SU947651A1 - Спектрофотометр - Google Patents

Спектрофотометр Download PDF

Info

Publication number
SU947651A1
SU947651A1 SU802870951A SU2870951A SU947651A1 SU 947651 A1 SU947651 A1 SU 947651A1 SU 802870951 A SU802870951 A SU 802870951A SU 2870951 A SU2870951 A SU 2870951A SU 947651 A1 SU947651 A1 SU 947651A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
signals
spectral
signal
measurement
sample
Prior art date
Application number
SU802870951A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Федорович Борнгардт
Евгений Андреевич Виноградов
Герман Николаевич Жижин
Игорь Алексеевич Иванов
Олег Анатольевич Любезников
Михаил Дмитриевич Шутов
Original Assignee
Ордена Трудового Красного Знамени Специальное Конструкторское Бюро Аналитического Приборостроения Научно-Технического Объединения Ан Ссср
Институт Спектроскопии Ан Ссср
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 Ордена Трудового Красного Знамени Специальное Конструкторское Бюро Аналитического Приборостроения Научно-Технического Объединения Ан Ссср, Институт Спектроскопии Ан Ссср filed Critical Ордена Трудового Красного Знамени Специальное Конструкторское Бюро Аналитического Приборостроения Научно-Технического Объединения Ан Ссср
Priority to SU802870951A priority Critical patent/SU947651A1/ru
Priority to DD22710981A priority patent/DD160842A3/xx
Priority to DE19813103971 priority patent/DE3103971A1/de
Priority to JP1510381A priority patent/JPS56153243A/ja
Application granted granted Critical
Publication of SU947651A1 publication Critical patent/SU947651A1/ru

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J3/42Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Description

