Устройство для измерения спектров испускания

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СПЕКТРОВ ИСПУСКАНИЯ, включающее источник возбуждающего излучения, систему сбора вторичного излучения в виде системы конфокальных зеркал с выходной щелью, сопряженный со щелью регистрирукаций прибор, отличающееся тем, что, с целью увеличения чувствительности и повьпления эффективности устр9йства, введено зеркало с селективно-отражакадим покрытием , причем источник возбуждения через указанное зеркало сопряжен с выходной щелью системы конфокальных зеркаЛо (Л с: 4; 05

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„> 117460 А

3(5I) G 01 7 3/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,: К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3540410/18-25 (22) 29.10.82 (46) 07.10.84. Бюл. Р 37 (72) Д.A.Æóðàâëåâ, В.Н.Большов, Г.H.Eãoðîâ, A.H.Ìåýåíöåâ

В.С.Тюрин (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт биологического приборостроения (53) 535.37 (088.8) (56) 1.Шишловский А.A. Прикладная физическая оптика. M., Фиэматгиз, 1969, с. 546.

2.Брандмюллер И., Мозер Г. Введение в спектроскопию комбинационного рассеяния света. M. Мир, 1964, с. 354-360 (прототип), (54) (57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СПЕКТРОВ ИСПУСКАНИЯ, включающее источник возбуждающего излучеНия, систему сбора вторичного излучения в виде системы конфокальных зеркал с выходной щелью, сопряженный со щелью регистрирующий прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения чувствительности и повышения эффективности устройства, введено зеркало с селективно-отражающим покрытием, причем источник возбуждения через укаэанное зеркало сопряжен с выходной щелью системы конфокальных зеркал.

1117460

Изобретение относится к спектрометрии и может быть использовано при измерении спектров пропускания, получаемых путем оптического возбуждения исследуемого вещества, например, при измерении спектров комбинационного рассеяния и люминесценции.

Известны устройства для измерения спектров испускания, например люминесценции, содержащие кювету с исследуемым веществом, монохроматический источник зондирующего излучения, возбуждающий люминесценцию, и спектрометр, регистрирующий спектр люминесценции находящегося в кювете вещества 1 j.

Недостатком таких устройств является низкая эффективность использования возбуждающего и исследуемого излучений, большая часть энергии которых теряется из-за однократного прохождения зондирующего излучения че- 2Q рез исследуемое вещество и низкой эффективности сбора испускаемого вещества излучения, поступающего в спектрометр. Это приводит к снижению чувствительности такого типа устройств.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство для регистрации спектров комбинационного рассеяния, в кото- 3О ром испускаемое веществом излучение собирается с помощью оптической системы из трех последовательно расположенных конфокальных сферических зеркал. При этом щель для выхода излучения комбинационного рассеяния, расположенная на поверхности второго зеркала конфокальной системы, оптически сопряжена со спектрометром(2 .

Недостатком этого устройства является низкая эффективность использова-<О ния возбуждающего излучения, которое однократно проходит через исследуемое вещество. Особенно низкой в гаком устройстве будет эффективность использования излучения лазерных ис- 45 точников, дающих узконаправленное излучение, локализованное в небольшом объеме, значительно меньшем, чем объем исследуемого вещества между зеркалами. Поэтому чувствительность О этого устройства меньше максимально возможной.

Цель изобретения — увеличение чувствительности и эффективности устройства для измерения спектров испускания.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения

=пектров испускания, включающее источник возбуждающего излучения, систему сбора вторичного излучения в 6О виде системы конфокальных зеркал с выходной щелью, сопряженный со щелью регистрирующий прибор, введено зеркало с селективно-отражающим покрытием, причем источник возбуждения че- 65 рез указанное зеркало сопряжен с выходной щелью системы конфокальных зеркал.

Увеличение чувствительности устройства достигается за счет повышения эффективности использования возбуждающего излучения при его многократном пропускании через зондирующий объем " помощью той же системы конфокальных сферических зеркал, которая используется для сбора исследуемого излучения.

При этом сопрягающий элемент обеспечивает передачу излучения источника возбуждения на систему конфокальных зеркал через щель, расположенную на поверхности второго зеркала этой системы. Одновременно он играет роль фильтра, не пропускающего на спектрометр излучение зондирующего источника, рассеянное на зеркалах и выходящее через щель.

За счет применения такого сопрягающего элемента понижается уровень рассеянного света в спектрометре и повышается чувствительность устройства.

На чертеже представлена оптическая схема устройства, Источник 1 зондирующего излучения оптически сопряжен со щелью 3 с помощью зеркала 2 с селективно отражающим покрытием, Сферические зерка" ла 4, 5 и 5, 6 образуют конфокальные пары. Причем центры кривизны ! зеркал 4 и 6 лежат í — поверхности зеркала 5 в точках С, и С, а центр кривизны зеркала 5 в точке С. на линии пересечения продолжений йоверхностей зеркал 6 и 4.

С помощью конденсатора 7 входная щель спектрометра 8 оптически сопряжена со целью 3.

Устройство работает следующим образом.

Монохроматическое излучение зондирующего источника 1 после отраже- ния от зеркала с селективно отражающим покрытием 2 проходит щель 3 и попадает на зеркало 4, которое строит изображение щели, симметрично расположенное Относительно оси С.1С)g HB поверхности зеркала 5. Зеркало 6 аналогичным образом переносит это изображение на зеркало 5 в положение, симметричное относительно оси С С

На чертеже показан =лучай, соответствующий четырем проходам зондирующего излучения в системе зеркал. Та же система зеркал обеспечивает сбор излучения, испущенного веществом, находящимся в объеме между зеркалами, Это излучение выходит через щель 3, проходит зеркало 2, зеркальный слой которого прозрачен для всех длин волн, кроме длины волны излучения зондирующего источника,, Затем исследуемое излучение с помощью конден1117460

Составитель Б.Широков

Редактор Е.Папп Техред C.Èèãóíoâà Корректор О.Тигор

Заказ 7184/24. .. Тираж 822 .. .. ... .. .Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4 сора 7 направляется на входную щель спектрометра 8.

Предлагаемое устройство, в отличие от известных устройств" для измерения спектров испускания, обеспечивает более высокую эффективность использования возбуждающего излучения эа счет его многократного прохода через исследуемое вещество при использовании той же системы конфокальных зеркал. Это обеспечивает увеличение чувствительности устройства и делает его пригодным для обнаружения предельно малых концентраций вещества в объеме между зеркалами, например для определения загрязнения атмосферы производственными выбросами микробиологической промышленности °