического излучения корректируемой интенсивности. Благодаря этому достигается: во-первых, значительное увеличение количества участков спектра корректируемой интенсивности при обратно пропорциональном уменьшении их размеров, т.е. увеличивается монохроматичность участков спектра корректируемой интенсивности; во-вторых, существенно уменьшаются количество элементов и размер многоэлементного фотоприемника, следовательно, уменьшается аберрационная зависимость отклонения градуировочного луча и увеличивается точность определения позиционирования, как в центре спектра, так и на его краях. An essential distinguishing feature of the proposed method is the spatial decomposition of the calibration beam of the line spectrum source along spectral lines, the images of which are synchronously scanned by a multi-element photodetector, and a wavelength reference corresponding to a certain part of the spectrum of optical radiation of corrected intensity is formed along the spatial, frequency and amplitude spectrum of the photoelectric signals. Due to this, it is achieved: firstly, a significant increase in the number of sections of the spectrum of the corrected intensity with an inversely proportional decrease in their size, i.e. monochromaticity of parts of the spectrum of the adjusted intensity increases; secondly, the number of elements and the size of the multi-element photodetector are significantly reduced, therefore, the aberration dependence of the deflection of the calibration beam decreases and the accuracy of determining positioning both in the center of the spectrum and at its edges increases.

Данный отличительный признак является новым, поскольку не использовался в известных способах градуировки спектра оптического излучения и существенным, поскольку обеспечивает решение поставленных ранее задач с высокой точностью в широком спектральном диапазоне. This distinguishing feature is new because it was not used in the known methods for calibrating the spectrum of optical radiation and it is significant because it provides the solution of the problems posed earlier with high accuracy in a wide spectral range.

Преимущество данного способа по сравнению с прототипом заключается в следующем: во-первых, увеличивается точность определения участка спектра (длины волны) по всей ширине спектра оптического излучения, во-вторых, увеличивается число и (пропорционально числу) монохроматичность участков спектра с корректируемой интенсивностью, поскольку уменьшается размер участков в спектре основного оптического излучения, в-третьих, уменьшается число элементов многоэлементного фотоприемника. Количество участков спектра корректируемой интенсивности определяется кодовым преобразованием спектра фотоэлектрических сигналов, т.е. комбинацией нескольких (j, I, f) переменных, и количеством элементов многоэлементного фотоприемника. По сравнению с прототипом [2], содержащим в устройстве градуировки по участкам спектра две многоэлементных фотоприемных линейки (основная и дополнительная) с n = m элементами и сложной конфигурацией расположения n и m элементов, новый способ позволяет корректировать такое же число участков спектра, но со значительно меньшим количеством элементов многоэлементного фотоприемника (в четыре раза - при j = 2, I(λ₁) = I(λ₂), U_n(λ₁) = U_n(λ₂) = const и f_n(λ₁) const). При этом в предлагаемом способе не требуется наличие дополнительной фотоприемной линейки для предотвращения сбоев (прерывания фотоэлектрических сигналов) при сканировании изображениями спектральных линий по многоэлементному фотоприемнику. Для этого достаточно изменить линейную дисперсию Δl/Δλ оптической части устройства градуировки по участкам спектра или ширину b₀ изображений спектральных линий градуировочного луча так, чтобы свести к минимуму вероятность одновременного попадания всех j изображений спектральных линий в промежутки между элементами многоэлементного фотоприемника.The advantage of this method compared to the prototype is as follows: firstly, the accuracy of determining the portion of the spectrum (wavelength) increases over the entire width of the spectrum of the optical radiation, and secondly, the number and (proportionally to the number) monochromaticity of the sections of the spectrum with adjustable intensity increase, since the size of the sections in the spectrum of the main optical radiation decreases; thirdly, the number of elements of a multi-element photodetector decreases. The number of sections of the spectrum of the corrected intensity is determined by code conversion of the spectrum of photoelectric signals, i.e. a combination of several (j, I, f) variables, and the number of elements of a multi-element photodetector. Compared with the prototype [2], which contains two multi-element photodetector arrays (primary and secondary) with n = m elements and a complex arrangement of n and m elements in the calibration device for spectral sections, the new method allows you to correct the same number of spectral regions, but with significantly fewer elements of a multi-element photodetector (four times - for j = 2, I (λ ₁ ) = I (λ ₂ ), U _n (λ ₁ ) = U _n (λ ₂ ) = const and f _n (λ ₁ ) const). Moreover, the proposed method does not require the presence of an additional photodetector line to prevent malfunctions (interruption of photoelectric signals) when scanning images of spectral lines through a multi-element photodetector. For this, it is enough to change the linear dispersion Δl / Δλ of the optical part of the calibration device over the spectral regions or the width b _{0 of the} spectral lines of the calibration beam so that the probability of all j images of the spectral lines simultaneously falling into the gaps between the elements of the multi-element photodetector is minimized.