Изобретение относитс  к спектральному приборостроению, в частности к системам, обеспечивающим точ ное измерение спектральных интенсивностей и математическую обработку спектров, и может быть использовано при разработке спектральной аппаратуры и дл  улучшени  характеристик дей ствующих приборов и, в первую очередь дл  повышени  точности количественно го анализа химических соединений в ши , роком температурном интервале, дл  ис пытани  материалов, предназначенных дл  элементов интегральной оптики, дл  специальных материалов высокой прозрачности в инфракрасном диапазоне , где требуетс  точность измерени  пр. пропусканиюvO , 01% . Известны два типа инфракрасных спектральных приборов: спектрометры и спектрофотометры. Они состо т из последовательно соединенных блоков и точника излучени , кюветного отделени  (одноканального в спектрометрах и двухканального в спектрофотометрах с модул торами светового потока (в спектрометре один модул тор, а в спектрофотометре два), монохроматора приемно-усилительной системы, синхро интеграторов (фильтного детектора, ров верхних частот), усилител  посто нного , тока и графопостроител , В спектрофотометрах используетс  два оптических канала, в один из которых устанавливают образец, а в другой эталон . Система регистрации спектров, пропорциональна отношению интенсивностей сигналов двух каналов. Однако во всех известных спектрофотометрах переключение светового потока от источника излучени  из одного канала в другой и последующее смешение, потоков осуществл етс  двум  оптическими модул торами . При этом второй модул тор ( модул тор смешени ) модулирует и собственное тепловое излучение образца ( ei 1), которое дл  нагретых или охлажденных образцов может быть сравнимо с..интенсивностью светового потока от источника. Это приводит в по влению большой ошибки в измерении оптических констант образцов. Известные схемы вычитани  модулированногф собственного теплового излучени  фбразцов Cl3 предъ вл ют очень жесткие требовани  к приемникам излучени  И полностью не исключают ошибку измерени , особенно при высоких оптических плотност х образцов, наход щихс  при высоких или низких температурах . Кроме того, известные схемы вычитани  этой ошибки ухудшают энергетические характеристики прибора в 2 раза. Наиболее близким техническим реше нием к предлагаемому  вл етс  спектральный прибор, содержащий однолучевой спектрометр, состо щий из последовательно соединенных блоков источника излучени , модул тора светового I потока, кюветного отделени  с механиэмгили ввода в оптический пучок образца и эталона, моночроматора, приемно-усилительной системы, синхронно го детектора, и регистрирующее устройство , состо щее из св занных; cor ласующего усилител - и графопостроите л  25. К недостаткам можно отнести низкую точность измерений спектральных характеристик объектов и длительность измерительного процесса. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений спектральных характеристик исследуемых объектов в широком температурном интернале .с высоким спектральным разрешением и сокращение времени регистрации спектров. Поставленна  цель достигаетс  тем что в спектрофотометр, содержащий однолучевой спектрометр, состо щий из последовательно соединенных блоко источника излучени , модул тора светового потока, кюветного отделени , монохроматора, приемно-усилител ной систег и, синхронного детектора, и регистрирующее устройство, содержа щее графопостроитель, св занный с согласующим усилителем, введены в , кюветное отделение механизмы переклю чени  в режим измерени  сигналов обра ца, эталона и фона, а в регистрирующее устройство введены измерительный прибор амплитуд сигналов и их средне квадратичного шума, содержащий в себе средства статистической математической обработки сигналов и средства дискретизации шага развертки спектро блок формировани  управл ющих импуль сов, блок управлени  шаговой разверт кой спектров и блок управлени  механизмами переключени  сигналов в режи измерени , средства отображени  и протоколировани  спектральной информации , при этом выход синхронного Де тектора соеди-нен с входом измеритель ного прибора амплитуд сигналов и их шума, выходы которого соединены двухсторонними св з ми с блоками формиро вани  управл к цих импульсов, управле ни  Механизмами шаговой развертки спектров и средствами отображени  спектральной информации, блок формиро вани  управл ющих импульсов, кроме того, соединен двухсторонними св з мч с механизмами переключени  сигналов в режим измерени , а блок управлени  механизмами шаговой развертки спектров - с монохроматором. На чертеже представлена функциональна  схема предлагаемого спектрофотометра . Спектрофотометр включает последовательно соединенные блок 1 источника инфракрасного излучени  оптический модул тор 2, кюветное отделение 3 с механизмами переключени  в режим измерени  сигналов образца, эталона и фона , монохроматор 4, детектор 5 инфракрасного и.