Лазерный оптико-акустический спектрометр

 

Изобретение может быть использовано при исследованиях спектров поглощения газовых сред. Целью изобретения является увеличение спектрального разрешения и точности измерений. В внутрирезонаторном лазерном оптико-акустическом спектрометре за счет подбора эталона Фабри-Перо и выбора места расположения струи красителя реализован двухчастотный режим генерации при отсутствии конкуренции между модами. В совокупности с установкой внутри резонатора дополнительного оптико-акустического детектора это обеспечило возможность измерять сдвиги линий поглощения давлением, температурой и-т.п. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 N 21/37

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

t о

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (46) 23.03,93. Бюл. и 11 (21) 4632469/25 (22) 02.12.88 (71) Институт оптики атмосферы С0 АН

СССР и Новосибирский государственный университет (72) Б.B.Áoíäàðåâ, В.А.Капитанов, С.1ч1.Кобцев и Ю.H.Ïîíîìàðåâ (56) Жаров В.П., Летохов В.С. Лазерная оп. тико-акустическая спектроскопия. M.: Наука. 1984, с.319.

-G.Stella, .1.Gelfand, MI.Н.Smith. Chem.

Phys. Lett, 1975, ч.39, М 1, р.146-149. (54) ЛАЗЕРНЫЙ ОПТИКО-АКУСТИЧЕСКИЙ

СПЕКТРОМЕТР

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано при исследованиях спектров поглощения газовых сред, в задачах атмосферной оптики и газоаналиэа.

Цель изобретения — увеличение спектрального разрешения и точности измерений.

На чертеже показана схема спектромет.ра, Спектрометр включает лазер накачки 1, .обтюратор 2, перестраиваемый лазар на красителях, резонатор которого образован зеркалами.3,4,5 и содержит струю раствора красителя 6, двулучепреломляющий фильтр7, тонкий эталон Фабри-Перо 8, измерительный и контрольный оптико-акустические детекторы (ОАД) 9. 10, а также вакуумную систему 11, систему 12 регистра" ции и систему 13 управления и контроля спектрально-энергетическими ха рактеристикауи лазерного излучения.

„„5U „1628687 А1 (57) Изобретение может быть использовано при исследованиях спектров поглощения газовых сред, Целью изобретения является увеличение спектрального разрешения и точности измерений. В внутриреsoHaторном лазерном оптико-акустическом спектрометре эа счет подбора эталона Фабри-Перо и выбора места расположения струи красителя реализован двухчастотный режим генерации, при отсутствии конкуренции между модами. В совокупности с установкой внутри резонатора дополнительного оптико-акустического детектора это об спечило возможность измерять сдвиги линий поглощения давлением, температурой и т.п, 1 ил, Ва

I»

Спектрометр работает следующим образом.

Излучение лазера накачки 1 модулируется обтюратором 2 .и направляется на ос струю раствора красителя 6, что обеспечивает возбуждение модулированной генера- 0у ции в резонаторе. образованном зеркалами О

3,4,5. С помощью системй13 и электромеханических приводов элементов 3,4,5,7,8 . О осуществляется линейно во времени пере- 4 стройка длины волны излучения лазера на красителях.

В предварительно откачанные камеры измерительного и контрольного ОАД 9,10 с помощью вакуумной системы 11 напускают при определенных параметрах исследуемый газ; затем изменяют параметры газовой среды в камере измерительного ОАД 9.

На частоте амплитудной модуляции излучения системой 12 регистрации синхронно детектируют и одновременно регистрируют сигналы с измерительного и контрольного

1628687

ОАД, каждый из которых пропорционален произведению мощности внутри резонатора на соответствующий коэффициент поглощения и далее анализируют форму обоих контуров поглощения линий в измерительном и контрольном САД с учетом их одновременной регистрации и с учетом эффекта раздвоенил линий поглощения из-задвухчастотного режима генерации, Выбор в спектрометре расположения струи раствора красителя в соответствии с формулой на заданном для соответствующим образом подобранного эталона Фабри-Перо расстоянии от глухого зеркала 3 обеспечивает двухчастотный режим генерации лазера, при котором две генерирующие моды не конкуриру1от друг с другом иэ-за эффекта пространственного "выгорания провалов", что обеспечивает стабильный двухчастотный режим генерации сминимальными флуктуациями частоты l1 интенсивности излучения каждой из генерирующих мод. Использование такого режима генерации в значительной степени устраняет влияние нв уширение каждой из генерируемых мод такого процесса, как образование и ространственной неоднородно.сти активной среды, При сканировании частот генерации расстояние между ними сокращается с точностью, определяемой флуктуациями частоты излучения; Высокая стабильность этого расстояния позволяет легко учесть при анализе контуров поглощения их раздвоение. возникающее из-эа двухчастотного режиМа генерации.

В результате .совместного использования двух ОАД внутри резонатора лазера и .двухчастотного режима генерации спектрометр обеспечивает увеличение селективности и точности измерений, а также дает возможность измерять малые сдвиги линий поглощения давлением, температурой и т.п.

Формула и зоб ретен и я

Лазерный оптико-акустический спектрометр, содержащий оптически связанные

10 лазер накачки, обтюратор и перестраиваемый лазер на красителях, внутри резонатора которого на его оптической оси расположена струя раствора красителя. двулучепреламляющий фильтр,. тонкий эта15 лон Фабри-Перо и измерительный оптикоакустический детектор, соединенный с вакуумной системой и системой регистрации, а также систему управления и контроля спектрально-энергетическими характери20 стиками лазерного излучения, оптически связанную с выходом лазера на красителях и электрически соединенную с элементами управления лазера. отличающийся тем, что, с целью увеличения спектрального разре25 шения и точности измерений. внутри резонатора лазера последовательно с измерительным установлен дополнительный оптико-акустический детектор, подсоединенный аналогичным образом к вакуумной систе30 ме и системе регистрацйи, а струя раствора красителя расположена на расстоянии

8Л С Ьт °

35 где 61Ът — ширина полосы пропускания тонкого эталона Фабри-Перо;

С - скорость света от глухого зеркала резонатора.

1628687

Составитель О.Голубев

Редактор B.Tðóá÷åíêî Техред М.Моргентал Корректор Н.Король

Заказ 1962 " Тираж .. Подписное

ВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР .

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

Производственно-издательский комбинат "Патент.", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101