RU25598U1 - INSTALLATION FOR DETERMINING THE ELECTROMAGNETIC RADIATION SPECTRUM - Google Patents

INSTALLATION FOR DETERMINING THE ELECTROMAGNETIC RADIATION SPECTRUM Download PDF

Info

Publication number
RU25598U1
RU25598U1 RU2002107548/20U RU2002107548U RU25598U1 RU 25598 U1 RU25598 U1 RU 25598U1 RU 2002107548/20 U RU2002107548/20 U RU 2002107548/20U RU 2002107548 U RU2002107548 U RU 2002107548U RU 25598 U1 RU25598 U1 RU 25598U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
photocell
radiation
voltage
source
spectrum
Prior art date
Application number
RU2002107548/20U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Эдуардович Зевацкий (UA)
Юрий Эдуардович Зевацкий
Д.В. Самойлов (RU)
Д.В. Самойлов
Original Assignee
Юрий Эдуардович Зевацкий
Самойлов Денис Владимирович
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 Юрий Эдуардович Зевацкий, Самойлов Денис Владимирович filed Critical Юрий Эдуардович Зевацкий
Priority to RU2002107548/20U priority Critical patent/RU25598U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU25598U1 publication Critical patent/RU25598U1/en

Links

Landscapes

  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Description

Установка для определения спектра электромагнитного излученияInstallation for determining the spectrum of electromagnetic radiation

Полезная модель относится к спектроскопии и может быть использована для исследования спектрального состава электромагнитных излучений по длинам волн (частотам), нахождения спектральных характеристик излучателей и объектов, взаимодействующих с излучением, а также для спектрального анализаThe utility model relates to spectroscopy and can be used to study the spectral composition of electromagnetic radiation at wavelengths (frequencies), to find the spectral characteristics of emitters and objects interacting with radiation, as well as for spectral analysis

Известен аналог, использующий принцип спектрально-селективной фильтрации. В качестве приемника излучения в нем используется матричный фотоэлемент с внутренним фотоэффектом, а монохроматор представляет собой герметичную камеру, в которой неподвижно закреплено 4 эшелетта. Свет, входящий через входное окно последовательно отражается от них и монохромататизированный свет выходит из выходной щели. Камера соединена с пневматической системой, при помощи которой в ней с высокой точностью и стабильностью создается повышенное или пониженное давление газа. При изменении давления заполняющего камеру газа изменяется его показатель преломления, и создается различное пространственное разделение лучей с разной длиной волны. За счет этого достигается разрешающая до 5-10 Rev. Sci. Instrum. 1990. Vol. 61. №10. P. 2546-2548.A known analogue using the principle of spectrally selective filtering. As a radiation detector, it uses a matrix photocell with an internal photoelectric effect, and the monochromator is a sealed chamber in which 4 echelettes are fixedly mounted. The light entering through the input window is successively reflected from them and monochromatized light exits from the exit slit. The chamber is connected to a pneumatic system, by means of which an increased or reduced gas pressure is created in it with high accuracy and stability. When the pressure of the gas filling the chamber changes, its refractive index changes, and a different spatial separation of the rays with different wavelengths is created. Due to this, a resolution of up to 5-10 Rev. is achieved. Sci. Instrum. 1990. Vol. 61. No. 10. P. 2546-2548.

Недостатками этого прибора являются сложность подержания постоянной геометрии эшелеттов при граничных давлениях, требующего применения специфических материалов, и техническая сложность подержания с высокой точностью давлений в широком диапазоне, требующего применения конструктивно сложного и громоздкого дополнительного оборудования.The disadvantages of this device are the difficulty of maintaining a constant geometry of echelettes at boundary pressures, which requires the use of specific materials, and the technical complexity of holding with high accuracy pressures in a wide range, requiring the use of structurally complex and bulky additional equipment.

Известен прототип, использующий принцип спектрально-селективной фильтрации, построенный по однолучевой схеме и включающий в себя:A known prototype that uses the principle of spectrally selective filtering, built according to a single-beam scheme and includes:

1)Приемник излучения - фотозлеюгронный умножитель (ФЭУ)1) The radiation receiver is a photoelectron multiplier (PMT)

2)Первичный коллиматор - система из плоского, сферического вогнутого и выпуклого цилиндрического зеркал2) Primary collimator - a system of flat, spherical concave and convex cylindrical mirrors

3)Оптический монохроматор - система из кварцевой призмы из двух вогнутых эшелеттов одного плоского и трех вогнутых зеркал.3) Optical monochromator - a system of quartz prism from two concave echelettes of one plane and three concave mirrors.