Для реализации вышеизложенного способа градуировки спектра оптического излучения с целью увеличения точности спектральных измерений в широком спектральном диапазоне предлагается устройство [2], содержащее оптически связанные ослабитель потока излучения, монохроматор, снабженный входной и выходной щелями, входным и выходным объективами, диспергирующим элементом и устройством градуировки по участкам спектра оптического излучения, фотоприемник и регистратор, при этом ослабитель размещен перед входной щелью монохроматора и соединен с блоком формирования напряжений в устройстве градуировки по участкам спектра, которое содержит оптически связанные источник излучения, оптическую систему, зеркало, связанное с диспергирующим элементом и многоэлементный фотоприемник, каждый элемент которого соединен с каждым входом нормирующего блока, каждый выход которого соединен с каждым входом блока позиционного кода, каждый k-выход которого соединен с каждым ключом в блоке формирования напряжений и со вторым входом синхронизации регистратора, первый вход которого соединен с фотоприемником, отличающееся тем, что в него введены амплитудный анализатор, делитель напряжения, коммутатор кодов и преобразователь кодов, при этом зеркало выполнено в виде отражательной дифракционной решетки, а источник излучения - в виде источника линейчатого спектра, каждый k-выход блока позиционного кода соединен с каждым k-входом преобразователя кодов и с входом амплитудного анализатора, выход которого соединен с первым входом коммутатора кодов, второй вход коммутатора кодов соединен с делителем напряжения, который соединен с блоком формирования напряжения, выход коммутатора кодов соединен с S-входом преобразователя кодов, каждый r-выход которого соединен с каждым r-входом блока формирования напряжений и со вторым входом синхронизации регистратора. To implement the above method of calibrating the spectrum of optical radiation in order to increase the accuracy of spectral measurements in a wide spectral range, a device [2] is proposed that contains optically coupled radiation flux attenuator, a monochromator equipped with input and output slits, input and output lenses, a dispersing element and a calibration device for sections of the spectrum of the optical radiation, a photodetector and a recorder, while the attenuator is placed in front of the entrance slit of the monochromator and connected to a voltage generation unit in a spectral calibration device that contains optically coupled radiation source, an optical system, a mirror associated with a dispersing element and a multi-element photodetector, each element of which is connected to each input of the normalizing block, each output of which is connected to each input of the position code block , each k-output of which is connected to each key in the voltage generation unit and to the second input of the recorder synchronization, the first input of which is connected to the photo receiver, characterized in that an amplitude analyzer, a voltage divider, a code switch and a code converter are introduced into it, the mirror is made in the form of a reflective diffraction grating, and the radiation source is in the form of a line spectrum source, each k-output of the position code block is connected to each k-input of the code converter and with the input of the amplitude analyzer, the output of which is connected to the first input of the code switch, the second input of the code switch is connected to a voltage divider, which is connected to the ph voltage generation, the output of the code switch is connected to the S-input of the code converter, each r-output of which is connected to each r-input of the voltage generation unit and to the second input of the recorder synchronization.

На фиг. 2 и 3 представлен монохроматор с устройством градуировки по участкам спектра и фрагмент изображений спектральных линий градуировочного излучения: 1 - ослабитель потока излучения, монохроматор 2 с входной 3 и выходной 4 щелями, коллимирующим 5 и фокусирующим 6 объективами и основным диспергирующим 7 элементом, устройство градуировки по участкам спектра с источником 8 излучения линейчатого спектра, с входной 9 и выходной 14 щелевыми диафрагмами, коллимирующим 10 и фокусирующим 12 объективами, диспергирующим элементом 11, светофильтром 13 со спектром пропускания T_сф и многоэлементным фотоприемником 15, электронная часть, содержащая: фотоприемник 16, регистратор 17, нормирующий блок 18 с нормирующими N элементами, 19 - блок позиционного кода с n логическими элементами A-2ИЛИ, B-2И и C-НЕ, j - преобразователь кодов 20 с элементами D-3И, F-НЕ, G-2И, блок формирования напряжений 21 с источником опорного напряжения Z и r-аналоговыми ключами k_r и потенциометрами R_r, амплитудный анализатор 22, коммутатор кодов 23, делитель напряжения 24 и усилитель 25.In FIG. Figures 2 and 3 show a monochromator with a device for calibrating over parts of the spectrum and a fragment of images of spectral lines of calibration radiation: 1 — a radiation flux attenuator, monochromator 2 with input 3 and output 4 slots, collimating 5 and focusing 6 lenses and the main dispersing element 7, and a calibration device for sections of the spectrum with a radiation source 8 of the line spectrum, with input 9 and output 14 slit diaphragms, collimating 10 and focusing 12 lenses, dispersing element 11, light filter 13 with spectro m transmittance T _sf and a multi-element photodetector 15, an electronic part comprising: a photodetector 16, a recorder 17, a normalizing block 18 with normalizing N elements, 19 - a block of position code with n logical elements A-2OR, B-2I and C-NOT, j - a code converter 20 with elements D-3I, F-NOT, G-2I, a voltage generating unit 21 with a reference voltage source Z and r-analog switches k _r and potentiometers R _r , an amplitude analyzer 22, a code switch 23, a voltage divider 24 and amplifier 25.

