Способ определения длины волны спектральных линий
Изобретение относится к спектральному анализу и может найти применение при проведении эмиссионных и атомно-абсорбционных измерений с использованием многоэлементных фотоприемников. Целью изобретения является повышение точности определения длины волны. Излучение источника с помощью спектрального устройства разлагают в спектр. Регистрируют спектральные линии многоэлементным фотоприемником. Находят расстояние между элементами фотоприемника с максимальными значениями сигналов, соответствующих максимальным значением интенсивностей реперной и определяемой спектральных линий. По среднему значению обратной линейной дисперсии спектрального устройства находят определяемую длину волны. Положение максимумов интенсивностей реперной и определяемой спектральных линий находят с помощью расчетных уравнений. 2 ил.
СО1ОЗ СОВБТСНИХ
СОЦИЛЛИСТИЧСжИХ
РЕСПУБЛИН
А1 ( ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ ПРИ ГННТ СССР (21) 46 11207/40 25 (22) 01,12.88 (46) 30.10.90. Бюп, Р 40 (72) Л.П. Демин и Ф.Ф. Султанбеков (53) 535.853 (088.8) (56) Нагибина И.И. и др. Фотографические и фотоэлектрические спектральные приборы и техника эмиссионной спектроскопии. Л.: 1981, с. 144-146. Yair almi, R. Simpson. Self-scanned photodi.ode агray: à multichannal spectrometr.ic deteсгаг. — Appl. 0pt., 1980, 19, 4 9, р. 1401-1-414, (4) СНОСОВ ОПРГДЕЛЕ11ИЛ ДЛИНЫ ВОЛНЫ СПВКТ1 ЛЛЬН11Х 11ИШИЙ (57) Изобретение относится к спектральному анализу и может найти применение при проведении эмиссионных и атомно-абсорбционных измерений с исИзобретение относится к спектральному анализу и может быть использова но прН эмиссионных к атомно-абсорбци-. онных измерениях с применением многоэлементных фотоприемников. Цель изобретенкя — повышение точности определения длины волны спектральных линий ° На фиг,1 схематиче<-ки изображено устройство для осуществления способа определения длины волны спектральных линии; на фиг.2 — участок многоэлементного фотоприемника с изображением „„SU„, 16032ß пользованием многоэлементных фотоприемников. Целью изобретения является повышение точности определения длинь. волны. Излучение источника с помощью спектрального устройства разлагают и спектр. Регистрируют сп ектр ал ьные ли нии мног оэл е мент ным фотоприемником. Находят расстояние между элементами фотоприемника с максимальными значениями сигналов, соответствующих максимальным значениям интенсивностей реперной и определяемой спектральных линий. По среднему значепию оСратной линейной дисперсни спектрального устройства находят определяемую длину волны, Положение максимумов интенсиз;и стей реперной и определяемой спектральных линий находят с помощью расчетных уравнений 2 ил. величины сигналов, соответствующих инте нсив н остям р ел ер ной и опр еделя емой спектральных линий. Устройство для осуществления способа содержит источник 1 излучения, входную щель 2, дифракпионнную решетку 3, многоэлементный фотоприемник 4, устройство 5 обработки информации и индикаторное устройство 6. Способ осуществляют следующим образом. Свет от источника 1 излучения через щель 2 направляется в решетку 1603202 4 при ЙЪЬ; (2. 1) (с + 2Ь -2d).1 =Х -а ° (1) 25 2 (с+Ь) а Х = ° aN Х =а(И+ш) --> а И+в . 2 при Ь >d; а 1Д--Х +2 (2. 2) где а N (2.3) (2.4) b N+m 3, разлагающую излучение в спектр, который регистрируется с помощью мно гоэлементного фотоприемника 4, распаложенного в фокальной плоскости опект- 5 рального прибора. Сигнал с фотоприемника 4 поступает на устройство 5 обработки информации (например, ЭВМ7.и отображается в виде номеров элемен- тов .