злучени , услитель б и синхронный детектор 7. Синхронный детектор 7 соединен с модул тором 2 и с измерительным прибором амплитуд сигналов , и среднеквадратичных шумов сигналов , состо щим, в частности, из аналогоцифрового преобразовател  8, арифметического устройства 9 и блоков оперативной пам ти 10 и долговременной пам ти 11. Арифметическое устройство 9 измерительного прибора амплитуд сигналов и их шумов соединено с устройством 12 формировани  управл ющих импульсов и команд и устройством 13 согласовани : и отображени  спектральной информации и режимов работы спект рометра. Устройство 12 формировани  управл ющих импульсов и команд соединено с блоком 14. управлени  механизмами шаговой развертки спектра и блоком 15 управлени  ме- ханизмами переключени  в режим измерени  сигналов образца, эталона и фона. Устройство 13 согласовани  и отображени  соединено с цифро-печатающей машиной (телетайпом) 16 ,ленточныгл перфо аг: тором 17, графопостроителем 18, осциллографом 19 и цифровым табло 20. Спектрофотометр работает следующим образом. С телетайпа 16 ввод тс  начальные данные - начальна  и конечна  длина волны (или волновые числа), спектральна  ширина щелей монохроматора, нужное отношение сигнал-шум и величина Дискретизации (по длинам волн, волновым числам или градиенту спектральных интенсивностей) шага развертки спект ра. По сигналу Пуск в монохроматоре автоматически устанавливаютс  необходимые дифракционна  решетка, фильтры, начальна  длина волны и геометрическа  ширина щелей. В кюветном отделе ии 3 устанавливаетс  в режим измереш  элемент, предназначенный дл  измерени  сигнала фона, и осуществл етс  определение нул  отсчета спектрофотометра дл  данного процесса изме рений (пропускание, отргикение, излучение ) путем многократного измере-. ни  ё1мплитуды сигнала вместе с его шумом аналого-цифровым преобразователем 8. Измеренные мгновенные значе|Ни  сигналов поступают в арифметическое устройство 9, в котором по программам , заложенным в долговременную пам ть 11, осуществл етс  измерение текущих средних значений сигналов и их среднеквадратичного шума По достижению заданного отношени  среднего значени  интенсивности сиг нала к его среднеквадратичному отклонению , т.е. заданному отношению сигнал-шум, арифметическое устройство передает измеренное и усреднен ное, значение сигнала фона 3 в блок 10 оперативной пам ти и дает команду в устройство 12 формировани  управл ющих импульсов, которое формирует серию импульсов на блок 15 управлени , и кюветное отделение переключаетс  на режим измерени  си налов образца, о чем оно оповещает через устройство 12 формировани .уп равл ющих импульсов и команд измерительный прибор (блоки 8-11). По этому сигналу оповещени  вновь осуществл етс  многократное измерение амплитуды сигнала вместе с его шумом измерительным прибором, измерение текущих среднего, среднеквадратичного отклонени  этого среднего и их отношени . По достижению заданного отношени  сигнал-шум в блоке 10 оперативной пам ти запоминаетс  величина сигнала образца 3 и даетс  команда на переключение в режим измерени  сигнала эталона. По выполнению этой команды и получению сигнала о готовности измерительный прибор вновь осуществл ет измерение с накоплением и усреднением до заданного отношени  сигнал-шум сигнала , эталона Л(| . По достижению заданного отношени  сигнал-шум дл  Drt осуществл етс  вычисление величины т. 0. дающей искомое значение коэффициента пропускани  (отражени , излучени ) образца на данной длине волны Ц и это значение Т (А,,) запомина етс  в блоке 10 оперативной пам ти. После вычислени  даетс  команда установить следующую длину волны ( волновое число). Устройство 12 форм ровани  управл ющих импульсов и команд и блок 14 управлени  механизмами шаговой развертки спектра с помо щью блоков 9-11 осуществл ют поворот дифракционной решетки на нужный угол смену фильтров и коррекцию геометри ческой ширины щелей монохроматора. Затем таким же образом осуществл етс измерение сигналов 3,3 и 3«j с на коплением и усреднением до заданного отношени  сигнал-шум и вычисление Т(Л() и переход к следующей дли не волны и т.д. Все эти процедуры повтор ютс  до тех пор, пока в oneративную пам ть регистратора 10 не будет записана Т(Д конечна ). При этом переход от одной фиксированной длины волны к другой фиксированной длине волны осуществл етс  на максимально возможной скорости дл  электромеханического узла,развертки спектра . Таким образом, достигаетс  наперед заданна  точность измерени  всех сигналов и независимо от начальных параметров сигналов (отношени  ,ПИгналшум ). При этом исчезают непроизводительные затраты времени на накопление и усреднение больишх сигналов. В прототипе и всех известных спектрометрах врем  измерени  сигналов образца и эташона (канала образца и канала сравнени ) одинаковое и задаетс  заранее. По достижению заданной конечной длины волны при измерени х Т(Л ) по желанию оператора можно вывести на люббе из устройств отображени  (блоки 16-20) следующие функции спектра: т(Х)(М;-5 , - и т.д., вычисленных из Т( Л ) по программам , заложенным в блоке 11 долговременной пам ти или введенным в блок 10 оперативной пам ти. Кроме. того, можно .провести дополнительное увеличение отношени  сигнал-шум спектра , производ  многократное полиноминальное сглаживание по методу наименьших квадратов. Таким образом, однолучевой спектрометр превращаетс  в спектрофотометр , собира  в себе достоинства (и исключа  недостатки) однолучевого и двухлучевого спектральных приборов одновременно. Спектрофотометр: позвол ет осуществл ть регистрацию спектра с высокой , наперед заданной точностью (фотометрической воспроизводимостью) спектральных интенсивностей, незави-i симо от уровн  сигнала и температуры образца, а также существенно повысить разрешающую способность спектрометра , так как она перестает определ тьс  энергетическими характеристиками прибора. Кроме того, существенно сокращаетс  врем  записи спектров-за счет быстрого проскакивани  от одной дли- ны волны до другой и за счет того, что врем  накоплени  интенсивных сигналов меньше, чем слабых при накоплении и усреднении до заданного отноше- ни  сигнал-шум. Возможность проведени  вторичной математической обработки спектров сокращает в сотни раз затраты времени на такую обработку, про водившуюс  раньше вручную или на внешних вычислительных устройствах.