Оптическая часть монохроматора и устройства градуировки по участкам спектра (на фиг. 2 представлена в меридиfнальном сечении для симметричной горизонтальной схемы Эберта) выполнена на базе дифракционного спектрографа ДФС-452 [3] , по симметричной вертикальной схеме [4, с. 127, 167]. Входные щели, их изображения, вершины коллиматорных и фокусирующих объектов и центры диспергирующих элементов, в качестве которых используются отражательные дифракционные решетки, лежат в одной вертикальной плоскости, параллельной штрихам решетки. Возможны и другие варианты исполнения монохроматора. The optical part of the monochromator and the calibration device for the spectral regions (in Fig. 2 is shown in the meridian section for the Ebert symmetric horizontal scheme) was made on the basis of the DFS-452 diffraction spectrograph [3], according to the symmetric vertical scheme [4, p. 127, 167]. Entrance slots, their images, the vertices of the collimator and focusing objects, and the centers of the dispersing elements, which are used as reflective diffraction gratings, lie in one vertical plane parallel to the grating strokes. Other monochromator designs are also possible.

С целью упрощения устройства градуировки по участкам спектра ее оптическая часть может быть выполнена на тех элементах, что и монохроматор. В этом случае направление распространения градировочного излучения аналогично направлению распространения основного оптического излучения, а углы, образованные с главным сечением падающего и дифрагированного пучка градуировочного излучения, должны отличаться от соответствующих углов основного излучения, при этом элементы 10 - 12 отсутствуют. In order to simplify the calibration of parts of the spectrum, its optical part can be performed on those elements as a monochromator. In this case, the direction of propagation of the calibration radiation is similar to the direction of propagation of the main optical radiation, and the angles formed with the main section of the incident and diffracted beam of the calibration radiation should differ from the corresponding angles of the main radiation, while elements 10 - 12 are absent.

В электронной части устройства структурные блоки - 1, 15, 16, 17, 18, 19, 21, 25 и их дискретные элементы N, A, B, C, k_r, R_r, Z соответствуют в прототипе [2] блокам 1, 18, 9, 31, 19, 21, 26, 30 и их дискретным элементам 20, 23, 24, 25, 27, 28, 29, схема их подключения идентичная схеме прототипа.In the electronic part of the device, the building blocks are 1, 15, 16, 17, 18, 19, 21, 25 and their discrete elements N, A, B, C, k _r , R _r , Z correspond in the prototype [2] to blocks 1, 18, 9, 31, 19, 21, 26, 30 and their discrete elements 20, 23, 24, 25, 27, 28, 29, the connection diagram is identical to the prototype circuit.

Вариант выполнения преобразователя кодов 20 не ограничивается представленными на фиг. 2 логическими элементами D, F, G и может выполняться, например [5]: для увеличения числа корректируемых участков спектра - на дешифраторах; для уменьшения числа участков спектра - на шифраторах; или других элементах в зависимости от спектра фотоэлектрических сигналов и его кодового преобразования. An embodiment of the code converter 20 is not limited to those shown in FIG. 2 by logical elements D, F, G and can be performed, for example [5]: to increase the number of corrected sections of the spectrum - on decoders; to reduce the number of sections of the spectrum - on encoders; or other elements depending on the spectrum of the photoelectric signals and its code conversion.