4)Источники излучения для ультрафиолетовой и видимой области дейтериевая и галогенная лампа соответственно.4) The sources of radiation for the ultraviolet and visible regions are deuterium and halogen lamps, respectively.

5)Источники питания ламп и ФЭУ5) Power sources for lamps and PMTs

6)Измеритель тока ФЭУ - преобразователь тока в напряжение и цифровой вольтметр с точностью 0.00001 В6) PMT current meter - a current-to-voltage converter and a digital voltmeter with an accuracy of 0.00001 V

7)Управляющий ПК7) Control PC

Механизм управления монохроматором представляет собой управляемую с ПК систему из четырех цифро-аналоговых преобразователей, прецизионного сервомотора, двух шаговых двигателей, двух безоткатных шестерней и электронного индикатора положения эшелеттов. К ФЭУ подводится постоянное разгоняющее напряжение (1000 В) от источника, лампы питаются каждая от своего источника. Параллельный световой от источника пучок после коллиматора попадает через диафрагму в монохроматор. Монохроматизированный свет направляется на входную щель, проходит через исследуемый образец и через выходную щель попадает на ФЭУ. Сигнал фототока с ФЭУ преобразуется в напряжение и регистрируется цифровым вольтметром. Измеренное значение передается в ПК для регистрации. Прибор дает спектральное разрешение 0.1 нм при 250 нм. Applied Optics. 1992. Vol. 31. №10. P. 1557-1567.The monochromator control mechanism is a PC-controlled system of four digital-to-analog converters, a precision servo motor, two stepper motors, two recoilless gears and an electronic echelette position indicator. A constant accelerating voltage (1000 V) from the source is supplied to the PMT, each lamp is powered from its source. The beam parallel to the light from the source after the collimator enters the monochromator through the diaphragm. Monochromatized light is directed to the entrance slit, passes through the sample under investigation, and passes through the exit slit to the PMT. The photocurrent signal from the PMT is converted to voltage and recorded by a digital voltmeter. The measured value is transmitted to the PC for registration. The device gives a spectral resolution of 0.1 nm at 250 nm. Applied Optics. 1992. Vol. 31. No. 10. P. 1557-1567.

Недостатками этого прибора является высокие требования к точности изготовления эшелеттов, зеркал, призмы, механизма позиционирования диспергирующего элемента и обусловленная этим сложность конструктивного исполненияThe disadvantages of this device are high requirements for the accuracy of the manufacture of echelettes, mirrors, prisms, the positioning mechanism of the dispersing element and the resulting complexity of the design

Задачей технического решения является разработка компактного и несложного в конструктивном исполнении устройства для определения спектра электромагнитного излучения с высокой разрешающей способностью без использования спектрально-селективной или спектрально-модуляционной фильтрации лазеров с перестраиваемой частотой в качестве монохроматоров и резонансных способов детектирования.The objective of the technical solution is to develop a compact and simple in design device for determining the spectrum of electromagnetic radiation with high resolution without the use of spectrally selective or spectral modulation filtering lasers with tunable frequency as monochromators and resonance detection methods.

Предложена установка для определения спектра электромагнитного излучения, включающая в себя фотоэлемент с внешним фотоэффектом без вторичной электронной эмиссии, два источника излучения непрерывного спектра для ультрафиолетовой и видимой области, прецизионный источник постоянного напряжения с возможностью варьирования напряжения, стабилизированный источник питания постоянного тока, цифровой электрометр с чувствительностью до 10 А, кожух, экранирующий фотоэлемент от внешних электромагнитных помех, первичный коллиматор, создающий параллельный световой пучок, стабилизированный блок питания постоянного тока для источника излучения, персональный компьютер для обработки результатов измерения и управления процессом. При этом положительный полюс источника напряжения присоединен в фотокатоду фотоэлемента, а отрицательный - аноду. Изучаемый образец расположен непосредственно после источника излучения.A setup is proposed for determining the spectrum of electromagnetic radiation, which includes a photocell with an external photoelectric effect without secondary electron emission, two continuous-spectrum radiation sources for the ultraviolet and visible regions, a precision constant voltage source with voltage variation, a stabilized DC power supply, and a digital electrometer with sensitivity up to 10 A, casing shielding the photocell from external electromagnetic interference, primary collimator creating arallelny beam stabilized DC power supply for the radiation source, a personal computer for processing the measurement results and control the process. In this case, the positive pole of the voltage source is connected to the photocathode of the photocell, and the negative pole is connected to the anode. The studied sample is located immediately after the radiation source.

