SU789688A1 - Фурье-спектрометр с периодическим сканированием - Google Patents

Description

Изобретение относится к оптико-интерференционньил спектральным приборам.

Известен Фурье-спектрометр, содержащий измерительный интерферометр с двумя каналами излучения, регистриру- 5 ющий симметричную интерферограмму tljНаиболее близким по технической сущности к предлагаемому является Фурье-спектрометр, содержащий интерферометр, измерительный канал, каналы ·’ монохроматического и немонохроматического излучения с источниками и приемно-усилительными трактами, подключенными к устройству управления, общим подвижным зеркалом и неподвиж- 1J ным зеркалом канала немонохроматического излучения, плоскость которого смещена параллельно относительно плоскости неподвижного зеркала измерительного канала. В этом спектрометре 2< регистрируется ассиметричная интерферограмма £2} .

Недостатком данного устройства является пониженная производительность 2! работы спектрометра, возникающая в процессе измерений из-за потерь времени, обусловленных апериодическим режимом сканирования, при котором регистрация интерферограмм осуществля-3 ется только в одном направлении сканирования.

Цель изобретения - повышение точ ности.

Эта цель достигается тем, что в устройство введен второй канал немонохроматического излучения с неподвижным зеркалом, источником излучения, приемно-усилительным трактом, неподвижное зеркало второго канала немонохроматического излучения установлено на общем основании с неподвижным зеркалом измерительного канала, его отражательная поверхность смещена парал -*· лельно отражательной поверхности неподвижного зеркала измерительного канала в направлении, противоположном смещению зеркала первого канала немонохроматического излучения.

На фиг. 1 показана структурная схема Фурье-спектрометра с периодическим сканированием; на фиг. 2 - интерферограммы и выходные сигналы.

Фурье-спектрометр содержит интер- ® ферометр 1, например интерферометр МайкеЛьсона, подвижное зеркало 2, неподвижное зеркало 3 и светоделитель 4. Неподвижное зеркало состоит из трех частей - зеркала 5 измерительного канала, зеркала 6 первого канала немоно3 'хроматического излучения и зеркала 7 (второго канала немонохроматического излучения. Отражательная поверхность зеркала 6 смещена относительно поверхности зеркала кайала измерения также, как поверхность зеркала 7, на такую же длину, но в противоположную сторону. Подвижное зеркало 2 соединено с приводом 8. Энергия'излучения четырех источников всех каналов преобразуется приемно-усилительными трактами'9-12. Усилительный тракт 9 первого канала немонохроматического излучения и. тракт 12 второго канала немонохроматического излечения соединены с пороговыми устройствами 13 и 14, вторые входы которых соединены с приводом 8, а выходы - с устройством 15 управления, к которому подключен также усилительный тракт 11 монохроматического излучения. Тракт 10 измерительного канала подключен к вычислительному устройству 16, к которому подключено устройство 15 управления. На фиг. 2 показаны интерферограмм измерительного канала (а), монохроматического канала (S), первого канала немонохроматического излучения CS), выходные импульсы первого канала немонохроматического излучения (Ъ), интерферограммы второго канала немонохроматического излучения О), выходные импульсы второго канала немонохроматического излучения (е).

Фурье-спектрометр с периодическим сканированием работает следующим образом.

