SU972248A1 - Спектрометр - Google Patents

Description

(54) СПЕКТРОМЕТР

1

Изобретение относитс  к спектральному приборостроению и может быть использовано в спектральной аппаратуре с фотоэлектрической регистрацией спектра.

Известны спектрометры, в которых дл  уменьшени  рассе нного в них света, искажающего регистрируемый спектр, примен ют двойные и тройные монохроматоры 1.

Такие спектрометры ослабл ют рассе нный в них свет, но не обеспечивают его полного устранени . Поэтому в р де случаев например, при интенсивном лазерном возбуждении спектров комбинационного рассе ни  и люминесценции, рассе нное в приборе излучение лазера может вызвать искажени  спектрограмм. Кроме того, применение двойных и тройных монохроматоров сильно усложн ет конструкцию спектрометров и увеличивает стоимость их изготовлени . Это преп тствует использованию таких спектрометров в малогабаритной спектральной аппаратуре дл  контрол  окружающей среды.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  спектрометр содержащий монохроматор, входна  щель которого разделена по высоте на две части,

перед одной из частей установлен нейтральный светофильтр, а на выходе - приемник излучени  2.

Основной недостаток спектрометра с простым монохроматором состоит в значительных искажени х спектра, вызванных рассе нным светом. Особенно сильные искажени  спектра возникают, если интенсивность одной из спектральных составл ющих излучени  значительно превосходит интенсивность остальных, например при регистрации спектров комбинационного рассе ни  и лазерной люминесценции.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение искажений регистрируемого спектра путем исключени  рассе нного света с заданной )5 длиной волны.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в спектрометре, содержащем монохроматор, входна  щель которого разделена по высоте на две части, перед одной из частей установлен нейтральный светофильтр, а на выходе - первый приемник излучени , перед другой частью входной щели установлен дополнительный светофильтр с заданной длиной волны пропускани , коэффициент пропускани  нейтрального светофильтра равен

коэффициенту пропускани  дополнительного светофильтра, на выходе установлен и оптически сопр жен с дополнительным светофильтром второй приемник излучени , а выходы приемников излучени  включены по схеме вычитани  сигналов.

На чертеже изображен вариант схемы предлагаемого спектрометра.

Спектрометр состоит из светофильтров 1 и 2, установленных перед верхней и нижней половинами входной щели 3, коллимирующего 4 и фокусирующего 5 объективов, плоской отражательной дифракционной решетки 6, выходной щели 7 и фотоприемников

8и 9, размещенных за верхней и нижней половинами выходной щели. Дифракционна  рещетка 6 установлена с возможностью поворота вокруг оси , проход щей через ее центр и параллельной ее щтрихам. В качестве диспергирующего элемента может быть также использована призма.

Спектрометр работает следующим образом .

Входна  ще.ть 3 освещаетс  исследуемым излучением, которое предварительно проходит через светофильтры 1 и 2. Причем один из светофильтров, например 1, пропускает только излучение с заданной длиной волны, а светофильтр 2 - излучение всех длин волн регистрируемого спектрального диапазона, ослабл   при этом излучение с заданной длиной волны в такой же степени, как и первый светофильтр. После прохождени  объектива 4 и дифракции на решетке 6, излучение попадает на фокусирующий объектив 5, который строит монохроматические изображени  входной щели в плоскости выходной щели 7. Сканирование спектра осуществл етс  поворотом дифракционной рещетки вокруг оси, проход щей через ее центр и параллельной щтрихам.

В процессе сканировани  при определенном положении решетки на фотоприемник 8 поступает дифрагировавщее излучение с заданной длиной волны, а на фотоприемник

9последовательно поступает дифрагировавшее излучение всех длин волн регистрируемого спектра. Кроме того, при всех положени х решетки на оба фотоприемника поступает рассе нное в приборе излучение с заданной длиной волны. В результате вычитани  сигналов, приход щих на верхний и нижний фотоприемники, диспергированное излучение с заданной длиной волны и составл ющие рассе нного света с этой длиной волны исключаютс  из регистрируемой спектрогра .адмы.

В случае подавлени  рассе нного света от лазерного источника возбуждени , полоса пропускани  светофильтра выбираетс  равной щирине полосы генерации лазера.

Существующие полосовые поглощающие светофильтры не обеспечивают полного исключени  рассе нного света с заданной длиной волны, причем, с ростом коэффициента поглощени , сложность изготовлени  этих светофильтров увеличиваетс , а коэффициент пропускани  светофильтра дл  остальных длин волн уменьшаетс . Поэтому на практике предпочтение отдаетс  двойным и тройным монохроматорам, которые позвол ют получить меньщий уровень рассе нного света, чем полосовые фильтры.

В предлагаемом устройстве один полосовой пропускающий фильтр также не обеспечивает полного устранени  рассе нного света , так как через верхнюю и нижнюю половины выходной щели проход т различные по интенсивности потоки излучени , что приводит к разному уровню рассе нного света на фотоприемниках и к неполной его компенсации . Поэто.му в предлагаемом устройстве кроме полосового используетс  нейтральный светофильтр, который позвол ет уравн ть потоки рассе нного света, приход щего на

фотоприемники. В результате этого обеспечиваетс  полна  ко.мпенсаци  рассе нного света с заданной длиной волны.

В этом случае не требуетс  полосовой фильтр с предельно высоким коэффициентом пропускани .

Предлагаемое устройство позвол ет существенно улучшить качество спектральной аппаратуры, предназначенной, например, дл  регистрации спектров комбинационного рассе ни  и люминесценции. При использоваНИИ устройства упрощаетс с  анализ спектрограмм и повыщаетс  его достоверность. Следует отметить, что такое устройство .может быть использовано также при многоканальной фотоэлектрической регистрации спектров, например, в квантометре.

Предлагаемый спектрометр значительно проще по конструкции, чем спектрометры с двойными и тройными монохроматорами, что дает возможность при.мен ть его при создании малогабаритной спектральной аппаратуры , предназначенной, например, дл  контрол  окружающей среды.

Claims (2)

1.Пейсахсон И. В. Оптика спектральных приборов. Л., «Машиностроение, 1975, с. 171 - 172.

2.Авторское свидетельство СССР № 112400, кл. G 01 J 3/02, 1969.