Устройство работает следующим образом. Поток основного излучения E через ослабитель 1 и входную щель 3 монохроматора 2 поступает на входной объектив 5. Диспергирующий элемент 7, в качестве которого используется отражательная дифракционная решетка, установлен в параллельном пучке лучей так, что штрихи решетки параллельны входной щели. При падении на дифракционную решетку параллельного пучка лучей на каждом зеркальном штрихе происходит дифракция. Объектив 6 фокусирует одинаково диспергированные лучи и направляет их через выходную щель 4 монохроматора на оптический вход фотоприемника 16. При вращении диспергирующего элемента 7 вокруг оси, образованной его центральным штрихом, монохроматические изображения входной щели, разложенные в спектр, сканируются по выходной щели 4. Оптический сигнал преобразуется фотоприемником 16 в электрический и поступает на первый информационный вход регистратора 17. Интенсивность потока основного излучения регулируется ослабителем 1, в качестве которого могут использоваться, например электрооптические затворы [6, 7] или другие. Посредством управляющих напряжений, формируемых в цепи коррекции блоком формирования напряжений 21 в устройстве градуировки по участкам спектра, ослабитель 1 изменяет апертуру потока излучения во входной оптике (на фиг. 2 не показана) на входной щели 3, регулируя (корректируя) этим интенсивность излучения E(λ_r) на каждом участке λ_r спектра S.The device operates as follows. The main radiation flux E through the attenuator 1 and the entrance slit 3 of the monochromator 2 enters the input lens 5. The dispersing element 7, which is used as a reflective diffraction grating, is installed in a parallel beam of rays so that the grooves of the grating are parallel to the entrance slit. When a parallel beam of rays is incident on the diffraction grating, diffraction occurs at each specular stroke. The lens 6 focuses the equally dispersed beams and directs them through the output slit 4 of the monochromator to the optical input of the photodetector 16. When the dispersing element 7 rotates around the axis formed by its center stroke, the monochromatic images of the input slit laid out in the spectrum are scanned along the output slit 4. Optical signal is converted by the photodetector 16 into an electric one and fed to the first information input of the recorder 17. The intensity of the main radiation flux is controlled by attenuator 1, which on may be used, for example electro-optical shutters [6, 7], or others. By means of the control voltages generated in the correction circuit by the voltage generation unit 21 in the calibration device over the spectral sections, attenuator 1 changes the aperture of the radiation flux in the input optics (not shown in Fig. 2) on the input slit 3, thereby adjusting (correcting) the radiation intensity E ( λ _r ) on each plot λ _{r of} spectrum S.