Работа предлагаемой установки основана на следующем принципе:The operation of the proposed installation is based on the following principle:

Увеличение запирающего напряжения ди приводит к уменьшению числа электронов, которые могут покинуть фотокатод в единицу времени (фототок) при постоянном спектре излучения, так как возрастает энергия электрического поля удерживающего их в материале катода. При этом разность сил фототока (А1ф) при текущем (U) следующем (U+AU) значениях напряжения прямо пропорциональна интенсивности излучения в диапазоне частот от v до v+Av. Эта величина отвечает разности интегральных интенсивностей излучения в диапазоне частот от УФ до v и от Уф. до у+Ду, где Уф - частота, соответствующая по формуле (1) значению запирающего напряжения, при котором фотоэмиссия электронов из фотокатода практически невозможна, те есть сила фототока мала настолько, что недоступна для измерения, у - частота соответствующая напряжению U, а АУ - диапазон частот соответствующий шагу изменения напряжения AU. При использовании данного принципа первичные измеряемые и определяемые величины связаны следующими соотношениямиAn increase in the blocking voltage di leads to a decrease in the number of electrons that can leave the photocathode per unit time (photocurrent) with a constant emission spectrum, since the electric field energy of the cathode holding them in the material increases. In this case, the difference in the photocurrent forces (A1f) at the current (U) next (U + AU) voltage values is directly proportional to the radiation intensity in the frequency range from v to v + Av. This value corresponds to the difference in the integrated radiation intensities in the frequency range from UV to v and from UV. to у + Ду, where Уф is the frequency corresponding to the value of the blocking voltage by formula (1) at which photoemission of electrons from the photocathode is practically impossible, that is, the photocurrent strength is so small that it is not available for measurement, у is the frequency corresponding to voltage U, and АУ - the frequency range corresponding to the voltage step AU. When using this principle, the primary measured and determined quantities are related by the following relations

Ьу Авых + и-е,(1)Ly Avikh + uh, (1)

Av / ли е / h(2)Av / Lee e / h (2)

гдеу - частота указанного электромагнитного излучения, Гц,where - the frequency of the specified electromagnetic radiation, Hz,

и - запирающее напряжение, В е - заряд элею-рона, Кл h - постоянная Планка, Дж /Гц АВЫХ - работа выхода электрона из фотокатода, Дж АУ - спектральное разрешение, Гц AU - шаг изменения запирающего напряжения, Вand is the blocking voltage, B e is the charge of the eleron-ron, C h is the Planck constant, J / Hz ABY is the work function of the electron from the photocathode, J AU is the spectral resolution, Hz AU is the step of changing the blocking voltage, V

Схема установки представлена на фиг. 1. Установка включает: 1 - два источника непрерывного спектра, для видимой и ультрафиолетовой области (на фиг. 1 показан только один), 2 - фотоэлемент с внешним фотоэффектом без вторичной эле1сгронной эмиссии, 3 - коллиматор для направления параллельного потока излучения от источника на изучаемый образец, 4 - прецизионный источник постоянного напряжения, с возможностью варьирования напряжения, 5 цифровой элею-рометр, 6 - персональный компьютер для обработки результатов измерения и управления процессом регистрации, 7 - кожух, экранирующий ФЭ, от внешних электромагнитных помех, 8 - стабилизированный блок питания постоянного тока для источника излучения.The installation diagram is shown in FIG. 1. Installation includes: 1 - two sources of a continuous spectrum, for the visible and ultraviolet regions (only one is shown in Fig. 1), 2 - a photocell with an external photoelectric effect without secondary electron emission, 3 - a collimator for directing a parallel radiation flux from the source to the studied sample, 4 - a precision source of constant voltage, with the possibility of voltage variation, 5 digital elerometer, 6 - a personal computer for processing measurement results and control the registration process, 7 - casing shielding PV, from internal current electromagnetic interference, 8 - stabilized DC power supply for the radiation source.

