Вакуумный двухлучевой спектрофотометр

 

А1,(51)5 .0 01 J 3/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬФ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (46) 07. 03. 90. Бюл. И 9 (21} 3583436/24-25 (22) 21.04.83 (72) Н.Г.Герасимова, А.Е.Колесников и И.Д.Капитонова (53) 535;8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 693126, кл. О 01 J 3/42, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 744244, кл. О 01 3 3/02s 1980. (54) (57) ВАКУУМНЫЙ ДВУХЛУЧЕВОЙ

СПЕКТРОФОТОИЕТР, содержаций оптически связанные монохроматор, модулятор, светофильтры, светоделитель с зеркалами, приемно-регистрирующий блок, о т л.и ч а в шийся . тем, что, с целью повыиения оперативности и точ-ности измерений, зеркала светодели. теля установлены в цилиндрической оправе с возможностью возвратно-посту-. пательного перемещения относительно нее, причем в оправе выполнены про° дольные прорези, а тыльные цоверхнос ти зеркал выполнены цилиндрическими и сопряжены с внутренней.поверхно. стьв указанной оправы, 1юнцентрично . которой установлена вторая оправа, снабженная ноперечнваии прорезями, при этом зеркала и вторая оправа со.единены с механизмом возвратно-посту:пательного неремещення байонетного типа. . ф

246705

tO

50

Изобретение относится к .области оптического спектрального приборостроения и может быть использовано в вакуумных спектральных приборах: монохроматорах, спектрометрах, спектрофотометрах, предназначенных для исследования абсолютных и относительных коэффициентов отражения и пропускания оптических материалов, дифракционных решеток, однородности материалов для различных участков и различных размеров исследуемых обье ктов, Цель изобретения — повышение оперативности и точности измерений.

На фиг.) и 2 изображена оптикокинематическая схема спектрофатометра; на фиг.3 — ; на фиг.4— светоделитель.

Спектрафотометр содержит монохроматор с выходной щелью 1, диафрагму

2, модулятор 3, состоящий из диска 4 .и подложки 5, на которой выполнены сквозные прорези 6 для. опорного канала и отверстия 7, чередующиеся са светофиль юами 8 для .измерительного канала. ИЬ,)улятор 3 установлен так, чтобы верхняя половина выходной щели соответствовала светофильтрам 8 и отверстиям 7, а нижняя половина вы- ходной щели — прорезям 6, которые выполнены равными половине высоты выходной щели 1. В диске 4 модулятора 3 имеются также два ряда отверс,тий 9 и )О, симметрично которым с двух сторон диска расположены светодиоды !1 и )2 и фотодиоды )3 и 14. . Светоделитель содержит зеркала 1517, тыльные поверхности которых.выполнены цилиндрическими. Зеркала )517 установлены в цилиндрической оправе 18, причем цилиндрические поверхности зеркал и внутренняя цилиндрическая поверхность, оправы 18 сонряжены. В оправе 1.8 выполнены продольнь1е прорези 19. Концентрично оправе 18 установлена оправа 20, снабженная поперечнмми прорезями 21. Зеркала !5-)7 и оправа 20 соединены с механизмом возвратно-поступательного перемещения байонетного типа (на

: фиг.4 ие показан) посредством винта

22. Положение зеркал фиксируется с помощью планок 23.

В одном из каналов производится установка образцов, предназначенных для исследования абсолютных и относи. тельных коэффициентов пропускания и отражения при различных углах падения (положения 24-26). Держатель образцов 27 имеет средство вертикального возвратно-поступательного перемещения и вращения вокруг оси 0-0.

В другом канале производится установка дифракционньгх: решеток для исследования абсолютных и относительных коэффициентов отражения рассеянного света, а также образцов оптических материалов,и покрытий для исследований спектрофотоме рических характеристик и однородности для разных участков и различных размеров исследуемой поверхности.

Держатель образцов выполнен подобно держателю 27, но дополнительно имеет средство горизонтального воз" вратно-поступательного перемещения перпендикулярно оптической оси. Диа- . фрагмы 28 и 29 переменной аппаратуры кинематически связаны с поворотным устройством. Центр диафрагмы совмещен с осью, проходящей через центр светофильтров модулятора 3, и с осью соответственно фотоприемника (30,31 илн- 32). Исследуемые образцы с помощью,отсчетных устройств могут устанавливаться при различных углах пад830 -ния и дифракции (положения 33"35).