Формирование управляющих напряжений осуществляется следующим образом. Оптическая часть устройства градуировки по участкам спектра идентична монохроматору 2. В качестве источника излучения 8 может использоваться любая лампа с линейчатым спектром излучения, например, ртутная газоразрядная низкого давления. Излучение источника 8 (на фиг. 8 показано в тонких линиях), прошедшее через щелевую диафрагму 9, коллимируется объективом 10, и параллельный пучок сплошного спектра поступает на диспергирующий элемент 11, который связан с элементом 7. Элемент 11 разлагает поток сплошного спектра на спектральные монохроматические составляющие λ_i, соответствующие j резонансным линиям источника 8. Посредством фокусирующего объектива 12 монохроматические изображения спектральных линий, ограниченные по ширине щелевой диафрагмой 9, проецируются на поверхность многоэлементного фотоприемника 15. В качестве фотоприемника 15 могут использоваться любые многоэлементные фотоприемные устройства, например, фотоприемные линейки, используемые в прототипе [2] , фотоприемные устройства матричного и других типов. Выходная щель 14 пространственно ограничивает часть X-спектра, при этом оставляя определенное j количество монохроматических линий λ_i, где i = 1...j. Светофильтр 13 селективно (T_сф, фиг. 3) ограничивает интенсивности спектральных линий I(λ_i). На поверхности многоэлементного фотоприемника 15 формируется совокупность градуировочных изображений спектральных линий, состоящая из количества j-спектральных линий, их интенсивностей I(λ_i) и пространственного расположения Δl в спектре L-излучения. Один из вариантов представлен на фиг. 3 для ртутного источника излучения, имеющего несколько резонансных линий с длиной волны в нм: УФ-184.9 и 253.7; фиолетовая - 404.7; синяя - 435.8; зеленая - 546,1; желтые - 577.0 и 579.5 и др. Каждая спектральная линия лямбда_i в зависимости от ее расположения в градуировочном спектре L одновременно воздействует на многоэлементный фотоприемник, на j-х (освещенных) элементах которого формируются электрические сигналы с амплитудами, пропорциональными интенсивности каждой линии U_n(Δλ_j) ≈ I(Δλ_j). При этом расстояния Δl_j между изображениями линий лямбда_i определяют пространственную выработку элементов многоэлементного фотоприемника. Изображения спектральных линий λ_i в процессе сканирования одновременно с шагом Δl_j перемещаются вдоль элементов многоэлементного фотоприемника 15 и формируют на его выходах спектр фотоэлектрических сигналов k = F{j,U_n(Δλ_j),Δl_j}, соответственно, по частоте, амплитуде и пространственному положению. Электрические сигналы с элементов фотоприемника 15 поступают в нормирующий блок 18, где преобразуются нормирующими элементами N в сигналы нормированных фронтов и амплитуды. Выходные сигналы с блока 18 поступают в блок 19 позиционного кода, в котором посредством логических элементов A, B, C происходит интеграция сигналов двух соседних n и m элементов (в случае использования в качестве многоэлементного фотоприемника двух фотоприемных линеек [2]) в один k-выход. Каждый k-выход блока 19 соединен с каждым k-входом блока преобразователя кодов 20, а также с входом амплитудного анализатора 22, который суммирует амплитуды всех пришедших сигналов, и формирует на своем выходе сигнал j-кратной амплитуды. В предлагаемом устройстве дополнительная m-фотолинейка в фотоприемнике 15 и блок 19 могут отсутствовать. Анализ амплитуды может производиться непосредственно с выходом многоэлементного фотоприемника 15 (на фиг. 2 показано штрихом). Этот сигнал поступает на первый вход коммутатора кодов 23, а на его второй вход с делителя напряжения 24 поступает сигнал (постоянное напряжение), величина которого изменяется от нуля до максимального значения суммарной j-кратной амплитуды. При этом второй сигнал (вход 2) является приоритетным по сравнению с первым, что позволяет устанавливать диапазон точности вручную. Делитель напряжения 24 подключен к блоку формирования напряжений 21, другой вывод делителя заземлен. В зависимости от результата сравнения сигналов коммутатор кодов управляет преобразователем кодов через его S-вход. То есть в соответствии с заданным диапазоном точности (либо вручную посредством 24, либо количеством j-спектральных линий градуировочного источника), коммутатор 23 управляет (увеличивает или уменьшает количеством корректируемых по интенсивности участков спектра λ_r в спектре S. Каждый диапазон точности соответствует заданному количеству участков спектра и размерам этих участков. Минимальная и максимальная точность определяется, соответственно, минимальным и максимальным количеством участков спектра. В случае увеличения количества участков спектра преобразователь кодов выполняет функцию дешифратора, а в случае уменьшения - шифратора [5]. Посредством кодового преобразования спектра фотоэлектрических сигналов с помощью электронных блоков 18-20 и 22-24 (фиг. 2), формируется репер r-электрический сигнал, логическая единица "1", соответствующий заданному участку спектра коррекции интенсивности. Каждый r-выход преобразователя кодов соединен с соответствующим r-входом блока формирования напряжений, т.е. с каждым управляющим электродом аналоговых ключей k_r. Каждый аналоговый ключ коммутирует заданное потенциометром R_r напряжение на выходе блока формирования напряжений. При этом, поскольку величины некоторых управляющих напряжений для разных участков спектра могут совпадать, то одинаковые напряжения могут попеременно коммутироваться разными реперами. Сформированные управляющие напряжения усиливаются усилителем 25 и управляют работой электрооптического ослабителя 1, который диафрагмирует апертуру потока E оптического излучения, соответственно, увеличивая или уменьшая его интенсивность. Таким образом, осуществляется фотоэлектрическая отрицательная обратная связь по цепи коррекции и автоматическая регулировка уровня интенсивности на каждом участке спектра. Поскольку увеличение точности определения участка спектра λ_r и их количество r, величины которых взаимосвязаны отношением λ_r= S/r, позволяет производить эталонные коррекции E(λ_r) на каждом, соответствующем участке λ_r спектра S, то существенно повышается точность спектральных