RU70575U1 - STATIC MULTIPLEX DISPERSION SPECTROMETER - Google Patents

Abstract

Предполагаемая полезная модель относится к спектрометрии, и может найти применение в области оптического приборостроения, разработке приборов для спектрального анализа оптических излучений - спектрометров. Технический результат - повышение эффективности работы. Спектрометр содержит пространственный модулятор излучения, выполненный в форме матрицы, элементами которой являются граничащие друг с другом прозрачные и отражающие прямоугольные участки равного размера, два коллиматора, два диспергирующих элемента, два объектива, два многоканальных детектора излучения, ЭВМ и устройство вывода, матрица пространственного модулятора излучения имеет размер 2×N элементов (N=2^α10^β26^γ, α, β, γ≥0), причем порядок чередования прозрачных и отражающих участков основан на комплементарных последовательностях Голея. Часть исследуемого излучения, проходящая через прозрачные участки пространственного модулятора излучения, и часть исследуемого излучения, отраженная от отражающих участков пространственного модулятора излучения, одновременно проходят через соответствующие коллиматоры, диспергирующие элементы, объективы и регистрируются соответствующими детекторами излучения.The proposed utility model relates to spectrometry, and can find application in the field of optical instrumentation, the development of instruments for spectral analysis of optical radiation - spectrometers. The technical result is an increase in work efficiency. The spectrometer contains a spatial radiation modulator, made in the form of a matrix, the elements of which are transparent and reflecting rectangular sections of equal size adjacent to each other, two collimators, two dispersing elements, two lenses, two multichannel radiation detectors, a computer and an output device, a spatial radiation modulator matrix has a size of 2 × N elements (N = 2 ^α 10 ^β 26 ^γ , α, β, γ≥0), and the alternation order of transparent and reflecting sections is based on complementary sequences of Goal her. Part of the investigated radiation passing through the transparent sections of the spatial radiation modulator, and part of the studied radiation reflected from the reflecting sections of the spatial radiation modulator, simultaneously pass through the corresponding collimators, dispersing elements, lenses and are registered by the corresponding radiation detectors.

Description

Предполагаемая полезная модель относится к спектрометрии и может найти применение в области оптического приборостроения, разработке приборов для спектрального анализа оптических излучений - спектрометров.The proposed utility model relates to spectrometry and can find application in the field of optical instrumentation, the development of instruments for spectral analysis of optical radiation - spectrometers.

