Спектральный прибор

 

Изобретение относится к спектральным приборам и может быть использовано при изучении спектров пропускания и поглощения в УФ-области спектра. Целью изобретения является увеличение относительной чувствительности спектрального прибора. Это обеспечивается за счет эффективного использования излучения газоразрядной лампы, содержащей катод 11, анод 12, формирователь 13 и концентратор 16 разряда со сквозными отверстиями 14 и 18 специальной формы. Размеры сквозных отверстий 14 и 18, выполненных в виде усеченных пирамид с основаниями 15 и 19 прямоугольной формы, согласованы с относительным отверстием A монохроматора, увеличением V оптической системы прибора и шириной C и высотой D входной щели монохроматора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

(19) (111

СОЮЗ С08ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51) 5 G 01 J 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) СПЕКТРАЛЬНЫЙ ПРИБОР

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР (21) 4381220/24-25 (22) 23.02.88 (46) 07,05.90.,Бюл. М - 17 (72) С.И.Жаворонкова, С.M.Ëåéêèí, А,В.Малый, Г.К.Тонконог, Л.П.Шишацкая и В.Г.Филоненко (53) 535.8 (088.8) (56) Патент ФРГ N - 2813582, кл. G 01 J 3/02, 29 ° 03.78.

Спектрофотометр СФ-46. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, с.5,6,12, (57) Изобретение относится к спектральным приборам и может быть использовано при изучении спектров пропус2 кания и поглощения в УФ-области спектра. Белью изобретения является увеличение относительной чувствительности спектрального прибора. Эro обеспечивается за счет эффективного использования излучения газоразрядной лампы, содержащей катод 11, анод 12, формирователь 13 и концентратор 16 разряда со сквозными отверстиями 14 и

18 специальной формы. Размеры сквозных отверстий 14 и 18, выполнечных в виде усеченных пирамид с основаниями 15 и 19 прямоугольной формы, согласованы с относительным отверстием

А монохроматора, увеличением Ч оптической системы прибора и шириной с и

„ высотой d входной щели монохроматора.

1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1562714

Изобретение относится к спектраль-. ным приборам и может быть использовано в приборах с источником излучения в,виде газоразрядной лампы при изу5 чении спектров пропускания и поглощения в УФ-области спектра.

Целью изобретения является увеличение относительной чувствительности спектрального прибора. 1Î

На,фиг.1 приведена схема спектрального прибора, на фиг.2 — газоразрядная лампа, общий вид, на фиг.3— то же, поперечный разрез.

Спектральный прибор состоит из ос- 15 ветителя 1, монохроматора 2 с относительным отверстием А, камеры 3 образца и приемо-регистрирующего устройства 4.

Монохроматор 2 может быть выпол- 20 нен по любой известной схеме. В качестве диспергирующего элемента в нем используется, например, дифракционная решетка. Входная щель 5 монохроматора (как и выходная) выполнена прямо- 25 угольной и имеет ширину с и высоту d.

Камера 3 образца содержит держатель для исследуемого образца U. В

1случае построения прибора по двухплечевой схеме камера может быть снабже- 30 на дополнительным держателем (показан пунктиром) для образца сравнения.

Приемо-регистрирующее устройство

4 может содержать один или несколько приемников. Для ультрафиолетовой области ими могут быть фотоэлементы или фотоумножители, Осветитель 1 спектрального прибора состоит из источника 6 излучения (газоразрядной лампы) и оптических 4р элементов, например, эллиптического конденсорного 7 и плоского 8 зеркал, обеспечивающих формирование изображения источника 6 излучения на входной щели 5 монохроматора 2 с увели- 45 чением V ° Вместо зеркал для той же цели можно использовать .линзовые эЛементы.

В колбе 9 (фиг.2) газоразрядной лампы, заполненной рабочим газом и снабженной оптически прозрачным окном 10, размешены катод 11 и анод 12, между которыми соосно с ними установлен формирователь 13 разряда, который может быть выполнен из молибдена, 55 сквозное отверстие 14 в формирователе выполнено в виде усеченной пирамиды, малое основание 15 которой имеет прямоугольную форму со сторонами Ь и h (фиг. 3) и обращено к аноду 12.

Со стороны, обращенной к катоду, на глубине 0,4-0,6 от длины формирователя оно выполнено в форме параллелепипеда с основанием, совпадающим с большим основанием пирамиды.

Существенное, хотя и несколько меньшее, увеличение яркости излучения лампы и соответветственно увеличение чувствительности спектрального прибора может быть достигнуто и при более простом выполнении формирователя 13, а именно при придании его сквозному отверстию 14 формы усеченной пирамиды. Размеры сторон.Ь и h малого основания 15 пирамиды в обоих вариантах выполнения формирователя выбраны из соотношений с

Ь = .V" а

h = д Э (2) а угол наклона боковых граней сквозного отверстия 14 к малому основанию

15 — из соотношения а(2 + агсС8

11 V А (3) Длина L формирователя 13 определяется из соотношения

2Аь (L <71ь и. (4) ь -(ь + ieg(()) (зь„

Г (5) h,=(h + 1tg(a — -)) 3h. (6) В центре анода 12 соосно с като-, дом 11 и окном 10 на расстоянии 1 от формирователя 13 размещен концентратор 1б, заостренный на конце 17, обращенном к катоду 11. Сквозное отверстие 18 концентратора 16 также выполнено в виде усеченной пирамиды, малое основание 19 которой имеет прямоугольную форму со сторонами b u

1 и обращено к формирователю 13, Боковые грани отверстия 18 составляют с малым основанием угол р . Размеры

b„, h, и угол связаны с параметрами формирователя 13 и с расстоянием

1 между концентратором .16 и формирователем 13 следующими зависимостями:

5 15627

Таким образом, все конструктивные элементы лампы, их основные размеры взаимосвязаны между собой и с параметрами V и А спектрального прибора.