измерений.The formation of control voltages is as follows. The optical part of the calibration device for parts of the spectrum is identical to the monochromator 2. As a radiation source 8, any lamp with a linear emission spectrum, for example, a low-pressure mercury discharge, can be used. The radiation of the source 8 (shown in thin lines in Fig. 8) transmitted through the slit diaphragm 9 is collimated by the lens 10, and a parallel beam of a continuous spectrum enters the dispersing element 11, which is connected to the element 7. Element 11 decomposes the flow of the continuous spectrum into spectral monochromatic components λ _i, j corresponding to the resonance lines source 8. by means of a focusing lens 12, the monochromatic images of the spectral lines, limited by the width of a slit diaphragm 9 are projected onto the surface of the set oelementnogo photodetector 15. As the photodetector 15 may be any photoreception device such as a photodetector line used in prototype [2], photodetectors matrix and other types. The exit slit 14 spatially limits a part of the X-spectrum, while leaving a certain j number of monochromatic lines λ _i , where i = 1 ... j. The light filter 13 selectively (T _sf , Fig. 3) limits the intensity of the spectral lines I (λ _i ). On the surface of the multi-element photodetector 15, a set of calibration images of spectral lines is formed, consisting of the number of j-spectral lines, their intensities I (λ _i ) and spatial arrangement Δl in the L-radiation spectrum. One embodiment is shown in FIG. 3 for a mercury radiation source having several resonance lines with a wavelength in nm: UV-184.9 and 253.7; violet - 404.7; blue - 435.8; green - 546.1; yellow - 577.0 and 579.5 and others. Each spectral line of lambda _i , depending on its location in the calibration spectrum L, simultaneously affects a multi-element photodetector, on the j-th (illuminated) elements of which electrical signals are formed with amplitudes proportional to the intensity of each line U _n ( Δλ _j ) ≈ I (Δλ _j ). In this case, the distances Δl _j between the images of the lambda lines _i determine the spatial production of the elements of the multi-element photodetector. Images of spectral lines λ _i during scanning simultaneously with a step Δl _j move along the elements of a multi-element photodetector 15 and form at its outputs a spectrum of photoelectric signals k = F {j, U _n (Δλ _j ), Δl _j }, respectively, in frequency, amplitude and spatial position. Electrical signals from the elements of the photodetector 15 enter the normalizing unit 18, where they are converted by the normalizing elements N into signals of normalized fronts and amplitudes. The output signals from block 18 enter the block 19 of the position code, in which, through the logic elements A, B, C, the signals of two neighboring n and m elements are integrated (in the case of using two photodetector arrays as a multi-element photodetector [2]) into one k- exit. Each k-output of block 19 is connected to each k-input of the code converter block 20, as well as to the input of the amplitude analyzer 22, which sums the amplitudes of all incoming signals and generates a j-multiple amplitude signal at its output. In the proposed device, an additional m-photo line in the photodetector 15 and block 19 may be absent. The analysis of the amplitude can be performed directly with the output of the multi-element photodetector 15 (shown in Fig. 2 by a dash). This signal is fed to the first input of the code switch 23, and a signal (constant voltage), the value of which varies from zero to the maximum value of the total j-fold amplitude, is supplied to its second input from the voltage divider 24. In this case, the second signal (input 2) is priority over the first one, which allows you to set the accuracy range manually. The voltage divider 24 is connected to the voltage generating unit 21, the other terminal of the divider is grounded. Depending on the result of signal comparison, the code switch controls the code converter through its S-input. That is, in accordance with a given accuracy range (either manually by means of 24 or the number of j-spectral lines of the calibration source), the switch 23 controls (increases or decreases the number of intensity-corrected sections of the spectrum λ _r in the spectrum S. Each accuracy range corresponds to a given number of sections spectrum and size of these sections. The minimum and maximum accuracy is determined, respectively, by the minimum and maximum number of sections of the spectrum. code spectrum, the code converter performs the function of a decoder, and in case of reduction, an encoder [5]. By code conversion of the spectrum of photoelectric signals using electronic units 18-20 and 22-24 (Fig. 2), a r-electric signal is formed, a logical unit "1" corresponding to a given portion of the intensity correction spectrum. Each r-output of the code converter is connected to the corresponding r-input of the voltage generation unit, i.e. with each control electrode of analog keys k _r . Each analog switch commutes the voltage specified by the potentiometer R _r at the output of the voltage generation unit. Moreover, since the values of some control voltages for different parts of the spectrum can coincide, the same voltages can be alternately switched by different reference points. The generated control voltages are amplified by the amplifier 25 and control the operation of the electro-optical attenuator 1, which diaphragms the aperture of the optical radiation flux E, respectively, increasing or decreasing its intensity. Thus, photoelectric negative feedback along the correction circuit and automatic adjustment of the intensity level in each part of the spectrum are carried out. Since the increase in the accuracy of determining the portion of the spectrum λ _r and their number r, the values of which are interconnected by the ratio λ _r = S / r, allows for the use of standard corrections E (λ _r ) on each corresponding portion λ _{r of the} spectrum S, the accuracy of the spectral measurements is significantly increased.

