Спектрограф когерентного спектрального дослідження

Реферат: UA 106797 U UA 106797 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Спектрограф когерентного спектрального дослідження є приладом, що належить до області оптичних спектральних приладів. Спектрограф когерентного спектрального дослідження призначений для проведення вимірювання і дослідження спектрів поглинання речовини в газоподібному стані, твердотільних зразків і речовини в рідиннофазовому стані в оптичному діапазоні довжин хвиль, в різних умовах знаходження речовини і для вимірювання концентрації речовини. Спектрограф когерентного спектрального дослідження складається із чотирьох оптичних газових кювет, одна із котрих перестроювана багатоходова і три одноходові, із пристрою для розміщення твердотільного зразка і рідиннофазового зразка, із перестроюваного квантового джерела електромагнітнохвильового випромінювання, що розміщений в термостаті з терморегулятором, із набора активних елементів для перестроюваного квантового джерела електромагнітнохвильового випромінювання, із дифракційної решітки, що розміщена в відкритому резонаторі перестроюваного квантового джерела електромагнітнохвильового випромінювання і що перестроюється, із набору джерел живлення для активних елементів перестроюваного квантового джерела електромагнітнохвильового випромінювання, із маніпулятора, що здійснює рух дзеркала відкритого резонатора перестроюваного квантового джерела електромагнітнохвильового випромінювання, із маніпулятора, що здійснює фіксацію дзеркала відкритого резонатора перестроюваного квантового джерела електромагнітнохвильового випромінювання в установленому положенні, із набору фотоприймаючих приладів, із фотометричної кулі, із манометра, із вакуумметра, із вимірювальної схеми, що включає синхронний детектор, із цифрового обчислювального пристрою, що управляє процесами вимірювання і режимами роботи і що проводить обробку результатів вимірювання, із приладу оптичного відображення інформації і із друкуючого пристрою. Спектрограф когерентного спектрального дослідження призначений для проведення вимірювання коефіцієнта поглинання зразка, що досліджується, показника поглинання речовини, питомого показника поглинання речовини в діапазоні довжин хвиль від 0,3 мкм до 100 мкм і призначений для вимірювання концентрації речовини. Напівширина лінії випромінювання перестроюваного квантового джерела електромагнітнохвильового -3 -1 випромінювання, наприклад, є порядку 10 см . -2 Газова суміш в оптичних газових кюветах може знаходитись під тиском від порядку 10 мм Hg до 2,25 атм. Для забезпечення вимірювання в усьому оптичному діапазоні довжин хвиль в наборі є фотоприймаючі прилади, що є фоторезисторами на основі Cd S, на основі Cd Se, на основі Ві Se, наприклад, і інші. На Фіг. 1 зображений вид зверху спектрографа когерентного спектрального дослідження без верхньої кришки і оптична схема. Гауссівський пучок від перестроюваного квантового джерела електромагнітнохвильового випромінювання, що зображений у вигляді випукло-ввігнутого багатокутника, проходить через оптичний модулятор, лінзу, пристрій для розміщення твердотільного зразка і рідиннофазового зразка, проходить через лінзу, відбивається від двох дзеркал, проходить через лінзу і через оптичне вікно перестроюваної багатоходової оптичної газової кювети, входить в перестроювану багатоходову оптичну газову кювету, відбивається скільки-то разів від дзеркал в перестроюваній багатоходовій оптичній газовій кюветі і виходить через те саме оптичне вікно, відбивається від дзеркала, прямує через лінзу до ще одного дзеркала, відбивається від того дзеркала і прямує через лінзу, прямує через три одноходові оптичні газові кювети і через лінзу до фотометричної кулі з фотоприймаючим приладом. Між фотометричною кулею з фотоприймаючим приладом і двигуном оптичного модулятора розміщений екран із феромагнітного матеріалу. Квадратом в правій частині спектрографа когерентного спектрального дослідження ближче до фальшпанелі зображена вимірювальна схема. Між вимірювальною схемою і двигуном оптичного модулятора розміщений екран із феромагнітного матеріалу. Прямокутником в правій частині біля вимірювальної схеми зображений цифровий обчислювальний пристрій. Квадратами з рисками в лівій частині спектрографа когерентного спектрального дослідження зображені вісім електромагнітних газових і вакуумних клапанів. У фальшпанелі невеликими однаковими прямокутниками зображені манометр і вакуумметр. Правіше зображені прилад оптичного відображення інформації і друкуючий пристрій. Під друкуючим пристроєм розміщене джерело живлення для гелій-неонового активного елемента для перестроюваного квантового джерела електромагнітнохвильового випромінювання. На Фіг. 2 зображена вакуумна схема спектрографа когерентного спектрального дослідження. Оптичні газові кювети зображені прямокутниками і позначені Кв 1, Кв 2, Кв 3, Кв 4. 