Предлагаемая установка функционирует следующим образом: Расходящийся свет от источника излучения (1) преобразуется первичным коллиматором (3) в параллельный световой пучок и направляется на исследуемый образец. Прошедшая часть света с изучаемым спектром попадает на фотоэлемент (2) с внешним фотоэффектом. К выводам фотоэлемента от прецизионного источника постоянного напряжения прикладывается запирающее напряжение (U) от источника постоянного напряжения (4), которое изменяется во времени с постоянным или линейно возрастающим шагом. При этом в цепи фотоэлемента возникает фототок (1ф), монотонно убывающий с ростом напряжения. Ток измеряется цифровым электрометром (5) и результаты измерения передаются в ПК (6) для обработки. В результате на ПК регистрируется рабочая вольтамперная характеристика (ВАХ) фотоэлемента. При отсутствии изучаемого образца, свет попадает непосредственно на фотоэлемент и регистрируется контрольная ВАХ. Вычитанием из рабочей ВАХ контрольной, получается коррею ированная ВАХ, соответствующая собственно исследуемому спектру и исключаются спектральные хара1сгеристики фотоэлемента, источникаThe proposed installation operates as follows: Diverging light from a radiation source (1) is converted by a primary collimator (3) into a parallel light beam and sent to the sample under study. The transmitted part of the world with the spectrum under study falls on the photocell (2) with an external photoelectric effect. A locking voltage (U) from a constant voltage source (4) is applied to the conclusions of the photocell from a precision constant voltage source, which varies in time with a constant or linearly increasing step. In this case, a photocurrent (1ph) arises in the photocell circuit, which monotonically decreases with increasing voltage. The current is measured by a digital electrometer (5) and the measurement results are transmitted to a PC (6) for processing. As a result, a working current-voltage characteristic (CVC) of the photocell is recorded on a PC. In the absence of the studied sample, the light enters directly onto the photocell and the control I – V characteristic is recorded. Subtraction from the working I – V characteristic of the control results in a corrected I – V characteristic corresponding to the spectrum under study and excludes spectral characteristics of the photocell and source

излучения и постоянные составляющие помех установки. По корректированной ВАХ, вычисляется дифференциальная ВАХ (зависимость А1ф/Аи от U), по которой восстанавливается исследуемый спектр падающего на фотокатод излучения.radiation and permanent components of the installation interference. Using the corrected CVC, the differential CVC is calculated (the dependence of A1ph / Au on U), from which the investigated spectrum of the radiation incident on the photocathode is reconstructed.

Благодаря применению указанного принципа и исключению из схемы оптико-механического монохроматора значительно упрощается конструктивное исполнение, сокращаются габариты и повышается спектральное разрешение установки, по сравнению с прототипом. Для предлагаемой установки, как следует из формулы (2) спектральное разрешение (Av) определяется только шагом изменения запирающего напряжения AU. Так, при AU равном 1 мкВ спектральное разрешение установки составляет 240 Мгц, а разрешающая способность 4.4-10.Thanks to the application of this principle and the exclusion of the optical-mechanical monochromator from the circuit, the design is greatly simplified, the dimensions are reduced and the spectral resolution of the installation is increased, compared with the prototype. For the proposed installation, as follows from formula (2), the spectral resolution (Av) is determined only by the step of changing the blocking voltage AU. So, at AU equal to 1 μV, the spectral resolution of the setup is 240 MHz, and the resolution is 4.4-10.

Claims (1)

