Спектрофотометр

 

СПЕКТРОФОТОМЕТР, содержащий .установленные по ходу луча объектив , дисковый интерференционный светофильтр , соединенньй с приводом вращения , щелевую диафрагму, расположенную в фокальной плоскости объектива, фотоприемник и соединенный с ним электронный блок с усилителем, отличающий с я тем, что, с целъю расширения возможности исследования динамики спектральной яркости объектов, он дополнительно содержит постоянный магнит, магнитоуправляемые контакты, неподвижную обойму, механизм возвратно-поступательного перемещения с валом и кулисой и ячейки памяти, причем постоянный магнит закреплен на периферийном участке свето шьтра, магнитоуправляемые контакты установлены в неподвиж8 ной обойме, охватывающей светофильтр, и соединены с кулисой механизма воз-, (Л вратно-поступательного перемещения, вал которого установлен соосно со светофильтром, при этом каждая ячейка памяти соединена с выходом усилителя через магнитоуправляемый контакт.

СОЮЗ COBFTCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ЗСЮG Ol

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ (21) 3555878/18-25 (22) 03.01.83 (46) 23,04.84. Бюл. 9 15 (72) E H.Афонин, ГН.Кравцов и Г.А.Толкаченко, (71) Морской гидрофизический инсти- тут АН Украинской CCP (53) 535.853 (088.8)

:(56) 1. Гительзон И.И. и др ° Полевой многоканальный спектрометр

МКС-12. — "Океанология", 1979, т ° 19,вып.5, с.91.

2. Алленов М.И. и др. Быстродействующий клиновой спектрорадиометр на область спектра 0,4-2,9 мкм.

II

Приборы и техника эксперимента", 1980 В 6, с.215. (54) (57) СПЕКТРОФОТОМЕТР, содержащий установленные по ходу луча объектив, дисковый интерференционный светофильтр, соединенный с приводом вращения, щелевую диафрагму, расположен„SU„„1087782 A ную в фокальной плоскости объектива, фотоприемник и соединенный с ним электронный блок с усилителем, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целъю расширения возможности исследования динамики спектральной яркости объектов, он дополнительно содержит постоянный магнит, магнитоуправляемые контакты, неподвижную обойму," механизм возвратно-поступательного перемещения с валом и кулисой и ячейки памяти, причем постоянный магнит закреплен на периферийном участке светофильтра, магнитоуправляемые контакты установлены в неподвижной обойме, охватывающей светофильтр, Я и соединены с кулисой механизма возвратно-поступательного перемещения, вал которого установлен соосно со светофильтром, при этом каждая ячейка памяти соединена с выходом усилителя через магннтоуправляемый. контакт.

1 10877

Изобретение относится к фотометрии и может быть использовано для исследования спектральной структуры излучения объектов.

Известен спектрофотометр, который содержит установленные по ходу луча объектив, интерференционные светофильтры, диафрагму, фотоприемник и соединенный с ним электронный блок с усилителем ЕI j.

t0

Недостатком известного спектрометра является ограниченйе диапазона измерения спектральной яркости .объектов, так как он не позволяет регистрировать полный спектр излучения объектов а также обладает существенной инерционностью, так как измерения производятся поочередно на каждой длине волны, Наиболее близким к изобретению 20 техническим решением является спектрофотометр, содержащий установленные по ходу луча объектив, дисковый интерференционный светофильтр, соединенный с приводом вращения, щелевую щ диафрагму, расположенную в фокальной плоскости объектива, фотоприемник и соединенный с ним электронный блок с усилителем ) 2Д .

Недостатком известного устройства является ограничение возможности исследования динамики спектральной яркости объектов. В устройстве возможна либо последовательная регистрация единичных спектров яркости объектов, либо регистрация яркости на

35 одной длине волны, что ограничивает применение устройства для исследования временных характеристик спектров излучения природных объектов,(вод— 40 ных бассейнов или лесных массивов).

Цель изобретения — расширение возможности исследования динамики спектральной яркости объектов.

Эта цель достигается тем, что спектрофотометр, содержащий установ45 ленные по ходу луча объектив, дисковый интерференционный светофильтр, соединенный с приводом вращения, щелевую диафрагму, расположенную в фокальной плоскости объектива, фотоприемник и соединенный с ним электронный блок с усилителем, дополнительно содержит постоянный магнит, маг-. нитоуправляемые контакты, неподвижную обойму, механизм. возвратно-поступательного перемещения с валом и кулисой и ячейки памяти, причем постоянный магнит закреплен на периферийном

82 2 учась ке светофильтра, магнитоуправляемые контакты установлены в неподвижной обойме, охватывающей свето- . фильтр, и соединены с кулисой механизма возвратно-поступательного перемещения, вал которого установлен соосно со светофильтром, при этом каждая ячейка памяти соединена с выходом усилителя через магиитоуправляемый контакт.

