Способ измерения состава отическои прозрачного вещества

 

БАТЕчтио- . "йюаЧССКУ. библиотека МЬА

5I24II

СОюз СОВотсхин

Социалистических

Респт/блин и 61ОРСйб@У СВИДИНЪОВУ (61) Дотlll IHHTHJIHH0(к 3ВТ. свид-ву (22) Заявлено 27.07.73 (21) 1948748/26-25 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (23) Прпорптс I

Опубликовано 30.04.76. Бюллетень ¹ 16

Дата опубликования описания 12.01.77 (53) УДК 535.411(088.8) (72) Авторы изобретения

Н. M. Комиссаров и Г. Г. Данилина (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВА

ОПТИЧЕСКИ П РОЗРАЧ НОГО ВЕЩЕСТВА герентных пространственно разделенных луча света. Один из ННх проходит через измерительную камеру 3, в которую вводится исследуемое вещество. Два других луча проходят компенсационную камеру 4. Затем три луча, пройдя фазосдвигающий блок 5 и соединительный блок 6, пространственно совмещаются, образуя трехлучевую интерференционную картину, которая попадает в спектральный регистрирующий блок 7. Спектральный регистрирующий блок развертывает трехлучевую интепференционную картину вдоль спектра и регистрирует ее на фотоматериале.

Вид спсктроинтерференционной картины определяется направлением интерференционных полос по отношению к направленшо дисперсии.

Прн равенстве оптических путей трех лучей для всех длин волн Л(л,) =0 вдоль

20 спектра расположатся трехлучевые интерферснцпонные полосы с постоянными относительными ннтснсивностями полос вдоль спектра (фиг. 2а) . Если между измерительным лучом и двумя опорными лучами есть разность хода Л(Х), изменяющаяся с длиной волны, 25 т. с. создан спектральный градиент разности Л хода вдоль спектра, то относительные

di. интенсивности соседних интерференционных

30 полос будут периодически меняться вдоль

Изобретение относится к технике спектроскопических измерений. В частности, данный способ может найти применение при измерении состава газа на газодинамическихустановках и при оптико-физических исследованиях в плазменных и электрическlli разрядах.

Целью изобретения является повышение гочности измерения состава и увеличение числаа определяемых компонент.

Эта цель достигается тем, что создают трехлучевую интерференционпую картину в белом свете, развертывают ее вдоль спектра, формируют исходную спектроинтерфсренционну ю картину с местами равных ННТСНсНННостей соседних полос, число которых долячю быть не мснсс числа опредсляемых компонсHT, получают рабочую картину со смещенными местами равных иппгснсивностсй путем введения исследуемого вещества в измерительную ветвь интерферометра, измеряют длины воли мест равных интенсивностей исходной н рабочеи картинах, H c IIOXIQKIblo системтн математических уравнений, связывающих состав газа с положениями мест равных интенсивностей, определяют состав вещества.

Измерительная система работает следующим образом.

Осветитель 1 (см. фиг. 1) направляет излучение источника белого света в трехлучевой делительный бло", 2, который образует три ко(51) М.Кл.е б 01N 21/46

G 01N 21/00

8i24ii

3 спектра. ПричеМ между главными и побочными полосами будет сдвиг по фазе на половину периода, B результате этого в спектроинтерференционной картине образуются места

" равными интенсивностями соседних интерференционных полос, через которые можно провести линию (изапику).

В рассматриваемом случае градиент разности хода направлен вдоль дисперсии, и поэтому изапики перпендикулярны направлению дисперсии спектрального прибора.

Для длин волн, на которых наблюдаются изапики, разность хода равна нечетному числу четвертей длины волны:

2! — 1. (! i, 2, 3) (1)

При установлении равенства интенсивностей соседних полос с точностью +-5% положение изапики определяется погрешностью

Л=+ 0,004 длины волны. Отсюда следует, что определяя перемещение изапики по спектру, можно измерять малые разности хода, создаваемые вводимым в измерительну1о ветвь веществом, с погрешностью 0,004 ..

Чтобы проводить измерение состава по спектральному смещению изапики, необходимо спектр проградуировать (прокалибровать), ". е. установить зависимость между длиной волны и разностью хода. С этой целью при создании изапики в измерительный луч вводится калиброванная разность хода Л, (л) с известной зависимостью от дли1!ы волны 1.: (n,; (ц — 1) j„. (2) л где п„(Х) — дисперсионная функция калиброванной разности хода;

l геометрическая разность хода.

При измерении состава оптически прозрачного вещества, как показано выше, можно использовать зависимость: т! (i,.) — 1 = Л . а . (g,.), (3) где а, (.) =Л, + = — удельная рефракция

В, j - и к о м и о н с l l т ьl;

М, — концентрация j-u

КОМПОН HTI)l;

Л и  — рефрякциоппые кон./ J ст!11!ты (-й 1,ол1по1!е!1ты.

Введение в измерительный луч слоя вещества толщиной 1 создает дополнитсльну1о разность хода. Это приводит к перемещспи1о изапик вдоль спектра (фиг. 2, в).

Для любой изапики можно записать уравнение:

1, 1=" — а „(Х,. ) — +, », И;а . (Х.,) + Л1 !а, (Х.! )

j=!

2(К; + 1) — 1> (4)

41

К; =К+1 отсч где / — номер компоненты со связанными электронами; л, — длина волны положения изапики;

l0 z — 1 — число компонент со связанными электронами;

К; — номер изапики;

К вЂ” абсолютный номер первой изапики; — отсчетный номер изапики;

Х, и а концентрация и удельная рефракция свободных электронов.

Полученная система линейных уравнений решается методом определителя (детерминанта).

Состав газа по предложенному способу измеряют путем выполнения следующей последовательности операций. Настраивают интерференционную картину на нулевую разность хода для всех длин волн (фиг. 2а). Вводят ка25 либрованную разность хода в измерительную ветвь и фотографируют исходную спектроинтерференционную картину (фиг. 2б). Затем помещают в измерительную ветвь прозрачное вещество, например газ, состав которого надо определить, и регистрируют рабочую спектроинтерферограмму (фиг. 2в) . На полученных снимках измеряют длины волн расположения изапик в исходном и рабочем положениях.

По измеренным значениям с помощью системы уравнений рассчитывают состав исследуемого вещества.

Формула изобретения

40 Способ определения состава оптически прозрачного вещества, например газа или плазмы, с использованием явления дисперсии показателя преломления вещества, отличающийся тем, что, с целью повышения точности из45 мерения состава и увеличения числа определяемых компонент, в развернутой по спектру трехлучевой интерференционной картине в белом свете формируют исходную спектроинтерферс ционпую картину с местами равных

00 1111 I cllcIIIIIIocTcÉ сосед!!их llo:Ioc, рых долкно быть не менее числа определяемых компонент, получают рабочую картину со смещенными местами равных интенсивностей, вводя исследуемое вещество в измерительную ветвь интерферометра, измеряют длины волн мест рав ых интенсивностей в исходной и рабочей картинах, и по полученным данным находят состав вещества.

51241l

Фм. 7

@ .2

Составитель Н. Решетников

Техред А. Камышникова

Корректор Л. Котова

Редактор Г. Яковлева

Подписное

МОТ, Загорский филиал

Заказ № 5!91 Изд. № 1314 Тираж 1029

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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