1 UA 106797 U 5 10 15 20 25 30 35 Електромагнітні газові і вакуумні клапани зображені квадратами і позначені К1, К2, К3, К4, К5, К6, К7, К8. Колом одним зображений манометр і позначений Мн. Колом другим зображений вакуумметр і позначений В. Невеликими прямокутниками зображені газовакуумні дроселі і позначені Др. Вхідний штуцер позначений Шт. Прямокутником зображений форвакуумний насос і позначений ФВН. Між всіма об'єктами вакуумної схеми проходить вакуумпровід і газопровід. На Фіг. 3 зображене перестроюване квантове джерело електромагнітнохвильового випромінювання. Активний елемент, позначений АЕ, установлюється на основі із інвару. Активний елемент змінний. Один такий, що призначений для отримання генерації на вільних електронах. Другий активний елемент напівпровідниковий. Третій активний елемент являє собою газорозрядну трубку з сумішшю гелію і неону. Є дві плоскопаралельні із оптичного скла пластини, що розміщені під кутом Брюстера. На оптичній осі активного елемента розміщена дифракційна решітка, позначена ДфР. Зображені дзеркала оптичного резонатора. Вихідне дзеркало зліва від активного елемента. Відстань між дзеркалами відкритого резонатора по оптичній осі відкритого резонатора 46 см, наприклад. Розміри дифракційної решітки 5 см  5 см, наприклад. Дифракційна решітка разом з заднім дзеркалом відкритого резонатора розміщена на основі, що повертається за допомогою пошагового двигуна. Дифракційну решітку можна замінювати в залежності від того, в якому діапазоні довжин хвиль проводяться вимірювання. Діаметр електромагнітнохвильового пучка, що формується, 2 мм - 4 мм, наприклад. Пристрій для розміщення твердотільного зразка і рідиннофазового зразка може бути змінний. Максимальна відстань між вхідним і вихідним оптичними вікнами цього пристрою 15 см, наприклад. Мінімальна відстань між оптичними скляними пластинами в цьому пристрої може бути долі міліметра. На фальшпанелі розташовані органи управління роботою спектрографа когерентного спектрального дослідження. Розташовані клавіші для введення інформації для цифрового обчислювального пристрою. Розташовані манометр і вакуумметр. Є екран приладу оптичного відображення інформації. Є лоток для аркушів паперу з надрукованим тим, що введено для друку, у вигляді слів, чисел і графіків на друкуючому пристрої. Є передня частина блока живлення для гелій-неонового оптичного квантового генератора. Є ручка регулювання коефіцієнта підсилення вимірювальної схеми. Коефіцієнт поглинання К, показник поглинання  і питомий показник поглинання c електромагнітнохвильового випромінювання на одній довжині хвилі визначаються шляхом вимірювання інтенсивності електромагнітнохвильового випромінювання при відсутності досліджуваного зразка I0 і при присутності досліджуваного зразка I шляхом перетворення в величину напруги постійного струму, вимірювання цієї величини і перетворення цієї величини за допомогою аналого-цифрових перетворювачів і розрахунку по формулах I 1 I 1 I0 ,   ln 0 , c  ln I0 d I nd I , d є довжина оптичного шляху променю в границях речовини, що досліджується, n є концентрація речовини. K Такий розрахунок проводиться для кожної довжини хвилі. 40 Концентрація речовини визначається шляхом вимірювання I0 і I і розраховується з використанням відомих значень c по формулі 1 I ln 0 c d I . Такі вимірювання можна провести по діапазону довжин хвиль з шагом по хвильовому числу -3 -1 10 см і з більш меншим шагом. n 45 50 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спектрограф когерентного спектрального дослідження, що складається із перестроюваної багатоходової оптичної газової кювети і трьох одноходових оптичних газових кювет, із пристрою для розміщення твердотільного зразка і рідиннофазового зразка, із перестроюваного квантового джерела електромагнітнохвильового випромінювання, що розміщується в термостаті з терморегулятором, із набору активних елементів для перестроюваного квантового джерела електромагнітнохвильового випромінювання, із дифракційної решітки, що розміщена у відкритому резонаторі перестроюваного квантового джерела електромагнітнохвильового випромінювання і що перестроюється, із набору блоків живлення для активних елементів перестроюваного квантового джерела електромагнітнохвильового випромінювання, із 2 UA 106797 U 5 маніпулятора, що здійснює рух дзеркала відкритого резонатора перестроюваного квантового джерела електромагнітнохвильового випромінювання, із маніпулятора, що здійснює фіксацію дзеркала відкритого резонатора перестроюваного квантового джерела електромагнітнохвильового випромінювання в установленному положенні, із набору фотоприймаючих приладів, із фотометричної кулі, із манометра, із вакуумметра, із вимірювальної схеми, що включає синхронний детектор, із цифрового обчислювального пристрою, що управляє процесами вимірювання і режимами роботи і що проводить обробку результатів вимірювання, із приладу оптичного відображення інформації і із друкуючого пристрою. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3