Первые исследования дисперсии света призмой проводились Ньютоном и описаны им в книге «Opticks: or, a treatise of the reflections, refractions, inflections and colours of light», первое издание которой вышло в 1704 году. Призма является простейшим диспергирующим элементом, пространственно разделяющим спектральные составляющие излучения. Диспергирующий элемент является необходимой частью дисперсионных спектральных приборов. В 1860 году в журнале Annalen der Physik und Chemie (vol.110) опубликована работа «Chemische Analyse durch Spectralbeobachtungen» Кирхгофа и Бунзена, в которой впервые описан дисперсионный спектральный прибор «спектроскоп», принцип действия которого не существенно отличается от принципа действия современных дисперсионных спектральных приборов. Спектроскоп Кирхгофа и Бунзена содержит узкую входную щель, коллиматор, призму и зрительную трубу, через которую исследователь непосредственно видит линии спектра исследуемого излучения. Оптическая система глаза при этом играет роль объектива, а сетчатка глаза служит многоканальным детектором излучения. Последующий прогресс в области дисперсионных спектральных приборов заключается в усовершенствовании отдельных элементов данной схемы. Например, вместо оптической системы глаза и зрительной трубы возможно применение объектива, вместо сетчатки глаза - фотопластинки, ПЗС-матрицы и т.д., вместо прозрачных оптических элементов - зеркальных элементов, вместо призмы - дифракционной решетки. Функции коллиматора, диспергирующего элемента и объектива могут выполняться одним элементом - вогнутой дифракционной решеткой. Вместо одновременной регистрации всех точек изображения в фокальной плоскости объектива многоканальным детектором, возможно сканирование данного изображения подвижной выходной щелью и одноканальным детектором. Общим для описанного множества дисперсионных спектральных приборов является наличие узкой входной щели и то, что в фокальной плоскости объектива формируется изображение, непосредственно описывающее функцию спектральной плотности исследуемого излучения (то есть для поиска данной функции может не требоваться дополнительных вычислений). Такие дисперсионные спектральные приборы ниже называются традиционными дисперсионными спектральными приборами.The first studies of the dispersion of light by a prism were carried out by Newton and described by him in the book Opticks: or, a treatise of the reflections, refractions, inflections and colors of light, the first edition of which was published in 1704. Prism is the simplest dispersing element that spatially separates the spectral components of radiation. The dispersing element is a necessary part of dispersive spectral instruments. In 1860, the journal Annalen der Physik und Chemie (vol. 110) published the work “Chemische Analyse durch Spectralbeobachtungen” by Kirchhoff and Bunsen, in which the dispersive spectral instrument “spectroscope” was first described, the principle of which does not differ significantly from the principle of modern dispersive spectral appliances. The Kirchhoff and Bunsen spectroscope contains a narrow entrance slit, a collimator, a prism and a telescope through which the researcher directly sees the spectrum lines of the radiation under study. The optical system of the eye plays the role of the lens, and the retina serves as a multi-channel radiation detector. Subsequent progress in the field of dispersive spectral instruments is to improve the individual elements of this scheme. For example, instead of the optical system of the eye and telescope, it is possible to use a lens, instead of the retina of the eye - photographic plates, a CCD matrix, etc., instead of transparent optical elements - mirror elements, instead of a prism - a diffraction grating. The functions of the collimator, the dispersing element and the lens can be performed by one element - a concave diffraction grating. Instead of simultaneously registering all image points in the focal plane of the lens with a multi-channel detector, it is possible to scan this image with a moving output slit and a single-channel detector. Common to the described set of dispersive spectral instruments is the presence of a narrow entrance slit and the fact that an image is directly formed in the focal plane of the lens that directly describes the spectral density function of the studied radiation (i.e., additional calculations may not be required to search for this function). Such dispersive spectral instruments are hereinafter referred to as conventional dispersive spectral instruments.

Недостатком традиционных дисперсионных спектральных приборов является то, что при уменьшении ширины щелей с целью повышения спектральной разрешающей способности уменьшается отношение сигнал/шум прибора (ОСШ), так как через узкую щель проходит малая часть исследуемого излучения. Для того чтобы в определенной степени преодолеть данное ограничение традиционных дисперсионных спектральных приборов, разработаны мультиплексные спектральные приборы (в частности, например, широко известные Фурье-спектрометры). Термин «мультиплексирование» в контексте спектроскопии означает одновременную передачу информации о ряде длин волн исследуемого излучения через каждый отдельный канал детектора спектрального прибора. Предполагаемая полезная модель относится к мультиплексным дисперсионным спектральным приборам, необходимой частью которых является диспергирующий элемент. Мультиплексные дисперсионные спектральные приборы имеют пространственные модуляторы излучения вместо щелей традиционных приборов. Пространственными модуляторами излучения (ПМИ) называются плоские тонкие системы участков различной прозрачности, окруженные (ограниченные) непрозрачным плоским экраном. За счет большей площади ПМИ по сравнению с площадью щели традиционного дисперсионного спектрального прибора, в мультиплексном дисперсионном спектральном приборе возможно достижение большего светового потока и, соответственно, большего ОСШ, чем в традиционном дисперсионном спектрометре. Спектральная разрешающая способность мультиплексного дисперсионного спектрального прибора определяется размерами участков различной прозрачности, составляющих ПМИ, а не размерами ПМИ в целом. Форма и степень прозрачности данных участков ПМИ задаются так, чтобы было возможным однозначное восстановление искомого спектра из сигнала на выходе приемника излучения.A disadvantage of traditional dispersive spectral instruments is that when the slit width is reduced in order to increase the spectral resolution, the signal-to-noise ratio (SNR) of the device decreases, since a small part of the studied radiation passes through the narrow slit. In order to overcome this limitation of traditional dispersive spectral devices to a certain extent, multiplex spectral devices have been developed (in particular, for example, the well-known Fourier spectrometers). The term "multiplexing" in the context of spectroscopy means the simultaneous transmission of information about a number of wavelengths of the investigated radiation through each individual channel of the detector of the spectral instrument. The proposed utility model relates to multiplex dispersive spectral devices, a necessary part of which is a dispersing element. Multiplex dispersive spectral devices have spatial radiation modulators instead of the slits of traditional devices. Spatial radiation modulators (PMI) are called flat thin systems of areas of different transparency, surrounded (limited) by an opaque flat screen. Due to the larger area of PMI compared to the gap area of a traditional dispersive spectral instrument, in a multiplexed dispersive spectral instrument, it is possible to achieve a higher luminous flux and, accordingly, a larger SNR than in a traditional dispersive spectrometer. The spectral resolution of a multiplex dispersive spectral instrument is determined by the size of sections of different transparency that make up the PMI, and not the size of the PMI as a whole. The shape and degree of transparency of these sections of the PMI are set so that it is possible to unambiguously restore the desired spectrum from the signal at the output of the radiation receiver.

