Способ измерения интенсивности линий в оптическом спектре

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЙНТЕНСИВ .НОСТИ ЛИНИЙ В ОПТИЧЕСКОМ СПЕКТРЕ путем периодического изменения взаимного положения спектральной линии и выходной щели монохроматора, преобразования оптического сигнала в фототок и измерения амплитуды фототока от линии на частоте модуляции сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, изменение взаимного положения спектральной линии и выходной щели монохроматора осуществляют путем периодического поворота щели вокруг оптической оси монохроматора с частотой, равной частотемодуляции сигнала от линии. , л э: О х ел с

09) . (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ ю ия

РЕСПУБЛИК

М59 G 01 ° 3 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К. ASTOPCHO5AV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

* с „, А

1 21) 3452280/18-25

22) 31..03.82 (46) 15.12.83. Бюл. М 46 (72) А. В.Борисов

, 53) 535. 37 (088. 8) ГОСУДАРСТВЕННОЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (56) 1. Славный В. A., Абрамсон И. С., Афанасьев Ю.В. Метод регистрации сла:бых линий в Присутствии интенсивного фона. Журнал прикладной спектроско" пни, вып.4, 1964, с. 310.

2. Авторское свидетельство СССР .

М 584194, кл. G 01 J 3/30, 1976 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВ,НОСТИ ЛИНИЙ В ОПТИЧЕСКОМ СПЕКТРЕ путем периодического изменения взаимного положения спектральной линии и выходной щели монохроматора, преобразования оптического сигнала в фототок и измерения амплитуды фототока от линии на частоте модуляции сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, изменение взаимного положения спектральной линии и выходной щели монохроматора осуществляют путем периодического поворота щели вокруг оптической оси монохроматора с частотой, равной частоте модуляции сигнала от линии. .ф

1060933

Способ относится к оптическому спектральному приборостроению и может быть использован для выделения слабых спектральных линий в присутствии интенсивного фона.

Известен способ измерений интенсивности линий в оптическом спектре путем периодичного сканирования спек тра в окрестности линии относительно выходной щели монохроматора, преобразования оптического сигнала фототока и измерения амплитуды фототока на частоте модуляции сигнала от пинии, (1) .

Укаэанный способ позволяет изба виться от флуктуаций фона при усло- 15 вии, что его интенсивность постоянна на сканируемом участке спектра. В случае, когда интенсивность фона не постоянна на сканируемом участке спектра, фон оказывается модулирован-20 ным на частоте сканирования, что приводит к значительным ошибкам измерения, т.е. к снижению чувствительности и точности.

Наиболее близким к предлагаемому 25 является способ измерения интенсивности линий в оптическом спектре путем периодического изменения взаимного попо>кения спектральной линии и выходной цели монохроматора, преобра-30 эования оптического сигнала в фототок и измерение амплитуды фототока от линии на частоте модуляции сигнала, при котором устраняется модуляция фона, зависимость интенсивности .которо- го от длины волны линейна на сканируемом участке спектра. Исходный спектр разделяют на два эквивалентных спектра и сканируют их синусоидально во времени в противоположных фазах с равными частотои и амплитудой, 40 причем оба спектра совмещают в одном из крайних положений (2) .

Однако иэвестныи способ не позволяет исключить модуляцию фона, интенсивность которого нелинеина на участ-45 ке сканирования спектра, а также ошибку в измерении интенсивности спектральных линии сложных спектров, если на участке сканирования присут,ствуют спектральные линии исследуемо- 50

ro или другого вещества, интенсивность которых соизмерима с интенсивностью регистрируемой спектральной линией.

Цель изобретения — повышение чув-. ствительности и точности измерения интенсивности спектральных линий путем увеличения спектрального разреше. ния,,а также устранения модуляции .переменного фона и влияния посторон- 60 них спектральных линий в окрестности регистрируемой линии.

Цель достигается тем, что согласно способу измерения интенсивности линии в оптическом спектре путем периодического изменения взаимного поло>кения спектральной пинии и выходной щели монохроматора, преобразования оптического сигнала в фототок и измерения амплитуды фототока от линии на частоте модуляции сигнала, изменение взаимного положения спехтральной линии н выходнои щели монохроматора осуществляют путем периодического поворота щели вокруг оптической оси монохроматора с частотой, равной частоте модуляции сигнала от линии, На фнг.1 показана. одна из возможных конструкции спектрометра для реализации способа, на фиг.2 — вид аппаратной функции спектрометра, работающего по предлагаемому способу; на фиг.3 — вид аппаратной функции прототипа.

Монохроматор 1 спектрометра имеет неподвижную входную цель 2 и поворотную выходную щель 4, на которой

Фокусируется исходный спектр 3. Выходная щель 4 с помощью механического привода 5 периодически с частотой модуляции f разворачивается на угол Ы вокруг оптической оси монохроматора.

При равномерном совмещении входнои щели монохроматора по высоте, что легко достигается с помощью протяженного источника излучения н осветительного объектива спектрометра, сигнал на фотоприемнике будет постоянным, если выходная щель монохроматора при повороте .не пересекается со спектральной линией (тогда пропорциональный сигналу фототок не будет содержать периодическои составляющеи на частоте модуляции 1 и сигнал на выходе электронного устройства, настроенного на эту частоту равен нулю), переменным, если выходная щель монохроматора:при повороте пересекается с регистрируемои спектральнои линией, причем при совмещении выходнои цели и линии в одном иэ положении переменная составляющая фототока будет пропорциональна разности интенсивностей линии и осредненной интенсивности переменного фона в окрестности этсй линии и может быть зарегистрирована электронным измерительным устройствам, настроенным на частоту модуляции

На фиг.2 изображен вид аппаратной функции (ЛФ) спектрометра, работающего по предложенному способу, где

83 - спектральная ширина щелей монохроматора, ь h - спектральный диапазон, в котором осредняется переменный в окрестности регистрируемой линии фон.

На фиг.3 для сравнения приведен вид аппаратной функции прототипа.

Из рассмотрения вида аппаратных функций, изображенных на фиг.2 и 3, 1060953 следует, что если выбранныи спектральныи диапазон М, в котором осредняется переменный по интенсивности фон в окрестности регистрируемой линии, в 5-10 раз больше спектральной ширины щелей монохроматора 8 3, то разрешение спектрометра, работающего по предлагаемому способу иэмере° нии интенсивности линий в оптическом спектре, будет в 10&20 раз выше, чем у прототипа.

1О

Таким образом, благодаря увеличению спектрального разрешения.и устранению влияния в окрестности регистри-. руемой линии переменного фона, содержащего посторонние линии, предлагаемый способ позволяет в несколько раз по сравнению с базовым объектом повысить чувствительность и точность измерений интенсивности спектральной линии в сложных спектрах при малых концентрациях исследуемых веществ.

10á0953

PbX

Составитель В.широков ,Редактор В. Ковтун Техред А.Хч Корректор А.Повх

Эаказ 0027/42 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4