Многоканальный спектрофотометр

 

Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению. Цель изобретения - повышение точности измерений путем увеличения светопропускания. Излучение отражается от сканирующего зеркала 1 и поступает на набор автономных объективов 2. В фокусе каждого из объективов 2 размещена одна из зон многозональной полевой диафрагмы 4, Далее в каждом канале излучение проходит светофильтр 5 и регистрируется фотоприемником 6. Между каждым автономным объективом 2 и зоной диафрагмы 4 размещена ромбическая призма. Многоканальный спектрофотометр позволяет измерять излучение в одном поле одновременно несколькими спектральными каналами. 3 ил. S 7 солнечное излучение сл с о 3 N5 СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 J 3/42

ГОСУДАРСТВЕН1ЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4642709/25 (22) 27:01.89 (46) 23.09.91. Бюл. Лй 35

p1) Èíñòèòóò электроники AH БССР (72) А.Л.Старков, А.А.Дубовик и M.À.ØàìðèhO (53) 535.853 (088,8) (56) Гительзон И.И. и др. Полевой многоканальный спектрометр МКС-12. — Океанология, 1979, 19, N 55, с.91.

Авторское свидетельство СССР

N. 1200140, кл. G 01 J 3/42, 1984. (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ СПЕКТРОФОТОМЕТР

», .Ж 1679215 А1 (57) Изобретение отноСится к оптическому спектральному приборостроению. Цель изобретения — повышение точности измерений путем увеличения светопропускания. Излучение отражается от сканирующего зеркала 1 и поступает на набор автономных объективов 2.

В фокусе каждого из объективов 2 размещена одна из зон многозональной полевой диафрагмы 4, Далее в каждом канале излучение проходит светофильтр 5 и регистрируется фотоприемником Б. Между каждым автономным обьективом 2 и зоной диафрагмы 4 размещена ромбическая призма. Многоканальный спектрофотометр позволяет измерять излучение в одном поле одновременно несколькими спектральными каналами. 3 ил.

1679215

Изобретение относится к области оптического спектрального приборостроения.

Цель изобретения — повышение точности измерений путем увеличения светопропускания.

На фиг.1 и 2 представлена оптическая схема многоканального спектрофотометра (на фиг.1 — два измерительных канала и калибровочный канал, на фиг.2 — вид А на фиг.1, где показано раэветвление (как пример) восьми оптических измерительных каналов); на фиг.3 — изображение трех полевых диафрагм в пространстве обьектов.

Спектрофотометр содержит сканирующее зеркало 1, автономные объективы 2, ромбические призмы 3, полевые диафрагмы (зоны) 4, паласовые светофильтры 5, фотоприемники 6, рассеиватель 7, диафрагму 8, линзу 9, поворотное зеркало 10, ось 11 симметрии, Сканирующее зеркало 1 выполнено единым для всех измерительных каналов и установлено под углом 45 к оптическим осям автономных объективов с возможностью вращения на 360 вокруг оси 11 симметрии. Каждый измерительный канал включает автономный обьектив 2, ромбическую призму 3, полевую диафрагму 4, полосовой светофильтр 5 и фотоприемник 6.

Автономные объективы установлены вплотную друг к другу в виде сотовой конструкции с взаимно параллельными оптическими ося ми.

После каждого объектива 2 радиально установлены ромбические призмы 3, отражающие грани которых расположены под углом 45О к оптическим осям объективов.

Длина призм 3 выбирается исходя из размеров фотоприемников, Полевые диафрагмы 4 установлены непосоедственно после ромбических призм в фокальной плоскости обьективов 2. Полевые диафрагмы 4 совместно с объективами 2 формируют мгновенное поле зрения оптической систе4п мы, равное 2 w = —, где dp — диаметр по1

fo левой диафрагмы 4; fp — фокусное расстояние объектива 2. Полосовые светофильтры 5 размещены после полевых диафрагм 4 перед фотоприемниками 6.