Спектральный прибор работает следующим образом.

При включении прибора на электроды

1 1 и 12 лампы 6 подается инициирующее напряжение. Между катодом 11 и анодом

12 возникает разряд, причем столб разряда локализуется в сквозном отверстии формирователя 13. После зажигания разряд поддерживается рабо-. чим напряжением. Это напряжение, обратно пропорциональное площади поперечного сечения сквозного отверстия

14 формирователя и связанное прямой зависимостью с длиной разрядного столба, составляет в лампах данного 20 типа 75-25 B. При постоянном рабочем напряжении яркость излучения лампы 6 определяется концентрацией плазмы в формирователе 13 и длиной рабочего столба (т.е. длиной формирователя l3). 25

Поскольку в изобретении удлинение формирователя 13 сопровождается увеличением площади поперечного сечения отверстия 18, при том же рабочем напряжении возможно увеличение длины разрядного столба до 7 ГЬЬ. В результате обеспечивается увеличение яркости излучения на выходе лампы 6. Благодаря тому, что длина Ь формирователя 13 выбирается в зависимости от площади поперечного сечения его от35 верстия 18 согласно соотношению (4), разрядный столб или плазма равномерно заполняет все отверстия 18 в формирователе 13. Если Т T 74h то вслед- 4О ствие неравномерности заполнения плазмой отверстия в формирователе, излучение становится нестабильным, что снижает эффективность работы лампы.

Вследствие того, что расстояние между формирователем 13 разряда и концентратором 16 удовлетворяет соотношениям (5 и б), а размеры сторон малого основания 19 пирамидального отверстия 18 концентратора 16 выбираются с учетом размеров малого основания 15 пирамидального отверстия 14 формирователя 13, расстояния между концентратором 16 и формирова, телем 13 и угла наклона образующих пирамидального Формирователя к малому основанию (5 и 6), анодные пятна концентрируются во входном отверстии

14 6 малого основания 19 концентратора

16, имеющего заостренные края 17.

При этом образуется дополнительно плазменное образование, яркость излучения которого прибавляется к яр— кости излучения разряда, локализованного внутри формирователя.

Оптическими элементами 7 и 8 осветителя 1 иэображение торца 15 формирователя 13 разряда газоразрядной лампы 6 проецируется на входной щели 5 монохроматора 2 с увеличением

V. Световой пучок, выделяемый входной щелью 5 монохроматора 2, попадает на диспергирующий элемент, который разлагает его в спектр.

Вследствие того, что угол наклона образующих пирамидального концентратора 16 к его малому основанию 19 равен или несколько больше угла наклона Ы образующих пирамидальной части формирователя l3 к его малому основанию 15, пучок излучения от формирователя 13 и от анодного плазменного образования не дифрагмируется анодным концентратором 16 и благодаря тому, что угол Ы и размеры Ъ и h сторон малого основания 15 формирователя 13, определяемые выражениями (3), (1) и (2), выбраны с учетом размеров входной щели 5 монохроматора 2, его относительного отверстия А и увеличения V осветителя, удается повысить используемый поток излучения.

Выделяемый выходной щелью монохроматический пучок, пройдя через исследуемый образец, регистрируется приемником, входящим в состав приемо-регистрирующего устройства 4.

Увеличение яркости излучения источника и потока его излучения, попадающего в прибор, приводит к увеличению сигнала на выходе из прибора, что, в свою очередь, обеспечивает повышение чувствительности, т.е. достижению цели изобратения.

Ф о р м ул а и з о б р е т е н и я

1. Спектральный прибор, состоящий из последовательно установленных осветителя с газоразрядной лампой, содержащей заключенные в колбе с ок-ном анод, катод и формирователь разряда со сквозным отверстием и оптическими элементами для создания изображения торца сквозного отверстия формирователя разряда в плоскости иэображения с увеличением V, монохроматора с относительным отверстием А, вход1562714 ная щель которого совмещена с плоско1 стью изображения, камеры образца и приемно-регистрирующего устройства, отличающийся тем, что, с целью увеличения относительной чувствитЕльности прибора без увеличения мощности, потребляемой газоразрядной лампой, анод, катод и формирователь раз яда установлены соосно с окном, в центре анода закреплен дополнительно введенный концентратор со сквозным отверстием и заостренными на конце, обращенном к катоду, кромками, причем сквозные отверстия формирователя и концентратора выполнены в виде усеченных пирамид, обращенных одна к другой малыми основаниями прямоугольной формы, при это длина L формирователя, углы o(и р наклона боковых граней к малым основаниям формирователя разряда и концентратора и размеры сторон Ь, h, Ь,, h, этих оснований выбраны из соотношений:

1i VA (= — + arctg —,—,((p < 180

Ъ - /"1

Ь = —; h = —; 2ЧЬЬ

b = jb + 1tg(d — -)) C 3b; и

ff

= (Ь + 1 С5 (о(— 2) 3 < 3h, где с и d — ширина и высота. входной щели монохроматора соответственно.

2. Прибор по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что сквозное отверстие в формирователе разряда со стороны, обращенной к катоду на глубину

0,4-0.6 от длины формирователя, выполнено в форме параллелепипеда с основанием, совпадающим с большим основанием пирамиды.

1562714

Составитель В.Шувалов

Техред H. Ходанич Корректор Н.Ревская

Редактор Г.Гербер

Подписное

Тираж 430

Заказ 1055

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101