Скоростной спектроанализатор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К П АТ ИНТУ

Союз Советских

Социал исты чеснмх

Республик ()961570 (6l) Дополнительный к патенту ( (22) ЗаянлЕно16.08.78 (21) 2660851/18 25

Э (51) М. Кл.

501 Х 3/42 (23) Приоритет - (») 16.08.77

Ркуларотоеккый комотет

СССР ао делан изобретенкк к открытнй (31) 825155 (33l США

Ю

Опублчковано23.09.82.Бюллетень И. 35 (53) УДК 535.8 (088.8) Дата опубликования описания 26.09 82

Инос транец

Исаак ДЖ. Ланда (США) (72) Автор изобретения

Иностранная фирма

"Неотек Корпорейшн" (США) (71) Заявитель

f i (54) СКОРОСТНОЙ СПЕКТРОАНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к спектральному приборос троению.

Известны спектроанализаторы, содержащие узкополосные оптические фильтры, поочередно пересекаюшие излучение широкополосного источника света $1) .

Однако это устройство не обеспечивает достаточной точности измерений.

Наиболее близким техническим решением является устройство, содержащее последовательно расположенные по ходу луча источник освешения, оптическую сис» тему для заполнения входной шели светом источника, входную шель, вогнутую голографическую дифракционную решетку, выходную шель, модулятор, оптическую систему для проектирования светового излучения на образец, светочувствительное устройство для детектирования светового излучения, а также устройство для сообшения колебательного движения дифракционной решетке и устройство для врашенйя модулятора 2 .

Однако это устройство характеризуется недостаточной точностью измерений.

Цель изобретения — повышение точнос« ти анализа.

Эта цель достигается тем, что в скоростном спектроанализаторе, содержашем расположенные последовательно по ходу луча источник освещения, оптическую систему для заполнения входной щели светом источника, входную щель, вогнутую голографическую дифракционную решетку, 1О выходную шель, модулятор, оптическую систему для проектирования светового изпучения на образец, свето-тувствитель ное устройство для детектирования светового излучения, а также устройство для 1к сообшения колебательного движения решетке и устройство для врашения модулятора, модулятор выполнен в виде диска, представляющего собой полосной фильтр, коэффициент пропускания которого линейрр но изменяется в зависимости от углового положения диска и содержит по меньшей мере один светонепроницаемый сегмент, а устройство для вращения модулятора синхронизовано с устройством для сообшения колебательного движения днфракцн3 9615 онной решетке таким образом, что крайние положения колеблющейся дифракционной решетки совпадают по времени с размещением в световом пучке светонепроницаемого сегмента модулятора. S

На фиг. 1 показана схема скоростного спектроанализатора для измерений спект ров отражения; на фиг. 2 - модификация спектроанализатора для измерения спект ров отражения с устройством для сбора излучения на волоконной оптике; нв фиг. 3модификация спектроанализатора для измерения спектров пропускания на волоконной оптике;на фиг, 4 - вариант исполь зуемого в устройстве модулятора;на фиг. 5IS модификация спектровнвлизатора для измерения спектров отражения с установкой образца между источником и решеткой; на фиг. 6 — модификация спектроанализвтора для измерения спектров пропускания 20 с установкой образца между источником и решеткой.

Спектроанализатор содержит, фиг. 1) источник 1 излучения, отражатель 2, сферическую линзу 3, нейтральный фильтр 4, 25 поляризатор 5, цилиндрического линзу 6, входную щель 7, вогнутую голографическую. дифракционную решетку 8, выходную щель 9, модулятор 10, цилиндрическую линзу 11, плоское зеркало 12, сферичес- gg кую линзу 13, ирисовую диафрагму 14, плоское зеркало 15, сферическую линзу 16, образец 17, фотоприемники 18. Модификация устройства (фиг. 2) содержит конический опорный элемент 19, волоконные 35 световоды 20, торцы которых укреплены в коническом опорном элементе, фокусируюшую оптику 21. Модификация устройства на фиг . 3, содержит диффузионный отражатель 2 2. Модулятор 10, цокаэан 4р ный на фиг. 4, представляет собой полос- . ной фильтр, коэффициент пропускания которого в сегментах 23 линейно изменяется в зависимости от углового положения диска, сегменты 24 светонепроницаемы. Модификация спектроанализатора на фиг. 5 и 3 отличается расположением элементов.