Ближайшим аналогом является статический мультиплексный дисперсионный спектрометр /Заявка US 2007081158, G01J 3/04; G01J 3/00; G01J 3/28; 2007; Заявка WO 2006078687, G01J 3/04; G01J 3/00, 2006/. Оптическая схема ближайшего аналога содержит следующие существенные элементы, в порядке прохождения исследуемого излучения: ПМИ, коллиматор, диспергирующий элемент, объектив и плоский двумерный многоканальный детектор излучения, расположенный в фокальной плоскости объектива. Дополнительно, данный прибор содержит ЭВМ, соединенную с детектором излучения, и устройство вывода. ПМИ ближайшего аналога является матрицей (в техническом смысле данного слова), элементами которой являются граничащие друг с другом прямоугольные участки равного размера и различной прозрачности. Две из сторон ПМИ ориентированы вдоль направления диспергирования диспергирующего элемента. Соответственно, две The closest analogue is a static multiplex dispersion spectrometer / Application US 2007081158, G01J 3/04; G01J 3/00; G01J 3/28; 2007; Application WO 2006078687, G01J 3/04; G01J 3/00, 2006 /. The optical scheme of the closest analogue contains the following essential elements, in the order of the studied radiation: PMI, a collimator, a dispersing element, a lens and a flat two-dimensional multi-channel radiation detector located in the focal plane of the lens. Additionally, this device contains a computer connected to a radiation detector, and an output device. The PMI of the closest analogue is a matrix (in the technical sense of the word), the elements of which are rectangular sections of equal size and different transparency adjacent to each other. Two of the sides of the PMI are oriented along the dispersion direction of the dispersing element. Accordingly, two

остальные стороны ориентированы перпендикулярно данному направлению. Ряды участков ПМИ, ориентированные в направлении диспергирования, далее называются строками ПМИ, а перпендикулярные данному направлению ряды участков ПМИ называются столбцами ПМИ. В фокальной плоскости объектива формируется изображение, являющееся суперпозицией множества монохроматических изображений ПМИ, сдвинутых относительно друг друга в направлении диспергирования, интенсивность каждого из которых определяется интенсивностью соответствующей спектральной составляющей исследуемого излучения. Данное изображение регистрируется детектором излучения. Вектора, элементы которых численно равны пропускающей способности соответствующих участков столбцов ПМИ, в ближайшем аналоге линейно независимы. Линейная независимость данных векторов позволяет определить интенсивность отдельных монохроматических изображений в фокальной плоскости объектива и, тем самым, найти функцию спектральной плотности исследуемого излучения со спектральной разрешающей способностью, определяемой шириной изображений отдельных столбцов ПМИ. Поиск функции спектральной плотности осуществляется при помощи ЭВМ. Вывод данной функции осуществляется при помощи устройства вывода.other sides are oriented perpendicular to this direction. The rows of PMI sections oriented in the direction of dispersion are hereinafter referred to as PMI lines, and the rows of PMI sections perpendicular to this direction are called PMI columns. An image is formed in the focal plane of the lens, which is a superposition of many monochromatic images of PMI shifted relative to each other in the dispersion direction, the intensity of each of which is determined by the intensity of the corresponding spectral component of the radiation under study. This image is recorded by a radiation detector. Vectors whose elements are numerically equal to the transmittance of the corresponding sections of the PMI columns are linearly independent in the closest analogue. The linear independence of these vectors makes it possible to determine the intensity of individual monochromatic images in the focal plane of the lens and, thereby, find the spectral density function of the radiation under study with spectral resolution determined by the image width of individual columns of the PMI. The search for the spectral density function is carried out using a computer. The output of this function is carried out using the output device.