Узлы фотоприемников (30 -32 и 36- 38) имеют светосборники 39 с флюоресцирующими экранами 40, светофильтрами

41 и фотоприемниками 42.

Спектрафотометр работает следующим образом.

Световой поток от источника света проходит через входную щель l, диафрагму 2, модулятор 3 и падает на

40 зеркало светоделителя. Если в световом потоке установлены зеркала 15 и

16, то функции измерительного каналавыполняет канал для иссЛедования дифракционных решеток, однородности оптических материалов, покрытий, спектрофотометрических характеристик для разных участков и различных размеров исследуемой поверхности (на фиг.1 верхний канал). Если в свето--вом потоке установлены зеркала 16 и

17, то функции измерительного канала выполняет канал 24 исследования абсолютных и относительных коэффициентов пропускания и отражения (на фиг.) нижний канал).

Дифрагированный свет соответствующий каналу измерения, при враще нии модулятора 3 поочередно проходит

3 1246 то через отверстия 7, то через светофильтры 8, затем поступает на светоделитель, измеряемые объекты и фото-. приемник.

Вторая половина дифрагированного пучка,. соответствующая каналу сравнения, при вращении. модулятора 3 Scevда будет модулироваться прорезями 6., затеМ свет падает на светоделитель (образцы выведены иэ светового пучка) 10 и на фотоприемник.

Благодаря различному числу отверс-. тий в диске модулятора модуляция asмерительного и опорного световых потоков производится с разными,- по 15 кратным частотам. На .этих частотах одновременно регистрируются измери" тельный и опорный световые потоки.

* Это позволяет при синхронном детектировании полностью разделить сигналы 20 и исключить нх взаимное влияние. Управление синхронными детекторам осуществляется датчиками опорных напряжений; состоящими из светодиодов 11„

12 и фотодиодов 13,14, сигналы кото- 25 рых модулируются прохождением через отверстия 9 и 10,.

Благодаря поочередному прохождению днфрагированного света то через отверстия У, то через светофильтры ЭО

8 коротковолновое излучение, не пропущенное светофильтром, модулируется

:.и участвует в образовании сигнала.

Рассеянный .свет через светофильтры

8 проходит практически без ослабле- gg ння и не модулируется.

В камере спектрофотометра одновременно могут быть установлены образцы дня измерения в двух каналах, вводимые в световой пучок без нарушения 4п вакуума в требуемой последовательностие

Прн измерении спектров отражения под углом падения Ы фотоприемники автоматически устанавливаются на 4 угол 2 е6. При измерении спектров про70S 4 пускания узел фотоприемника устанавливается в положение "иэмерепне пропускания", т.е. вдоль оптической оси.

Ввод очередного образца в канал измерения, как и.их установка под требуемым углом падения (10-75) или в положении измерения пропускания осуществляется соответствующими рукоятками без нарушения вакуума. В канале сравнения образцы выведены из светового пучка.

При исследовании дифракционных решеток, однородности оптических материалов для различных участков и раз.личньпс размеров, при разных углах падения и дифракции функции каналов. измерения и сравнения меняются. Для этого светоделитель перемещается в вертикальной плоскости на высоту одного зеркала, канал нзмерения становится каналом сравнения, а установленные в нем ранее образцы выводятся из светового пучка; канал сравнения становится каналом измерения и в све« товой пучок вводятся для исследований требуемые образцы. Измерения концентрирующей способ.ности дифракцнонных решеток, относительных коэффициентов пропускания или отражения ведутся при установке соответствующих образцов в двух каналах, например дифракцнонная .решетка установлена в одном канале, а "зеркалЬ-эталон" - s другом. Оба обРазца при измерениях под требуемыми углами падения разворачиваются синхронно.

Разпичные участки образцов исследуются при их перемещении в вертикальной, и горизонтальной плоскостях, а различные размеры исследуемой площади устанавливаются изменением размера диафрагмы, кинематически связанной с поворотньм устройством, центр от-, верстия которой совмещен с оптической осью.

1Z46705

1246705. Фиг.9

Составитель В. Траут

Техред О. Гортвай . Корректор Е. Рошко

Редактор А.Бер

Тираж 425 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l!3035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Заказ 99 l

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