фотоприемника 4 со своими величи- 1 10 нами сигналов на индикаторном устройстве 6 (например, цифропечатающем устройстве) . Длину волны определяемой спектральной линии находят следующим образом:. определяют расстояние от начального элемента фотоприемника 4 до середины элемента фотоприемника 4 с максимальными значениями интенсивности 20 реперной и определяемой спектральных линий по формулам: ширина элемента фотоприемННКа 4; номер элемента фотоприемни- 30 ка 4 с максимальным значением сигнала реперной спект(с + 2а - 2Ь ) 1 =Х +а 8+m kern 2(с + при d Ъ; / i (с + 2Ь вЂ” 2d ) k4-m 8+m 2(с + 4 f при b p d ; а 1 = Х + — при равенстве сигнаN m 1 2 лов двух соседних элементов определяемой спектральной Ф линии где 11 — расстояние от начального ° элемента фотоприемника 4 до элемента фотоприемника, 50 регистрирующий максимальное значение интенсивности реперной спектральной линии; Х вЂ” расстояние от начального И элемента фотоприемника 4 до середины элемента фотоприемника 4 с максимальным значением интенсивности реперной спектральной линии; ральной линии (при равенстве сигналов двух соседних элементов ближний номер от начала фотоприемника 4); N+m — номер элемента фотоприемника 4 с максимальным значением сигнала определяемой спектральной линии (при равенстве сигналов двух соседних элементов ближний номер от начала фотоприемника 4); определяют расстояния от начального элемента фотоприемника 4 до максимумов интенсивностей реперной и определяемой спектральных линий по следующим формулам: 1 =Х+а. с+ 2d-2b)2 (c+d) при равенстве величин сигналов двух соседних элементов ре.— перной спектральной линии; величина сигнала с N-го элемента фотоприемника 4 Э соответствующая максимальному значению интенсивности реперной спектральной линии; величина сигнала с (0+1)го элемента фотоприемника 4; величина сигнала с (N-1) †. го элемента фотоприемйика 4; расстояние от начального элемента фотоприемника 4 до элемента фотоприемника, регистрирующего максимальное значение интенсивности определяемой спектральной 1603 202 где. (3) ДХ вЂ” Ь а dX — Ь--+ С а bñ Ь ДХ + а ДХ + а ДХ + а bX с0 сс сс сс с с с1 с с с средние величины освещенности элементов фотоприемника 4 с номерами N-1,N и N+1 при аппроксимации контура спектральной линии ступенчатой функцией (4); сс с1с а а b9 где -- а Ъс =d Ь =Ь-Ь ДХ Ьс а Х вЂ” ЬХ сс 9 9 50 значения сигналов с частей элементов фотоприемника 4 при смещении симметричного контура на величину Х. линии; Х, — расстояние от начального И9а элемента фотоприемника .4 до середины элемента фотоприемника 4 с максимальным значением интенсивности оп> ределяемой спектральной линии; I с — величина сигнала с (N+m)го элемента фотоприемника 4, соответствующая максимальному значению интенсивности определяемой спектральной линии; d — величина сигнала с (N+m+1)го элемента фотоприемника 4; Ъ вЂ” величина сигнала с (N+m-1)ro элемента фотоприемника 4; находят длину волны определяемой спектральной линии по формуле 7i„=9, + (1„, -1 ) p) Если считать аппаратную функцию . спектрального прибора симметричной то при совпадении максимума контура ф, — длина волны р еп ер н ой спектральной линии; — среднее значение обратной линейной дисперсии в выбранном участке длин волн. Обоснуем формулы (2.1) — (2.4). Аппроксимируем контур спектральной линии симметричной ступенчатой функ-1 цией Е(1) при условии Ь = dс(фиг .2): Ь при (N+2) d (1 (N-1) а 15 f (1) = с при (И-1) а (1 Na d при Ма а1 с (N+1)a (4) Найдем зн..