Спектрометр

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 J 3/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3604236/24-25 (22) 28.04.83 (46) 30.09.86. Бюл. Ф 36 (?1) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики АН БССР (72) А.П.Войтович, А,Я.Смирнов, Ю.С.Нагулин и В.С.Калинов (53) 535.853(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 734511, кл. G 01 J 3/42, 1976, Koizumi Н., Uchiko К. "Atomic АЬsorption Analysis for Mercury Using

the Zeeman Effect" Hitacbi Hyoron, 1974, 56, й- 11, р. 1037-1042. (54)(57) CIIEKTPOMETP, содержащий оптически связанные источник излучения, поляризатор, кювету для исследуемого вещества и регистрирующее устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения его чувствительности и точности измерений, источник излучения выполнен в виде перестраиваемого кольцевого лазера, включающего активную среду, поляризатор, фазовую

„.SU„1230547 А йластинку, поглощающую ячейку для анализируемого элемента и трехплечий кольцевой зеркальный резонатор, причем в резонаторе два зеркала непрозрачны, а одно — полупрозрачно и является выходным, за ним установлены кювета для исследуемого вещества и регистрирующее устройство, активнаясреда установлена на первом плече ре зонатора, поляризатор и фазовая пластинка — на втором, а поглощающая ячейка для анализируемого элемента— на третьем, при этом поглощающая ячейка для анализируемого элемента размещена в соленоиде, соединенном с блоком питания, имеющим возможность переключения направления электрического тока и создания магнитного поля, д1 удовлетворяющего условию Н > 1,2-- —, рва где Н вЂ” напряженность магнитного йоля; g — эффективный множитель Ландеперехода ps — магнетон Бора; а"р допплеровская ширина контура линии поглощения анализируемого элемента.

1210547

Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению.

Целью изобретения является повьш1ение чувствительности спектрометра и точности измерений при анализе ве — 5 ществ на содержание химических элементов.

На фиг.i представлена структурная схема спектрометра. На фиг,2 представлена зависимость дополнительных по!

О .терь от частоты для различных направ лений распространения луча в кольцевом лазере.

Спектрометр содержит перестраиваемый кольцевой лазер, резонатор кото- 1 рого образован диэлектрическими зер— калами 1, 2, 3. В первое плечо резонатора помещена активная среда 4 с широкой областью усиления (раствор красителя, полупроводник или кристалл и на Р-центрах окраски). Во втором плече расположены поляризатор 5 и фазовая пластина 1 /2 б. В третьем плече расположена поглощающая ячейка 7, размещенная в соленоиде 8 с блоком 25 питания 9 и переключателем 10 направления электрического тока °

В устройстве имеются кювета 11 для исследуемого вещества и регистрирующее устройство 12. :O

Фазовая пластина 3 /2 предназначена для нерезонансного вращения плоскости поляризации, а поляризатор 5 — для преобразования зависимости поворота плоскости поляризации от частоты в зависимость потерь от частоты.

Спектрометр работает следующим образом.

Поглощающую ячейку 7 с анализируе40 мым элементом помещают в соленоид 8,, который создает продольное магнитное поле при протекании через него электрического тока, создаваемого блоком питания 9. При изменении направления электрического тока переключателем 10

45 изменяется направление продольного магнитного поля соленоида 8, Поглощающая ячейка 7 заполняется тем элементом, на содержание которого анализируется исследуемое вещество, находящееся в кювете 11. Продольное магнитное поле приводит к фарадеевскому вращению плоскости поляризации излучения в пределах контуров линий поглощения. Оптическая ось полуволновой 55 о пластинки 6 повернута на 0 :-

Величина этого поворота практически не зависит или слабо зависит от частоты в пределах области усиления. При определенном повороте оптической оси полуволновой пластинки 6 потери за счет поворота плоскости поляризации генерируемого излучения начинают превышать усиление, то есть генерация срывается. Если теперь включить ток через соленоид 8, под действием продольного магнитного поля появляется фарадеевское вращение плоскости поляризации на линиях поглощения в поглощающей ячейке 7 с известным элемен-с том. Если фарадеевский поворот плоскости поляризации равен удвоенному

lvãëó поворота оптической оси полуволновой пластинки 6, потери на линии поглощения становятся равными нулю, и генерация осуществляется на линии поглощения, то есть спектр генерации сужается и привязывается к линии поглощения. Для одного из направлений распространения луча углы поворотов плоскости поляризации в поглощающей ячейке 7 и полуволновой пластинки 6 складываются, а для другого — компенсируются, В результате этого дополнительные потери, возникающие за счет поьорота плоскости поляризации при наличии в резонаторе лазера поляризатора 5, имеют в пределах полосы усиления активной среды различную зависимость от частоты для противоположных направлений распространения световых волн, что представлено на фиг.2.

Такая зависимость потерь от частоты имеет место только при Н 1,2а 1 /д„8.

Как видно из фиг.2, в одном направлении распространения луча (кривая А) генерация происходит только в центре поглощения, поскольку там нулевые потери, а в другом — на частотах, от- . строенных от центра контура (кривая

В). Меняя направление магнитного поля в соленоиде 8 переключателем 10, можно изменять в данном направлении распространения луча участок линии поглощения, на котором осуществляется генерация, Пропуская через кювету 11 с исследуемым веществом излучение кольцевого лазера, привязанное к центру контура линии поглощения. можно получить селективное поглощение плюс

1 неселективное поглощение, Неселектив- ное поглощение определяют отдельно при пропускании через кювету излуче1210547 ния, привязанного к краю контура линии поглощения. Обработка сигналов

I осуществляется регистрирующим устройством 12.

Ц. Ьг. Р

Составитель С.Иванов

Техред М.Маргинтал Корректор М.Шарохин

Редактор К.Федотов

Заказ 52á8/2

Тираж 778 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4