На фиг.1 изображен один из вариантов выполнения спектрофотометра; на фиг.2 — вариант выполнения обоймы с магнитоуправляемыми контактами и механизмом возвратно-поступательного перемещения; на фиг.3 изображен элект ронный блок.

Спектрофотометрсодержит корпус ), имеющий два входных окна, одно из которых закрыто защитным кварцевым стеклом 2, второе — молочным коллектором 3, выполненным из светорассеи вающего стекла и предназначенным для пропускания в корпус ) солнечного (фли иного) излучения 4 при калибр.->вке устройства.

В корпусе ) по ходу луча установлены поворотное зеркало 5, объектив 6, щелевая диафрагма 7 в фокальной плоскости объектива 6, светофильтр 8, расположенный между объективом 6 и диафрагмой 7 и соединенный с приводом 9 вращения, и фотоприемник 10. В корпусе 1 размещены также обойма 11, охватывающая с зазором светофильтр 8, механизм 12 возвратнопоступательного перемещения и электронный блок )3, соединенный с фото- . приемником 10.

Поворотное зеркало 5 предназначено для изменения хода луча и направления его на входной объектив Б при различных режимах работы фотометра (измерение, калибровка).

Светофильтр 8 выполнен в виде дискового интерференционного фильтра с непрерывной разверткой по оптическому спектру. На краю светофильтра 8 закреплен постоянный магнит 14.

Светофильтр 8 и щелевая диафрагма 7 служат для выделения из исследуемого излучения монохроматического света в узком спектральном диапазоне. В качестве фотоприемника )О, предназначенного для првобраэования светового излучения в электрический сигнал, может быть использован фотодиод или- фотоэлектронный умножитель, 10817

Обойма I 1:стаповлена в ко(пусе 1 неподвижно и охватывает светофильтр 8 с зазором, величина котороro выбирается, исходя из условия надежного срабатывания магнитоуправляемого контакта. Обойма 11 может быть выполнена из немагнитного материала, например фторопласта, и имеет паз, в котором размещены магнитоуправляемые контакты 15 в держателях 16, изготовленных, например, иэ латуни. Держатели 16 с магнитоуправляемыми контактами )5 можно перемещать по окружности паза и фиксировать их установку.

Механизм )2 возвратно-поступательного перемещения содержит наконечник 17,кулису 18, вал 19, электропривод 20, стакан 21, кронштейн 22.

Вал 19 установлен соосно со светофильтром 8 в неподвижном стакане 21.

На стакан 21 посажен кронштейн 22 с закрепленным на нем электроприводом 20. Вал электропривода 20 соединен с кулисой 18. Кулиса 18 одним концом жестко соединена с валом 19, а другой ее конец снабжен наконечником 17. Кулиса 18 преобразует вращательное движение электропривода 20 в возвратно-поступательное движение наконечника 17. Кронштейн 22, соединенный со стаканом 21 и электроприводом 20, позволяет уста-.. навливать механизм возвратно-поступательного перемещения в любое угловое положение по окружности обоймы 11 5 путем поворота кронштейна 22 и фиксации его в новом положении.

В спектрофотометре может быть использовано несколько аналогичных ме40 ханизмов возвратно-поступательного движения, если необходимо одновременно сканировать несколько участков спектра. В этом случае каждый механизм подсоединяют посредством наконечника 17 к отдельным магнито45 управляемым контактам.

Электронный блок состоит иэ пред- варительного усилитеая 23, оконечного усилителя 24 и ячеек 25 — 28 памяти. Предварительный усилитель 23

50 и оконечный усилитель 24 подключены последовательно на выходе фотоприемника 10 и предназначены для усиления электрического сигнала, вырабатываемого фотоприемником 10. В качестве предварительного усилителя 23 может быть использован, например, полевой транзистор или электрометрическая

82 4 лампа. Схема оконечного усилителя 24 выбирается в .зависимости от исполь-зуемого регистратора сигналов.

Ячейки 25 — 28 памяти предназначены для фиксации результатов измерений. Число их соответствует числу магнитоуправляемых контактов 15.

Каждая ячейка памяти включена на выходе предварительного усилителя 23 через отдельный магнитоуправляемый контакт, причем ячейка 28 памяти подсоединена через магнитоуправляемый контакт 15 к механизму 12 возвратнопоступательного перемещения.