Установка для определения спектра электромагнитного излучения, включающая в себя фотоэлемент, два источника излучения непрерывного спектра для ультрафиолетовой и видимой области, прецизионный источник постоянного напряжения, стабилизированный блок питания постоянного тока для источника излучения, прецизионный измеритель постоянного тока, кожух, экранирующий фотоэлемент от внешних электромагнитных помех, первичный коллиматор, создающий параллельный световой пучок, персональный компьютер для обработки результатов измерения и управления процессом, отличающаяся тем, что использован фотоэлемент с внешним фотоэффектом без вторичной электронной эмиссии, изучаемый образец расположен непосредственно после источника излучения, в качестве источника напряжения использован прибор с возможностью варьирования напряжения, при этом положительный полюс источника напряжения присоединен к фотокатоду фотоэлемента, а отрицательный - к аноду, в качестве измерителя постоянного тока использован цифровой электрометр с чувствительностью до 10-16А.
Figure 00000001
Installation for determining the spectrum of electromagnetic radiation, including a photocell, two continuous-spectrum radiation sources for the ultraviolet and visible regions, a precision constant voltage source, a stabilized DC power supply for the radiation source, a precision direct current meter, a casing that shields the photocell from external electromagnetic interference , a primary collimator creating a parallel light beam, a personal computer for processing measurement results and control process, characterized in that a photocell with an external photoelectric effect without secondary electron emission was used, the sample under study was located immediately after the radiation source, a voltage-varying device was used as a voltage source, while the positive pole of the voltage source was connected to the photocell cathode, and the negative to the anode, a digital electrometer with a sensitivity of up to 10-16 A. was used as a direct current meter.
Figure 00000001
RU2002107548/20U 2002-03-21 2002-03-21 INSTALLATION FOR DETERMINING THE ELECTROMAGNETIC RADIATION SPECTRUM RU25598U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002107548/20U RU25598U1 (en) 2002-03-21 2002-03-21 INSTALLATION FOR DETERMINING THE ELECTROMAGNETIC RADIATION SPECTRUM

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002107548/20U RU25598U1 (en) 2002-03-21 2002-03-21 INSTALLATION FOR DETERMINING THE ELECTROMAGNETIC RADIATION SPECTRUM

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU25598U1 true RU25598U1 (en) 2002-10-10

Family

ID=38108051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002107548/20U RU25598U1 (en) 2002-03-21 2002-03-21 INSTALLATION FOR DETERMINING THE ELECTROMAGNETIC RADIATION SPECTRUM

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU25598U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU207285U1 (en) * 2021-03-03 2021-10-21 Общество с ограниченной ответственностью "Радиоэлектронные механико-оптические системы" DEVICE FOR REGISTRATION OF SPARKS, FIRE AND RADIATION POLLUTION
  • 2002

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU207285U1 (en) * 2021-03-03 2021-10-21 Общество с ограниченной ответственностью "Радиоэлектронные механико-оптические системы" DEVICE FOR REGISTRATION OF SPARKS, FIRE AND RADIATION POLLUTION

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Broekaert Analytical atomic spectrometry with flames and plasmas
Busch et al. Multielement detection systems for spectrochemical analysis
Corrigan et al. Excitation and dissociation of hydrogen by an electron swarm
Poletto et al. High-order laser harmonics detection in the EUV and soft x-ray spectral regions
Becker-Ross et al. Continuum source atomic absorption spectrometry and detector technology: A historical perspective
Wampler Instrumentation: seeing the light and measuring it
Radziuk et al. Spectrometer system for simultaneous multi-element electrothermal atomic absorption spectrometry using line sources and Zeeman-effect background correction
RU25598U1 (en) INSTALLATION FOR DETERMINING THE ELECTROMAGNETIC RADIATION SPECTRUM
CN102507517B (en) Photon counting full-spectrum direct reading fluorescence spectrometer
Yen et al. Measurements of phosphor properties
Mullman et al. Absolute transition probabilities for the a6D y6P° multiplet (# 8) of Fe II
Howell et al. Evaluation of silicon vidicon detector sensitivity for atomic spectrometry applications
Parsons et al. Fundamental data to be obtained with the Los Alamos Fourier transform spectrometer
JPH05172638A (en) Photo array sensor and image intensifier for spectral analyzer
CN211627373U (en) Atomic fluorescence spectrometer with automatic light source drift correction function
Busch et al. Multielement flame spectroscopy
Landa et al. Corrected and automated spectrophotofluorimeter employing a pyroelectric detector for correction
Adler et al. Fabry-Perot spectroscopy of a visible magnetic dipole transition in Ba34+
Melhuish et al. Double‐Beam Spectrofluorimeter
RU2204811C1 (en) Method establishing spectrum of electromagnetic radiation
Poletto et al. Optical performance and characterization of an EUV and soft x-ray test facility
JPH06201464A (en) Wide-band radiometer
Roffi Optical monitoring techniques
Rothwell Jr et al. A direct reading polychromator for real time diagnostics of HID lamps
Lawler et al. VUV f-values of astrophysical interest from high sensitivity absorption spectroscopy on atomic ions

Legal Events

Date Code Title Description
ND1K Extending utility model patent duration