Для дешифрации спектра фотоэлектрических сигналов, состоящего из двух сигналов равных амплитуд U_n(λ₁) = U_n(λ₂), и увеличения участков спектра корректируемой интенсивности в два раза r = 2k преобразователь кодов 20 может быть выполнен в виде, показанном на фиг. 2. здесь спектр фотоэлектрических сигналов формируется из двух линий j = 2, например λ₁= 404.7 нм и λ₂= 435.8 нм (для ртутного источника излучения), равной интенсивности I(λ₁) = I(λ₂) и с шагом Δl, пропорциональным

нм (поскольку отношение Δl/Δλ = D, где D - линейная дисперсия спектральной оптики устройства градуировки по участкам спектра). При выполнении условия Δl/T = 2/3,b₀= Δl/2, b = T/2 (см. фиг. 1), преобразователь кодов работает следующим образом. При наличии сигнала U₁(λ₁) ≠ 0 на первом входе блока 20 и отсутствии сигнала на втором соседнем входе U₂(λ_i) = 0 на выходе первого логического элемента 2И G - логический нуль "0". Логический элемент НЕ F инвертирует "0" в логическую "1". Поскольку на всех трех входах логического элемента 3И D присутствует сигнал "1", то на его выходе (первом выходе блока 20) формируется управляющий сигнал "1", а на других выходах блока 20 сигналы отсутствуют. При наличие сигналов на соседних k-выходах(первом и втором) блока 20 на выходе первого элемента G - "1", на выходе первого инвертора F - "0", на выходах первого и второго элементов D - "0". На втором выходе блока 20 сформирован управляющий сигнал - "1", при отсутствии сигналов на оставшихся четных и всех нечетных выходах блока 20. При дальнейшем перемещении изображений спектральных линий λ₁ и λ₂ по элементам фотоприемника 15 U₁(λ_i) = 0 и U₃(λ_i) = 0, а U₂(λ_i) ≠ 0 на третьем выходе блока 20 сформирован управляющий сигнал - "1". При этом на других выходах сигналы отсутствуют. Таким образом, при наличии сигнала на любом одном k-входе блока 20 формируется управляющий сигнал с нечетным номером, а при наличии сигналов на двух соседних k- и k + 1-входах - управляющий сигнал с четным номером, соответствующий номерам r-выходом блока 20. При этом управляющие сигналы с четными номерами являются промежуточными между управляющими сигналами с нечетными номерами. Благодаря этому количество корректируемых участков спектра оптического излучения возрастает в два раза. В этом случае блоки 22 - 24 могут отсутствовать.To decrypt the spectrum of photoelectric signals, consisting of two signals of equal amplitudes U _n (λ ₁ ) = U _n (λ ₂ ), and to increase the sections of the spectrum of the adjusted intensity by a factor of r = 2k, the code converter 20 can be made in the form shown in FIG. . 2. here the spectrum of photoelectric signals is formed from two lines j = 2, for example, λ ₁ = 404.7 nm and λ ₂ = 435.8 nm (for a mercury radiation source), equal to the intensity I (λ ₁ ) = I (λ ₂ ) and with a step Δl proportional

nm (since the ratio Δl / Δλ = D, where D is the linear dispersion of the spectral optics of the calibration device over the parts of the spectrum). When the condition Δl / T = 2/3, b ₀ = Δl / 2, b = T / 2 (see Fig. 1), the code converter operates as follows. If there is a signal U ₁ (λ ₁ ) ≠ 0 at the first input of block 20 and there is no signal at the second neighboring input, U ₂ (λ _i ) = 0 at the output of the first logic element 2, and G is logic zero "0". Logic element NOT F inverts “0” to logic “1”. Since the signal “1” is present at all three inputs of the 3I D logic element, a control signal “1” is generated at its output (the first output of block 20), and there are no signals at the other outputs of block 20. If there are signals at adjacent k-outputs (first and second) of unit 20, the output of the first element G is “1”, the output of the first inverter F is “0”, and the outputs of the first and second elements D are “0”. At the second output of block 20, a control signal is generated - “1”, in the absence of signals at the remaining even and all odd outputs of block 20. With further movement of the images of spectral lines λ ₁ and λ ₂ along the elements of the photodetector 15 U ₁ (λ _i ) = 0 and U ₃ (λ _i ) = 0, and U ₂ (λ _i ) ≠ 0 at the third output of block 20, a control signal is generated - "1". However, there are no signals at other outputs. Thus, if there is a signal at any one k-input of block 20, a control signal with an odd number is generated, and if there are signals at two adjacent k- and k + 1 inputs, a control signal with an even number corresponding to numbers is the r-output of block 20 In this case, the control signals with even numbers are intermediate between the control signals with odd numbers. Due to this, the number of corrected sections of the spectrum of optical radiation doubles. In this case, blocks 22-24 may be absent.

Спектр фотоэлектрических сигналов, состоящий из комбинации позиций Δl_j/ (по k-входам блока 20), j-количества и амплитуд U_n(λ₁), соответствующих интенсивности изображений спектральных линий λ_i градуировочного излучения может быть самым разнообразным, поскольку является функцией трех переменных и не ограничивается схемным решением блока 20. преобразователь кодов может быть выполнен с использованием счетчиков, шифраторов - дешифраторов, мультиплексоров - демультиплексоров, и прочих известных элементов [5].The spectrum of photoelectric signals, consisting of a combination of positions Δl _{j /} (at the k-inputs of block 20), j-quantity and amplitudes U _n (λ ₁ ) corresponding to the intensity of the images of the spectral lines λ _{i of the} calibration radiation can be very diverse, since it is a function of three variables and is not limited to the circuit decision of block 20. the code converter can be performed using counters, encoders - decoders, multiplexers - demultiplexers, and other known elements [5].

