Устройство для измерения характеристик собственного излучения в инфракрасном диапазоне

 

Использование: техника ИК-спектроскопии, а именно устройства для измерения характеристик собственного излучения в инфракрасной области. Сущность изобретения: устройство содержит корпус-криостат, в котором установлена оптическая система. Оптическая система содержит последовательно расположенные термостол, снабженный узлом измерения и регулирования температуры и узлом крепления образца, монохроматор и фотоприемник. Монохроматор состоит из охлаждаемого экрана, в котором имеется круглое входное отверстие, зеркального коллиматора, дифракционой решетки и зеркального объектива, расположенного перед фотоприемником, при этом узел крепления образца расположен в фокальной плоскости коллиматора. Устройство позволяет регистрировать слабые излучения в ИК-области и измерять угловые и температурные зависимости излучательной способности материалов. 1 ил.

Изобретение относится к технике ИК-спектроскопии, а именно к устройствам для измерения характеристик собственного излучателя в инфракрасной области.

Известны ИК-спектрометры, предназначенные для регистрации спектров собственного испускания тел [1] ИК-спектрометры содержат блоки осветителя, монохроматора и детектор. Блок осветителя состоит из источника ИК-излучения, модулятора и зеркала, фокусирующего изображение источника на щель. После осветителя пучок света попадает в блок монохроматора, содержащий зеркало, которое превращает пучок света в параллельный и дифракционную решетку, установленную с возможностью поворота. Спектрометр содержит выходную щель, направляющую монохроматический свет на детектор.

Данное устройство не позволяет измерять угловых и температурных зависимостей излучательной способности материалов, что является необходимым в исследовании теплофизических свойств материалов. Кроме того, присутствие фонового излучения вносит существенные погрешности в измерение спектральных характеристик, ограничивая чуствительность установок.

Наиболее близким к изобретению является криогенный эмиссионный спектрометр, который выбран в качестве прототипа [2] Спектрометр содержит корпус-криостат, в котором установлена камера с закрепленной на ней оптической системой, состоящей из последовательно расположенных термостола, снабженного узлом измерения и регулирования температуры и узлом крепления образца, монохроматора и фотоприемника. Все пути охлаждаемой камеры выполнены из алюминия, кроме зеркала, которое выполнено из меди. Криогенный эмиссионный спектрометр работает при 77 К. Недостатками известного устройства являются сложность его изготовления, поскольку элементы оптической системы выполнены из металла, а также невозможность измерения с помощью этого спектрометра температурных и угловых зависимостей спектральной излучательной способности тел.

Задачей изобретения является разработка простого устройства для регистрации слабых излучений в ИК-области, которое позволяет измерять угловые и температурные зависимости излучательной способности материалов.

Устройство содержит корпус-приостат.

На чертеже изображено устройство для измерения характеристик собственного излучения в ИК-диапазоне.

Устройство расположено в криостате 1 и содержит охлаждаемый экран 2 с круглой диафрагмой 3, термостол 4 с узлом крепления исследуемого образца 5 и узлом поворота 6, устройство измерения и контроля температуры 7, зеркальный коллиматор 8, дифракционную решетку 9, зеркальный объектив 10, фотоприемник 11.

Устройство работает следующим образом.

В криостате 1 создается режим вакуумирования и охлаждения до температуры жидкого азота, что способствует устранению влияния фонового собственного излучения. Охлаждаемый экран 2 поглощает излучение образца, перемноженное от стенок и нерабочих поверхностей, оставляя для вывода излучения диафрагму 3, выделяющую излучение в пределах входной угловой апертуры оптической схемы. В узле крепления 5 термостола 4 осуществляется равномерный электронагрев образца, устройством 7 измеряется и контролируется температура. Нагреваемый образец является источником ИК-излучения, причем узел крепления с нагреваемым образцом расположен в фокальной плоскости зеркального коллиматора 8. Таким образом, расходящийся пучок после отражения от зеркального коллиматора 8 становится плоским, дифрагирует на решетке 9 и спектральные составляющие собираются зеркальным объективом 10 на фотоприемнике 11. Так измеряется спектральная излучательная способность.

Устройство позволяет измерять температурные и угловые зависимости спектральной излучательной способности. Узлом поворота 6 объект поворачивается на заранее заданный угол. Просканировав объект по заданному диапазону углов при определенной температуре, определяют угловую зависимость спектральной излучательной способности. При изменении температуры цикл измерений повторяется. Задавая определенный температурный интервал, определяют температурную зависимость спектральной излучательной способности.

Таким образом изобретение позволяет повысить чувствительность при измерении температурных и угловых зависимостей спектральной излучательнной способности.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК СОБСТВЕННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ИНФРАКРАСНОМ ДИАПАЗОНЕ, включающее корпус-криостат, в котором установлена оптическая система, состоящая из последовательно расположенных термостола, снабженного узлом измерения и регулирования температуры и узлом крепления образца, монохроматора и фотоприемника, отличающееся тем, что термостол выполнен с возможностью поворота, монохроматор состоит из охлаждаемого экрана, в котором имеется круглое входное отверстие, зеркального коллиматора, дифракционной решетки и зеркального объектива, расположенного перед фотоприемником, причем узел крепления образца расположен в фокальной плоскости коллиматора.

РИСУНКИ

Рисунок 1