Спектрометр с интерференционной селективой амплитудной модуляцией

 

> 64OI36

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное,к ивт. свид-ву— (22) Заявлено 04.08.77 (21) 2514746/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.Кл.-" G 01 1 3/06

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (531 УДК 535.4 (088.8) (43) Опубликовано 30.12.78. Бюллетень № 48 (45) Дата опубликования описания 20.02.79 (72) Автор изобретения

Ю. Г. Козлов (71) Заявитель Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени

Ленинградский государственный университет им. А. А. Жданова (54) СПЕКТРОМЕТР С ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ

СЕЛЕКТИВНОЙ АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Изобретение относится к оптикоинтерференционным спектральным приборам и может быть использовано для определенн» спектрального состава света в любой области спектра.

Известны спектральные приборы (11, содержащие дифракционные решетки, зеркала и снабженные приводом для их поворота, обеспечивающим последовательну о автоколлимационную их установку и изменение разности хода плеч интерферометра.

Однако онп не обеспечивают получение когерентной модуляции.

Наиболее близким техническим реше- 15 нпем является спектрометр с интерференционной селективной амплитудной модуляцией, содержащий соединенные с механизмом сканирования дифракционную решетку и автоколлимационное плоское зерка- 20 ло (21. Недостатком его является то, что оп обладает низкой чувствительностью, поскольку не содержит средств, обеспечивающих получение когерентной модуляции, что, в свою очередь, не позволяет использовать синхронное детектирование, обеспечпваюп.се повышение чувствительности измерений.

Целью изобретения является увеличение чувствительности измерений спектрометра за счет осуществления когерентностп мод; Iÿöèè.

Поставленная цель достигается тем, что ось вращения механизма сканирования установлена на линии пересечения плоскостей решеткп и зеркала.

Функциональная схема устройства изображена на чертеже.

Устройство содержит дпфракционную отражательную решетку 1, отражательное зеркало 2 и механизм вращения 8, стрелкамп обозначены пучок входного излучения 4 и дпфрагированные лучи 5 и б.

Устройство работает следующим образом.

П 1ок входного излучения 4 падает на дифракцпонную решетку 1 и дает первый отрицательный порядок дифракции в направлении пучка 5 и нулевой в направлении пучка 4. Пучок 5 для длины волны настройки отражается зеркалом 2 в обратном направлении и, вторично упав на дифракционную решетку 1, дает нулевой порядок в направлении пучка б и положительный первый порядок в направлении пучка 4.

Резул -.тат интерференции можно наблюдать;. в направлении пучка 4, и в направлении пучка б. Оптическая газность ход. . ме .:л1 пулевым порядком прп первой ди640136 фракции и положительным первым порядком при второй дифракции равна:

A = xsin р, s!n —, L

li

А:.

- Li

), — cos x,-,, где L — ширина дифракционной решетки;

xII — расстояние от центра решетки до точки пересечения плоскостей дифракционной решетки и зеокала.

Из этого соотношения видно, что аппаратурная функция такого неравноплечного сисама sin — L J —, — L окажется про). / л

2хо модулировна частотой в большей, чем

L частота изменения аргумента sin. Таким образом, при величинах хр)0 появляется автомодуляция светового потока, и частота модуляции будет тем выше, чем больше х и скорость сканирования. Соответственно, частота опорного сигнала синхронного дегде х — — расстояние от произвольной точки решетки до линки пересечения плоскостей решетки и зеркала, угол между плоскостями, содержащими дифракционную решетку и плоское зеркало.

Если ввести модуляцию, например, в направлении, параллельном плоскости решетки, то есть смещать зеркало или реше7ку в этом направлении на расстояние порядка одной длины волны, то изменение порядка интерференции, обусловленное зт|м смен;синем, приводит в конечном счете к аплитудпой модуляции светогого потока. Как видно из формулы (1), порядок интерференции в произвольной точке в плоскости решетки в момент точной настройки на исследуемую длину волны не зависит от для волны, так как величина х остается постоянной на всех длина < волн, а, следовательно, и изменение порядка интерференции не зависит от длины волны, т, е... одуляцпя становится когерентной.

Введение искусственной модуляции не является необходимым.

Легко показать, что аппаратная функция (то есть отклик прибора на частотную б-функцию) в данном случае характеризуется соотношением: тектора должна совпадать с частотой и фазой автомодуляции. Дахке в том случае, если ось сканирования не совсем совпадает с указанной выше линией пересечения упомянутых плоскостей, мы можем получить некоторый выигрыш в отношении сигHH 7! LIIAi. JI, применив узкополосный тель. Ясно, что полосу пропускания усилителя можно делать тем уже, чем ближе находятся друг к другу ось вращения и линия перессчения плоскостей. Идеальное совпадение, включающее также требование кратности величины хо ширине штриха 5, даст возможность применить синхронное

15 детектирование.

Очсвпдп, что может также работать конструкция, где вокруг указанной выше оси вращается дифракционная решетка.

Данная система может работать в любом интервале длин DQJIH, TBk как Hp. содержит элементов, работающих на проп:, .ка пие.

Расположение входной и выходной апер- р может быть выбрано из соображений удобств эксплуатации прибора. Малое число отражений может позволить применить чанный прибор в ультрафиолетовой области спектра, где становятся велики потери на отражение.

Совмещение оси вращения сканирующего элемента с линией пересечения плоскостей, содержащих дифракционную решетк. и плоское зеркало, позволяет получп7ь автоматическую когерентную модуляции.

Это приводит к возможности использования синхронного детектирования при сохранении простоты оптической схемы и всех преимуществ, даваемых сисамом.

Формула изобретения

Спектрометр с интерференционной селективной амплитудной модуляцией, содер:кащпй соединенные с механизмом скани45 рования дифракцнонную решетку и автоколлимациопное плоское зеркало, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличени>7 чувствительности, ось вращения механизма

50 сканирования установлена на линии пересечения плоскостей решетки и зеркала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Зайдель А. Н. и др. Спектральные приборы с селективной модуляцией, в кн.

«Техника и практика спектроскопии», М., «Наука», 1972, с. 207 — 214.

50 2, Авторское свидетельство СССР

ЛЬ 495945, кл. G 01 J 3!00, 1974.

Релактоп И. Коляда

Cn."òÿâ .те.в. Л. Медгедев

Техред И. Рыбкина

Корректор С. Файн

3 а к а з 985/1570 Нзд. !iЪ 801 Тиоан; 799 Поди. гное

НПО Государственного когиитета СССР по лелаги изобветеннй и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»