В предлагаемом устройстве для предотвращения сбоев во время перемещения изображения щели по элементам многоэлементного фотоприемника не требуется введение дополнительной m-элементной фотоприемной линейки, как предложено в прототипе [2]. Для этого достаточно скомбинировать пространственные позиции спектральных линий и их ширину с размерами и периодом расположения элементов фотоприемника 15 так, чтобы фотоэлектрические сигналы не прерывались при перемещении спектральных линий λ_i по элементам многоэлементного фотоприемника. В этом случае блок 19 отсутствует, а количество нормирующих элементов N блока 18 и фотоприемника 15 уменьшено в два раза.In the proposed device to prevent failures during the movement of the image of the gap on the elements of the multi-element photodetector does not require the introduction of an additional m-element photodetector line, as proposed in the prototype [2]. To do this, it is sufficient to combine the spatial positions of the spectral lines and their width with the sizes and the period of arrangement of the elements of the photodetector 15 so that the photoelectric signals are not interrupted when the spectral lines λ _i move along the elements of the multi-element photodetector. In this case, the block 19 is absent, and the number of normalizing elements N of the block 18 and the photodetector 15 is reduced by half.

Таким образом, предлагаемый способ и реализующее его устройство позволяют увеличить точность спектральных измерений в широком спектральном диапазоне. Thus, the proposed method and its implementing device can increase the accuracy of spectral measurements in a wide spectral range.

Источники информации
1. А.с. СССР N 811085, кл. G 01 J 3/12, опубл. 1979.Sources of information
1. A.S. USSR N 811085, class G 01 J 3/12, publ. 1979.

2. А.с. СССР N 1635013 Al, кл. G 01 J 3/12, опубл. 1991 (прототип). 2. A.S. USSR N 1635013 Al, cl. G 01 J 3/12, publ. 1991 (prototype).

3. Спектрограф дифракционный. ДФС-452. Паспорт. Описание и инструкция по эксплуатации (аналог). 3. The diffraction spectrograph. DFS-452. Passport. Description and instruction manual (analog).

4. Пейсахсон И. В. Оптика спектральных приборов. Л.: Машиностроение. 1975. 4. Peysakhson IV. Optics of spectral instruments. L .: Mechanical engineering. 1975.

5. Гальперин М.В. Практическая схемотехника в промышленной автоматике. -М: Энергоатомиздат, 1987 с. 320. 5. Halperin M.V. Practical circuitry in industrial automation. -M: Energoatomizdat, 1987 p. 320.

6. А.с. СССР, N 714339, кл. G 03 B 7/16, опубл. 1980. 6. A.S. USSR, N 714339, cl. G 03 B 7/16, publ. 1980.

7. А.с. СССР, N 1476424, кл. G 03 B 9/00, опубл. 1989. 7. A.S. USSR, N 1476424, cl. G 03 B 9/00, publ. 1989.

Claims

1. The method of calibrating the spectrum of optical radiation, which consists in scanning a multi-element photodetector with a calibration beam, converting the photoelectric signal to a reference wavelength corresponding to a given portion of the spectrum of optical radiation, which corrects the radiation intensity, characterized in that the calibration beam from the line spectrum source is preliminarily decompose along spectral lines, which are synchronously scanned through a multi-element photodetector, and in space vennomu, frequency and amplitude spectra of photoelectric signals form the frame wavelength.

2. A device that implements the method specified in claim 1, which contains an optically coupled radiation flux attenuator, a monochromator equipped with input and output slits, input and output lenses, a dispersing element, and a calibration device for parts of the spectrum of the optical radiation, a photodetector and a recorder, while placed in front of the entrance slit of the monochromator and connected to the voltage generation unit in the device for calibration of parts of the spectrum of the optical radiation, which contains an optically coupled source radiation, an optical system, a mirror associated with the dispersing element, and a multi-element photodetector, each element of which is connected to each input of the normalizing block, each output of which is connected to each input of the position code block, each k-output of which is connected to each key in the voltage generation block and with a second recorder synchronization input, the first input of which is connected to a photodetector, characterized in that an amplitude anal an isator, voltage divider, code switch and code converter, the mirror is made in the form of a reflective diffraction grating, and the radiation source is in the form of a line spectrum source, each k-output of the position code block is connected to each k-input of the code converter and to the amplitude input analyzer, the output of which is connected to the first input of the code switch, the second input of the code switch is connected to a voltage divider that is connected to the voltage generation unit, the output of the code switch is connected to the S-input m transmitter codes, each r-output of which is connected to each input of the r-forming voltages and to a second input DVR synchronization.