Спектрофотометр работает следующим образом.

В зависимости от задачи исследования устанавливают магнитоуправляемые контакты 15 в обойме !1 в определенное угловое положение и фиксируют их. Один или несколько незафиксирован= ных магнитоуправляемых контактов 15 подсоединяют к механизму (механизмам) возвратно-поступательного движения посредством наконечников )7 кулисы 18, Излучение 29 от исследуемой поверхности 30 (фиг.)) проходит входное окно, закрытое защитным стеклом.2, отражается поворотным зеркалом 5 и коллимируется входным обьективом 6 на щелевую диафрагму 7. Светофильтр 8, вращаемый с постоянной скоростью электродвигателем 9, и щелевая диаф-. рагма 7 выделяют из исследуемого из -. лучения монохроматический свет в узком спектральном диапазоне, который попадает на фотоприемник 10 и преобразуется в электрические сигналы.

Постоянный магнит )4 вращается вместе с дисковым интерференционным светофильтром 8 и при прохождении мимо магнитоуправляемого контакта 15 замыкает его. В этот момент сигнал с фотоприемника 10 в виде импульса определенной амплитуды поступает на вход предварительного усилителя 23, затем через замкнутый магнитоуправляемый контакт 15 проходит в ячейку 28 памяти и запоминается в ней. Амплитуда электрического импульса пропорциональна монохроматическому световому потоку, пропущенному тем участком светофильтра 8, который находится против щелевой диафрагмы 7 в момент замыкания магиитоуправляемого контакта 15.

При непрерывном вращении светофильтра 8 все магнитоуправляемые конl087

3 такты !5 замыкаются по очереди, в результате чего регистрируются световые потоки, соответствунзцие заданным длинам волн в спектре исследуемого излучения. 3а один оборот светофильтра 8 регистрируется полный спектр объекта 30.

При необходимости выбора другого спектрального интервала магнитоуправляемые контакты 15 плавно переме- 10 щаются по пазу обоймы и закрепляют держатели, в которых они находятся, в новом положении.

Одновременно с непрерывным вращением светофильтра 8 механизм возврат- 15

1 но-поступательного движения,подсоединенный к магнитоуправляемому контакту 15, придает этому контакту воз". вратно-поступательное перемещение по дуге окружности обоймы ll со скоростью, например, равной угловой ско-. рости вращения светофильтра 8, обеспечивая тем самым сканирование в выбранном спектральном интервале. На ячейке 28 памяти, подключенной к усилителю 23 через магнитоуправляемый контакт 15, фиксируется полученная информация. Закон перемещения магнитоуправляемого контакта l5 может быть изменен путем изменения скорости вращения электропривода 20.

Таким образом, спектрофотометр позволяет получить на выходе оконечного усилителя 24 полный непрерывный спектр излучения исследуемого объекта >> в виде графика функции В = f (Я )

782 где В яркость, д длина волны спектра, на выходах ячеек 25 — 27 памяти — временную зависимость яркости на определенной длине волны В (Л ° ) = f (+, ), где

В--:(Л;) — яркость на длине волны

Л;, (i =1,2,..., п), t -время, на выходе ячейки 28 памяти — временную зависимость яркости для определенного спектрального интервала В (jl

«Л ) = Й (t), где (it — Я ) — интер-! вал сканирования по спектру излучения от /1; до P (i,j = 1,2,3,...n)

Калибровку спектрофотометра осуществляют от внешнего источника света либо в.относительных единицах— по Солнцу, либо в абсолютных единицах - по эталонной лампе, расположенной со стороны второго входного окна корпуса l, В этом случае молочный коллектор 3 является диффузным рассеивателем и служит для приема солнечного излучения при различных зенитных углах Солнца, а поворотное зеркало 5 разворачивают так, чтобы направить это излучение (4 ) в измерительный канал спектрофотометра.

Предлагаемый спектрофотометр позволяет исследовать динамику спектральной яркости объектов с заданной дискретностью, а также структуру спектральной яркости объекта в выбранном спектральном интервале путем непрерывного сканирования этого интервала и отличается быстродейс:т. ем, оперативностью измерений и простотой обработки информации.

l0$3>787

1087782

1087782

Составитель В.Траут

Редактор Т,Кугрышева Техред И.Метелева

Корректор Г. Or ap.

Закаэ 2644/35 Тираж 823

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

)l3035, Москва,)К-35, Раушская наб,, д. 4/5

Подпи сное

Филиап ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4