Устройство работает следующим образом.

Излучение от источника 1 собирается сферической линзой 3 нв входной щели 7.

Билиндрическая линза 6 обеспечивает равномерное заполнение входной щели 7 ° и, следовательно, дифракционной решетки 8.

B случае необходимости в световой поток могут быть помещены нейтрральный фильтр

4 и поляризатор 5. Отражатель 2 установлен таким образом, что изображе70 ние нити накала лампы располагается непосредственно рядом с самой нитью, удваивая тем самым длину йли ширину нити. Пройдя входную щель 7, излучение поступает на вогнутую голографическую решетку 8 и разлагается в спект1

Движение решетки синхронизованно с вра-. щением модулятора 10 таким образом, что крайние положения колеблющейся дирракционной решетки совпадают по времени с помещением в световом пучке светонепроницаемого сегмента 24 (фиг. 4) модулятора, Проектирование монохроматического излучения на образце осуществляется при помощи цилиндрической линзы ll, сферических линз 13 и 16 и плоских зеркал 12 и 15. Ирисовая диафрагма 14 вырезает участок светового пучка с равномерной интенсивностью. Монохроматическое излучение в каждый момент времени попадает на образец 17, диффуэно отражается и воспринимается фотоприемниками 18. В случае использования волоконной оптики для сбора излучения (фиг. 2) применяется конический опорный элемент 19, в котором торцы волоконных световодов 20 закрепляются по всей конической поверхности элемента 19. Диффузно отраженное излучение при помощи волоконных световодов 20 и фокусируюшей оптики 21 собирается на фотоприемнике 18. !

При получении спектров отражения с использованием волоконной оптики (фиг. 3) конический опорный элемент 19 содержит диффузный отражатель 22, а образец 17 устанавливается непосредственно перед коническим опорным элементом 19.

Систему освещения образца и сброса излучения можно установить перед дисперцируюшим элементом. В этом случае (фиг. 5) излучение от источника проходит линзу 3, ирисовую диафрагму 14, нейтральный фильтр 4, плоское зеркало

15 и сферическую линзу 16, попадает нв образец 17, помещенный на конический опорный элемент 19. Излучение, диффуэно отраженное от образца 17 при помоши световодов 20, вторые концы которых собраны в виде прямоугольной щели, попадает на колеблющуюся вогнутую голографическую дифракционную решетку 8 и,затем, пройдя выходную шель 9 и модулятор 10, направляется на фотоприемник. Таким же образом располагаются элементы при получении спектров пропускания образца (фиг. 6).

961570

Формула изобретения

Скорос тной сп ектроанализа тор, содержащий расположенные последовательно по ходу луча источник освещения, оптическую систему для заполнения входной щели светом источника, входную щель, вогнутую голографическую дифракционную решетку, выходную щель, модулятор, опти» ческую систему для проектирования све1О тового излучения на образец, светочувст вительное устройство для детектирования светового излучения, а также устройство для сообщения колебательного движения дифракционной решетке и устройство для

15 вращения модулятора, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности анализа, модулятор выполнен в виде диска, представляющего собой полосной фильтр, коэффициент пропускания которого линейно изменяется в зависимости от углового положения диска, и содержит по меньшей мере один светонепроницаемый сегмент, а устройство для вращения модулятора синхронизовано с устройством для сообщения колебательного движения дифракционной решетке таким образом, что крайние положения колеблющейся дифракционной решетки совпадают по времени с размещением в световом пучке светонепроницаемого сегмента модулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США N 4037970, кл. G 01 Ю 3/48, 1977.

2. Тарасов К. И. Спектральные приборы. Л., "Машиностроение", 1968, с. 281 — 283.