Исследуемое излучение поступает в интерферометр 1, в котором оно модулируется при сканировании по разности хода посредством перемещения подвижного зеркала 2. Перемещение осуществляется с постоянной скоростью ли- 40 нейным приводом 8 таким образом, что начало перемещения лишь на доли мм опережает нулевую разность хода интерферометра. Поэтому главный пик интерферограммы оказывается в начале ска- 45 нирования. В результате приемно-усилительным трактом 10 измерительного канала вырабатывается асимметричная интерферограмма (фиг. 2а). При достижении конца сканирования зеркало с jq той же скоростью перемещается в обратном направлении, сканируя излучение так же, как в прямом направлении. Так реализуется периодический режим сканирования излучения. При этом главный _ пик интерферограммы оказывается в конце сканирования. Одновременно с исследуемым излучением в интерферометр 1 поступают излучения источников трех контрольных каналов, которые приемноусилительными трактами 9-12 преобраэу-60 ются в соответствующие интерферограммы (фиг. 2а,Ь ). Трактом 11 канала монохроматического излучения вырабатывается интерферограмма (фиг. 2δ) излучения монохроматического источни- 65 ка в форме синусоиды с одинаковыми параметрами в прямом и обратном направлении сканирования, по которой в вычислительным устройстве 16 осуществляется дискретизация интерферограмм _ исследуемого излучения с последующим ^э их суммированием и преобразованием в спектр. Привязка интерферограмм, необходимая для их суммирования, осуществляется с помощью интерферограмм . Ъ и9 (фиг. 2) излучения немонохроматических источников, вырабатываемых в начале прямого и обратного направлений. Положения интерферограмм первого и второго каналов немонохроматического излучения- определяются положением 15 неподвижных Зеркал 6 и 7 интерферометра, отражательные поверхности.которых смещены в противоположные стороны от. носительно отражательной поверхности измерительного канала на разные рас20 стояния от нее. Интерферограммы первого и второго каналов немонохроматического излучения возникают на выходе приемно-усилительных трактов 9 и 12 в форме главного пика и ряда второстеje пенных, а затем с помощью пороговых устройств 13 и 14 преобразуются в кратковременный импульс (фиг. 2Ъ, в ).· Пороговые устройства содержат симметричный триггер с двумя устойчивыми состояниями, в одно из которых он приводится передним фронтом главного пика интерферограммы. Одновременно происходит устранение вторых интерферограмм каналов немонохроматического излучения, поступающих на эти же вхо35 д_{Ы и} не вызывающих изменения состояния триггера. Возвращение триггера в исходное состояние осуществляется по команде с привода 8, поступающей на вторые входы устройств 13,и 14 в моменты изменения направления сканирования. Последующая электронная обработка предусматривает выработку кратковременных однополярных импульсов в точках привязки интерферограмм по разности хода, поступающих в устройство 15 управления, в котором начинается пропускание сигнала с канала монохроматического излучения в вычислительное устройство 16 для дискретизации и суммирования интерферограмм с последующим преобразованием накопленной информации в спектр.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к оптико-интерференционньм спектргшьным приборам Известен Фурье-спектрометр, содержащий измерительный интерферсадетр с двум  каналами излучени , регистрирующий симметричную интерферограл лу Ц. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  Фурье-спектрометр , содержащий интерферометр , измерительный канал, кангшы монохроматического и немонохроматического излучени  с источниками и приемно-усилительными трактами, подключенными к устройству управлени , общим подвижным зеркалом и неподвижным зеркалом канала немонохроматического излучени , плоскость которого смещена параллельно относительно плоскости неподвижного зеркала измерительного канала. Б этом спектрометре регистрируетс  ассиметрична  интерферо грамма ,2 . Недостатком данного устройства  вл етс  пониженна  производительность работы спектрометра, возникающа  в процессе измерений из-за потерь времени , обусловленных апериодическим режимом сканировани , при котором регистраци  интерферограмм осуществл  етс  только в одном направлении сканировани . Цель изобретени  - повышение точ ности . Эта цель достигаетс  тем, что в устройство введен второй канал немонохроматического излучени  с неподвижным зеркалом, источником излучени , привмно-усилительным трактсм, неподвижное зеркало второго канала немонохроматического излучени  установлено на общем основании с неподвижным зеркалом измерительного канала, его отражательна  поверхность смещена парал -/ лельно отражательной поверхности неподвижного зеркала измерительного канала в направлении, противоположном смещению зеркала первого канала нвмонохроматического излучени . На фиг. 1 показана структурна  схема Фурье-спектрометра с периодическим сканированием; на фиг. 2 - интерферограммы и выходные сигналы. Фурье-спектрометр содержит интврферометр 1, например интерферометр МайкеЛьсона, подвижное зеркало 2, неподвижное зеркгшо 3 и светоделитель 4. Неподвижное зеркало состоит из трех частей - зеркала 5 измерительного канала , зеркала 6 первого канала немоно хроматического излучени  и зеркала 7 Второго канала немонохроматического излучени . Отражательна  поверхность зеркала 6 смещена относительно поверх ности зеркала канала измерени  также, как поверхность зеркала 7, на такую же длину, но