Калибровочный канал построен по схеме коллиматора и включает рассеиватель 7 солнечного излучения, диафрагму 8, установленную в фокальной плоскости линзы 9, поворотное зеркало 10, расположенное под углом 45 к оптической оси коллиматора и оси 11 вращения зеркала, Диаметр 4к диафрагмы 8 и диаметр dp полевой диафрагмы 4 связаны соотношением 4к/4п - 4 /fo, где

1 1

4 — фокусное расстояние линзы 9 коллима1 тора.

Спектрофотометр работает в двух

5 режимах: измерения и калибровки следующим образом, В режиме измерения световой поток поступает,от исследуемого объекта, например верхних слоев атмосферы Земли (фиг.1), на

10 сканирующее зеркало 1 и направляется им на все автономные объективы 2; где после прохождения ромбических призм 3 концентрируется на полевых диафрагмах 4, а затем расходящимся пучком проходит интерфе15 ренционные светофильтры 5 и падает на фотоприемники 6. В каждом канале интерференционные светофильтры выделяют иэ исследуемого потока монохроматический свет в узком спектральном диапазоне, кото20 рый преобразуется фотоприемником в электрический сигнал. Электрический сигнал усиливается, преобразуется в цифровой код и поступает в блок системы управления, сбора и обработки информации (не показа25 ны). Каждому фотоприемнику 6 соответ тву ет свой канал регистрации. Регистрация уровней сигналов многоканальным спектрофотометг ом осуществляется периодически через промежутки времени t = dp /ч, где

30 d> — диаметр изображения полевой диафрагмы 4; v — скорость ее сканирования.

Спектральные каналы "опрашиваются" одновременно все и сигналы их, после преобразования, направляются в блок дол35 говременной памяти. Сканирующее зеркало

1 изменяет ход луча при различных режимах работы прибора и обеспечивает сканирование изображений полевых диафрагм 4 поперек трассы полета космического аппарата.

40 Угол обзора может быть выбран любой, например 96, что позволяет исследовать обширную площадь атмосферы Земли при различных зенитных углах Солнца.

В режиме калибровки сканирующее

45 зеркало 1 поворачивается на 180 и фикси руется, Начало калибровки осуществляется в момент, когда вектор скорости прибора направлен на Солнце, Световой поток от

Солнца падает на рассеиватель 7, проходит

50 частично его и диафрагму 8, поступает на линзу 9, где коллимируется ею и направляется поворотным и сканирующим зеркалами во все измерительные каналы.

Фотоприемники 6 вырабатывают электри55 ческие сигналы, которые служат затем для сравнения с сигналами, полученными от объекта.

Исследуя относительные выходные сигналы, поступающие от прямой солнечной

1679215

Фиг.5

Составитель С.Иванов

Техред M.Ìîðråíòàë Корректор Э.Лончакова

Редактор Е.Папи

Заказ 3201 Тираж 317 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 радиации и отраженной атмосферой Земли, можно судить, например, о количественном общем содержании озона в атмосфере, а относительное изменение сигналов в спектральных каналах позволяет судить о распределении озона на различных уровнях атмосферы. Многоканальный спектрофотометр позволяет измерять солнечную радиацию, отраженную на различных высотах атмосферы (по глубине), в одном поле и одновременно восемью спектральными каналами. Таким образом, спектрофотометр позволяет глобально исследовать динамику распределения озона в атмосфере на различных ее уровнях, а при замене в приборе узкополосных светофильтров можно исследовать содержание и распределение других химических элементов в атмосфере.

Формула изобретения

Многоканальный спектрофотометр, содержащий оптически связанные сканирующее зеркало, объектив, многоэональную

5 полевую диафрагму, размещенную в фокальной плоскости объектива. оптический разветвитель, полосовые светофильтры и фотоприемники, Отличающийсятем,что. с целью повышения точности измерений пу10 тем увеличения светопропускания. обьектив выполнен в виде набора автономныхобьективов, в фокусе каждого иэ которых размещена одна эона многозональной полевой диафрагмы. при этом оптический разветвитель вы15 полнен в виде ромбических призм, каждая иэ которых размещена по ходу луча между одним автономным объективом и зоной многозональной полевой диафрагмы.