Способ измерения относительной спектральной чувствительности спектрометра

 

изобретение относится к области оптических спектральных измерений. Цель - повышение точности измерений. Способ измерения относительной спектральной чувствительности спектрометра заключается в измерении зависимости фотоотклика фотоприемника от длины волны излучения лампы накаливания при питании ее эталонным током . Для достижения цели в способе измеряют фотоотклик кремниевого фотодиода на длине волны X из диапазона 0,45 - 0,56 мкм и на удвоенной длине волны, изменяют ток питания лампы накаливания на величину не менее чем 5-10% от эталонного тока. Повторно проводят измерения фотоотклика кремниевого фотодиода на длине волны К и удвоенной длине волны. Величину относительной спектральной чувствительности S;. спектрометра на удвоенной длине волны по отношению к спектральной чувствительности на длине волны л определяют из соотношения, приведенного в формуле изобретения. Ф

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5D 4 G 01 N 21 01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4103640/24-25 (22) 05.08.86 (46) 30.07.88. Бюл. № 28 (72) Ю. Н. Николаев и Г. В. Петров (53) 535.853(088.8) (56) Шишловский А. А. Прикладная физическая оптика. М., 1961, с. 425 — 426.

Борбат А.М. и др. Оптические измерения, Киев, 1967, с. 102 — 113. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ СПЕКТРАЛЬНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ СПЕКТРОМЕТРА (57) Изобретение относится к области оптических спектральных измерений. Цель повышение точности измерений. Способ измерения относительной спектральной чувствительности спектрометра заключается в

„„SU„„1413489 A 1 измерении зависимости фотоотклика фотоприемника от длины волны излучения лампы накаливания при питании ее эталонным током. Для достижения цели в способе измеряют фотоотклик кремниевого фотодиода на длине волны Х из диапазона 0,45

0,56 мкм и на удвоенной длине волны, изменяют ток питания лампы накаливания на величину не менее чем 5 — 10% от эталонного тока. Повторно проводят измерения фотоотклика кремниевого фотодиода на длине волны Х и удвоенной длине волны. Величину относительной спектральной чувствительности S; спектрометра на удвоенной длине волны по отношению к спектральной чувствительности на длине волны л определяют из соотношения, приведенного в формуле изобретения.

14 (9) оптическим повышение на законе излучения

С 1(, il22

=S3 — — .

+f 44 (10) 1

Изобретение относится к спектральным измерениям.

Целью изобретения является точности измерений.

Способ измерения основан

Планка, описывающем спектр нагретых тел

С(А.

+ = >, (e*г:(>

13489

P — 1=(— . 32 — 2).

Подставим (8) в выражения для I, 14 формулы (5): — 32 — 2=5г-ф-, )- - 32 — 2= 1 52 212 1 S2

С ° Дл

) !.=2 г(— ) —, 1,— 5, г (5) 32 С дХ . СдЛ

31 где 1(, 1г — фотоотклик кремниевого фотодиода на длинах волн Х(, Хг соответственно при эталонном токе питания лампы накаливания;

13, 1» — фотоотклик кремниевого фото- 40 диода на тех же длинах волн соответственно при измененном токе питания лампы накаливания;

S (,.S3 — чувствительность спектрометра на длинах волны Х(, Хг соответственно.

Исключим и — 1 и р — 1 из уравнений (5) с учетом того, что у дифракционного спектрометра спектральная ширина щели не зависит от длины волны:

Д> (=Д>.z (6)

В результате получим

d,+4 =. — — ° 32. > P+4-1г 14

32.

I S2 I3S2

Вычтем 2 из обоих равенств: а — 1= ф ° ° 32 — 2); (8) где % >, — спектральная плотность излучения; tO

Х вЂ” длина волны;

CI, Сг — первая и вторая постоянные Планка;

Т вЂ” температура нагретого тела.

Фотоотклик на выходе спектрометра описывается соотношением

1=5>. ° % л. ДХ, (2) где И вЂ” фотоотклик;

S> — спектральная чувствительность спектрометра;

ДХ вЂ” спектральная ширина щели спект20 рометра.

Обозначим длину волны от 0,45 до

0,55 мкм 4, а удвоенное значение длины волны Хг. При этом

Хг=2>(.! (3)

Обозначим температуру лампы накали- 25 вания при эталонном токе питания Т! и ее температуру при измененном токе питания

Тг. Введем обозначения: с. с» я=-е2З; р=е 42 (4)

Из выражений (1) и (2) с учетом (3) и (4) получим

Разделим уравнения (10) одно на другое:

16 ° — — 1 14

1 52

16 . - - — 1 lг 3 52

Отсюда находим

S2 (/3 l2 I l(g> 1 (1г 14) 11 13 (12) где S; — отношение спектральной чувствительности спектрометра на удвоенной длине волны к его чувствительности на длине волны Х!.

Фиксированная длина волны и удвоенная длина волны не должны выходить за пределы спектральной чувствительности кремниевого фотодиода, которая лежит в пределах от 0,45 до 1,1 мкм. Поэтому фиксированная длина волны должна находиться в пределах от 0,45 до 0,55 мкм, соответственно удвоенное значение — от 0,9 до 1,1 мкм.

Изменение тока лампы накаливания должно быть не менее 5 — 10Я для того, чтобы разность фотооткликов Iг — 14 в (12) была достаточно точной. В то же время ток лампы не должен изменяться более чем на 15 — 20О, так как при большем изменении становится малым фотоотклик I! и точность измерений снижается. В процессе работы параметры лампы накаливания изменяются вследствие утоньшения нити накала из-за распыления вольфрама. Поэтому лампу необходимо периодически калибровать по эталону, т. е. измерения параметров спектра не являются автономными. На точность измерений существенно влияют внешние условия измерений — окружающая температура, степень циркуляции воздуха вокруг лампы, ориентация оси лампы по отношению к направлению силы тяжести, давление окружающей атмосферы, идентичность условий теплоотвода по подводящим проводам при калибровке по эталону и при использовании лампы и т. д.

В предлагаемом способе лампа накаливания не нуждается ни в первоначальной, ни в периодической калибровке по эталону.

Перечисленные факторы не снижают точности измерений. Способ может быть использован для поверок бортовых спектрометров.

Формула изобретения

Способ измерения относительной спектральной чувствительности спектрометра, состоящий в измерении зависимости фото1413489

Составитель С. Иванов

Редактор Е. Конча Техред И. Верес Корректор С. Черни

Заказ 3775 45 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретсний и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 отклика фотоприемника от длины волны излучения лампы накаливания при питании ее эталонным током, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, измеряют фотоотклик кремниевого фотодиода на длине волны Х из диапазона 0,45—

0,55 мкм и на удвоенной длине волны, изменяют ток питания лампы накаливания на величину не менее чем 5 — 10о от эталонного тока и повторно проводят измерения фотоотклика кремниевого фотодиода на длине волны Х и удвоенной длине волны, величину относительной спектральной чувствительности S>, спектрометра на удвоенной длине волны по отношению к спектральной чувствительности на длине волны Х. определяют из соотношения ; 6 - -"- — = - — (12 14) I I 13 где I, I> — фотоотклик кремниевого диода на длинах волн Х и 2Х соответственно при эталонном токе питания лампы накаливания;

Iз, 14 — фотоотклик кремниевого фотодиода на длинах волн Х и 2Х соответственно при измененном токе питания лампы накаливания.