в противоположную сторону . Подвижное зеркало 2 соединено с приводом 8. Энерги излучени  четырех источников всех каналов преобразуетс  приемно-усилительными трактами 9-12. Усилительный тракт 9 первого канала немонохроматического излучени  и. тракт 12 второго канала немонохроматического изл чени  соединены с пороговыми устройствами 13 и 14, вторые входы которых соединены с приводом 8, а выходы - с устройством 15 управлени , к которому подключен также усилительный тракт 11 монохроматического излучени . Тракт 10 измерительного канала подключен к вычислительному устройству 1ё, к которому подключено устройство 15 управлени . На фиг. 2 показаны интерферограмлм измерительного канала (а), монохроматического каната (о), первого канала немонохроматического излучени  (б) , выходные И2ипульсы первого канала немонохроматического излучени  (Ъ), интерферограммы второго канала немонохроматического излучени  (9), выходные иМпульсы второго канала немонохроматического излучени  (е). Фурье-спектрометр с периодическим сканированием работает следующим образом . Исследуемое излучение поступает в интерферометр 1, в котором оно модулируетс  при сканировании по разности хода посредством перемещени  подвижного зеркала 2. Перемещение осуще ствл етс  с посто нной скоростью линейнь1М приводом 8 таким образом, что начало перемещени  лишь на доли мм опережает нулевую разность хода инте ферометра. Поэтому главный пик интер ферограммы оказываетс  в начале сканировани . В результате приемно-усилительным трактом 10 измерительного канала вырабатываетс  асимметрична  интерферограмма (фиг. 2а). При дости жении конца сканировани  зеркало с той же скоростью перемещаетс  в обра ном направлении, сканиру  излучение так же, как в пр мом направлении. Та реализуетс  периодический режим сканировани  излучени . При этом главны лик интерферограммы оказываетс  в конце сканировани . Одновременно с исследуемым излучением в интерфероме 1 поступают излучени  источников тре контрольных каналов, которые приемно усилительными трактами 9-12 преобраз ютс  в соответствующие интерферограм мы (фиг. 2с1,Ь ,Ъ ) . Трактом 11 канал монохроматического излучени  вырабатываетс  интерферограмма (фиг. 25) излучени  монохроматического источни а в форме синусоиды с одинаковыми араметрами в пр мом и обратном наравлении сканировани , по которой в ычислительным устройстве 16 осуществл етс  дискретизаци  интерферограмм сследуемого излучени  с последующим х суммированием и преобразованием в спектр. Прив зка интерферограмм, небходима  дл  их суммировани , осуествл етс  с помощью интерферограмм Ъ и 9 (фиг. 2) излучени  немонохроматических источников, вырабатываемых в начале пр мого и обратного направлений . Положени  интерферограмм первого и второго каналов немонохроматического излучени  определ ютс  положением неподвижных йеркал 6 и 7 интерферометра , отражате ьные поверхности, которых смещены в противоположные стороны относительно отражательной поверхности измерительного канала на разные рассто ни  от нее. Интерферограммы первого и второго каналов немонохроматического излучени  возникают на выходе приемно-усилительных трактов 9 и 12 в форме главного пика и р да второстепенных , а затем с помощью пороговых устройств 13 и 14 преобразуютс  в кратковременный импульс (фиг. 2,6 ). Пороговые устройства содержат симметричный триггер с двум  устойчивыми состо ни ми, в одно из которых он приводитс  передним фронтом главного пика интерферограммы. Одновременно происходит устранение вторых интерферограмм каналов немонохроматического излучени , поступающих на эти же входы и не вызывающих изменени  состо ни  триггера. Возвращение триггера в исходное состо ние осуществл етс  по команде с привода 8, поступающей на вторые входы устройств 13, и 14 в моменты изменени  направлени  сканировани . Последующа  электронна  обработка предусматривает выработку кратковременных однопол рных импульсов в точках прив зки интерферогрс1мм по разности хода, поступающих в устройство 15 управлени , в котором начинаетс  пропускание сигнала с канала монохроматического излучени  в вычислительное устройство 16 дл  дискретизации и суммировани  интерферограмм с последующим преобразованием накопленной информации в спектр. .Формула изобретени  Фурье-спектрометр с периодическим сканированием, содержащий интерферометр , измерительный канал с неподвижным зеркалом, каналы монохроматического и немонохроматического излучени  с источниками и приемно-усилительными трактами, подключенными к устройству управлени , общим подвижным зеркалом с приводом и неподвижным зеркалом канала немонохроматического излучени , отражательна  поверхность которого смещена параллельно относительно- поверхности неподвижного зеркала измерительного канала, отличающийс  тем, что, с целью повышени точности, он содержит второй канал не монохроматического излучени  с неподвижным зеркалом, источником излучени  и привмно-усилительным трактом, причем неподвижное зеркало второго канала немонохроматического излучени  ус .тановлено на общем основании с неподвижным зеркалом измерительного канала его отражательна  поверхность смещена параллельно отражательной поверхности неподвижного зеркала измерительного канала в направлении, противоположном смещению зеркала первого канала немонохроматического излучени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Тар. СГ .АррЕ Phys, 1975, 14, Suppl 1, с. 71-76.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 518643, кл. G 01Т 3/26, опублик. 1976.