Claims (2)

1.Виноградов Е.А, и др. Автоматизаци  измерений ИКУ-спектров по точкам ,- Труды 16-й научной конференции МФТИ. М., но брь 1971, с. 1.
2.Водопь нов Л.К, и др. Автоматизаци  измерени  по точкам в ИК-области спектра., 1973, № 1, с. 206.
SU802870951A 1980-02-05 1980-02-05 Спектрофотометр SU947651A1 (ru)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802870951A SU947651A1 (ru) 1980-02-05 1980-02-05 Спектрофотометр
DD22710981A DD160842A3 (de) 1980-02-05 1981-01-16 Spektralfotometer
DE19813103971 DE3103971A1 (de) 1980-02-05 1981-02-05 Messeinrichtung fuer spektrallinien von proben
JP1510381A JPS56153243A (en) 1980-02-05 1981-02-05 Apparatus for measuring spectral characteristics of sample

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802870951A SU947651A1 (ru) 1980-02-05 1980-02-05 Спектрофотометр

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU947651A1 true SU947651A1 (ru) 1982-07-30

Family

ID=20872803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802870951A SU947651A1 (ru) 1980-02-05 1980-02-05 Спектрофотометр

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JPS56153243A (ru)
DD (1) DD160842A3 (ru)
DE (1) DE3103971A1 (ru)
SU (1) SU947651A1 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19528855A1 (de) * 1995-08-05 1997-02-06 Leybold Ag Verfahren und Vorrichtung zur spektralen Remissions- und Transmissionsmessung
CN106908390B (zh) * 2015-12-23 2019-11-19 高准精密工业股份有限公司 光学装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2675734A (en) * 1954-04-20 Spectrochemical analysis system
DE2353664A1 (de) * 1973-10-26 1975-05-07 Bodenseewerk Perkin Elmer Co Integrierende signalverarbeitungsschaltung
DE2839949A1 (de) * 1978-09-14 1980-03-27 Zeiss Carl Fa Verfahren zum erfassen aufeinanderfolgender messwerte einer funktion

Also Published As

Publication number Publication date
DD160842A3 (de) 1984-04-11
JPS56153243A (en) 1981-11-27
DE3103971A1 (de) 1982-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4225233A (en) Rapid scan spectrophotometer
JP2609616B2 (ja) フォトメータおよび光測定方法
DE3625490A1 (de) Multikomponenten-prozessanalysensystem
US4281897A (en) Photometric system including a time-division optical attenuator
US3897155A (en) Atomic fluorescence spectrometer
US3924950A (en) Atomic absorption spectroscopy with background correction
SU953997A3 (ru) Способ и устройство дл измерени концентрации загр зн ющих газов
SU947651A1 (ru) Спектрофотометр
AU585826B2 (en) Optical detector circuit for photometric instrument
US4329048A (en) Light absorption spectrum analyzer
US3843259A (en) Differential spectrophotometer
US3700332A (en) Spectral analysis using a modulating mask transmitting selected spectral lines and reference bands
JPS58139037A (ja) 2色温度計
US3455636A (en) Radiation comparison system for double beam spectrometers
Bakas A new optical multichannel analyser using a charge coupled device as detector for thermoluminescence emission measurements
JPS6154168B2 (ru)
US4012146A (en) Two wave length, scanning and integration type method of microspectrophotometrically measuring the light absorbancy of a specimen and microspectrophotometer for automatically carrying out the method of measurement
SU693124A1 (ru) Способ автоматической калибровки спектрометра фабри-перо
SU905658A1 (ru) Двухканальный спектрофотометр
RU1831674C (ru) Инфракрасный фильтровой анализатор
Avery et al. Computer-controlled multichannel recording ultraviolet/visible spectrophotometer
SU1753380A1 (ru) Устройство дл рентгеноструктурного анализа
SU817488A1 (ru) Двухлучевой фотометр
SU842424A1 (ru) Фотометр
RU2029257C1 (ru) Устройство для спектрального анализа