чения сигналов с (N-1)20 го N-го и (0+1)-ro элементов фотоприемника 4 при смещении максимума интенсивности спектральной линии на величину .Q Х середины элемента фотоприемника 4 с максимальным сигна-. лом:. при 5 X>0; d Ь bX ) с — при d Xi0- b > d са Ъ вЂ” при QX>0; d Ь dX а dX 7 и -- при bx(0 b) d с с — при ДХЖ; d ъ Ь Дк а при bX(0; Ь ) d спектральной линии с серединой элемента фотоприемника 4 с максимальным 40 сигналом сигналы соседних элементов фотоприемника 4 равны. Исходя из это- го составляем систему уравнений и найдем величину смещения Д Х: ДХ ДХ с =с-с — +Ь а ДХ bX d =d-d — +с С С а Если заменить d на Ь, найти из второго уравнения Ь, вычесть из второго уравнения четвертое и найти h,X с обозначить — через у и прибавить С 9 а третье уравнение к четвертому, под1603 202 фотоприемника и элементом фотоприемника, регистрирующим максимальное значение интенсивности реперной спектральной линии, измерение рас5 стояния 1„+,„между начальным элементом фотоприемника и элементом фотоприемника, регистрирующим максимальное значение определяемой спектральной 10 линии, и вычисление длины волны » определяемой спектральной линии по формуле » =, 4 (1 +,„- 1я), р, где ф — длина волны реперной спектральной линии; р — среднее значение обратной линейной дисперсии, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения длины волны, измеряют расстояния Х, и Хи,,„от начального элемента фотопри-. емника до середины элемента фотоприемника, регистрирующего максимальное значение интенсивности р епер ной спектральной линии и максимальное значение интенсивности определяемой 25 спектральной линии соответственно, регистрируют величины с и с сигна-! лов с N-го и с (N+m)-ro элементов фотоприемника, соответствующие максимальному значению интенсивности реперной спектральной линии и максимальному значению интенсивности определяемой спектральной линии соот- ветственно, величины d и d сигналов с (N+1)-го и (N+m+1) -го элементов фотоприемника соответственно, 35 величины Ь и b сигналов с (N-1)-ro ! и (N+m-1) -го элементов фотоприемника, а расстояния 1 g и 1, находят из соотношений с-с Х =a — — — — =О 2(с + d) Зс+ с .а, ДХ,=а — — — — Фy 4с Зс-с а ДХ = а — — — - =— 4с 2 откуда следует, что { c+2d.-2Ь) - 4 (с+2Ь-2d) - 2 (с + Ь) 40 1 (с+26-2Ъ)— 2(c + d) при d > Ъ (45 1» = Х +а при Ъ d;t 1„= Х„+ с+2Ь-2d)— 2(с + Ь) 50 dJ ) ф t при о ЬЬ (с +2Ь -2d )- с 1qim= Хи щ- а — — — — — — г 2(с + 9) ставив в него полученные значения b и с, тб выражение принимает вид d-Ъ Ь + и ==== + у 1-у откуда {с + 2d - 2Ь)4 ЬХ = ໠— — —— 2 (c+d) ЧТобы определить действительное ,ДХ, подставим в полученную. формулу значения d = Ь (при этом 6X = О) и с,d Ь = О (при этом .ДХ = -): 2 с+с ас hX =а-- — — -= — — ФО 2(с+й) с + d 2(с + d) Аналогичным образом найдем Д Х йри Ь:2- d; Д Х (0 3 При отсчете координаты от начального элемента фотоприемника 4 расстояние до максимума интенсивности спектральной линии определякт по формуле (2.2) . Способ позволяет уменьшить абсолютную погрешность определения длины волны спектральных линий более чем в 20 раз. Формула изобр ет ения Способ определения длины волны спектральных линий, включающий ре&истрацию реперных и определяемых спектральных линий многоэлементным фотоприемником, измерение расстоя ния 1 между начальным элементом. (с +2d -2Ь )И+И Й р 2 (СГ+ а при равенстве величин 2 интенсивностей реперной спектральной линии от двух соседних элементов фотоприемника; 1п 1603202 при b pd . 4Х 0 dX Фиг. 8 Составитель С. Ивайов Техред М;Дидык Корректор С. ШевкУн Редактор А. Orap Тираж 427 Заказ 3377 Подписное ВЯИИПИ 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 1 =Х + — при равенстве величин а Ви» Я+» 2 интенсивностей определяемой спектральной линии от двух соседних элементов фотоприемника, 5 где а - ширина элемента фотоприемника.