Недостатком ближайшего аналога является невысокая эффективность его работы, так как, во-первых, число строк ПМИ должно быть не меньше числа столбцов ПМИ, что следует из линейной независимости указанных выше векторов, соответствующих столбцам ПМИ, а, во-вторых, приблизительно половина исследуемого излучения, падающего на ПМИ, задерживается непрозрачными и частично непрозрачными участками ПМИ на входе спектрометра.The disadvantage of the closest analogue is the low efficiency of its operation, since, firstly, the number of RMI lines must be not less than the number of RMI columns, which follows from the linear independence of the above vectors corresponding to the RMI columns, and, secondly, approximately half of the investigated radiation falling on the PMI is delayed by the opaque and partially opaque portions of the PMI at the input of the spectrometer.

Задачей предполагаемой полезной модели является создание спектрометра, имеющего более высокую эффективность работы.The objective of the proposed utility model is to create a spectrometer having a higher operational efficiency.

Поставленная задача достигается тем, что в статическом мультиплексном дисперсионном спектрометре, содержащем пространственный модулятор излучения, диспергирующий элемент, объектив, многоканальный детектор излучения, ЭВМ и устройство вывода, элементами матрицы пространственного модулятора излучения являются граничащие друг с другом прозрачные и отражающие прямоугольные участки равного размера, причем матрица имеет размер 2×N элементов (N=2^α10^β26^γ, α, β, γ≥0), а порядок чередования прозрачных и отражающих участков основан на комплементарных последовательностях Голея, спектрометр содержит дополнительные коллиматор, диспергирующий элемент, объектив, и многоканальный детектор излучения.The problem is achieved in that in a static multiplex dispersion spectrometer containing a spatial radiation modulator, a dispersing element, a lens, a multi-channel radiation detector, a computer and an output device, the matrix elements of the spatial radiation modulator are transparent and reflecting rectangular sections of equal size adjacent to each other, moreover matrix has a size of 2 × N elements (N = 2 ^α 10 ^β 26 ^{γ, α, β, γ≥0)} , and the order of succession of transparent and reflecting areas based on a complementary ary Golay sequences, the spectrometer contains additional collimator dispersing element lens, and multi-channel radiation detector.

Общая схема спектрометра показана на Фиг 1.The general scheme of the spectrometer is shown in FIG. 1.

Где 1 - пространственный модулятор излучения, выполненный в виде матрицы элементами которой являются граничащие друг с другом прозрачные и отражающие прямоугольные участки равного размера, коллиматоры 2.1 и 2.2, диспергирующие элементы 3.1 и 3.2, объективы 4.1 и 4.2, детекторы излучения 5.1 и 5.2, ЭВМ 6 и устройтсво вывода информации 7.Where 1 is a spatial radiation modulator, made in the form of a matrix whose elements are transparent and reflecting rectangular sections of equal size adjacent to each other, collimators 2.1 and 2.2, dispersing elements 3.1 and 3.2, lenses 4.1 and 4.2, radiation detectors 5.1 and 5.2, computers 6 and information output device 7.

Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:

Источником исследуемого излучения может быть любой объект. Исследуемое излучение под непрямым углом направляется на пространственный модулятор излучения 1, делится данным модулятором на две части - прошедшую через прозрачные участки модулятора и отраженную от отражающих участков модулятора, данные две части излучения направляются соответственно коллиматорами 2.1 и 2.2 на диспергирующие элементы 3.1 и 3.2, пространственно разделяются данными диспергирующими элементами на спектральные составляющие, фокусируются объективами 4.1 и 4.2 на поверхности детекторов излучения 5.1 и 5.2, ЭВМ 6 находит функцию спектральной плотности исследуемого излучения из сигналов данных детекторов, устройство вывода 7 выводит функцию спектральной плотности в форме, удобной для последующего анализа.The source of the investigated radiation can be any object. The radiation under study is directed at an indirect angle to the spatial radiation modulator 1, is divided by this modulator into two parts - transmitted through the transparent sections of the modulator and reflected from the reflecting sections of the modulator, these two parts of the radiation are directed by the collimators 2.1 and 2.2, respectively, to the dispersing elements 3.1 and 3.2, spatially separated data dispersing elements on the spectral components are focused by lenses 4.1 and 4.2 on the surface of the radiation detectors 5.1 and 5.2, computer 6 finds the function of special tral density of the test data signals from the radiation detector, an output device 7 outputs the spectral density function in a form suitable for subsequent analysis.

Порядок чередования прозрачных и отражающих участков ПМИ задается следующим образом.The alternation order of transparent and reflecting sections of the PMI is defined as follows.

1. Задается число столбцов ПМИ, равное N=2^α10^β26^γ, где α, β, γ - любые неотрицательные целые числа.1. Set the number of columns MIT equal to N = 2 ^α 10 ^β 26 ^γ, wherein α, β, γ - any non-negative integers.

2. Находится пара последовательностей чисел +1 и -1 длины N, сумма апериодических функций автокорреляции которых отлична от нуля лишь при нулевой разности фаз:2. There is a pair of sequences of numbers +1 and -1 of length N, the sum of the aperiodic autocorrelation functions of which is nonzero only at zero phase difference:

Здесь a=(а₁, а₂, ..., а_N) и b=(b₁, b₂, ..., b_N) - указанная пара последовательностей.Here a = (a ₁ , a ₂ , ..., a _N ) and b = (b ₁ , b ₂ , ..., b _N ) is the indicated pair of sequences.

3. Из данной пары последовательностей составляется матрица A размера 2×N таким образом, чтобы ее строки были по порядку заполнены числами данных последовательностей.3. From this pair of sequences, a 2 × N matrix A is composed in such a way that its rows are in order filled with numbers of these sequences.

4. Пропускающая и отражающая способность участков ПМИ задается на основе соответствующих элементов матрицы А по правилу: -1 - прозрачный участок, 1 - отражающий участок.4. The transmittance and reflectivity of the PMI sections is set on the basis of the corresponding elements of the matrix A according to the rule: -1 - transparent section, 1 - reflective section.

Например, N может равняться восьми. В таком случае подходящей парой последовательностей может быть, например, пара a=(+-+++---) и b=(---+--+-), For example, N may equal eight. In this case, a suitable pair of sequences can be, for example, the pair a = (+ - +++ ---) and b = (--- + - + -),

где + и - обозначают +1 и -1 соответственно. В таком случае матрица A может иметь вид .where + and - are +1 and -1, respectively. In this case, the matrix A can be of the form .

Пары последовательностей чисел +1 и -1, обладающие указанным свойством апериодических функций автокорреляции, называются комплементарными последовательностями Голея (КПГ). КПГ введены Марселем Голеем для использования в мультиплексной дисперсионной спектроскопии (M.J.E.Golay, "Complementary series", IRE Trans. Inform. Theory, vol.IT-7 (1961), 82-87). Теория КПГ (в том числе, способы построения КПГ) достаточно подробно изложена, например, в работе Matthew G.Parker, Kenneth G. Patersonyand Chintha Tellambura, "Golay Complementary Sequences", Wiley Encyclopedia of Telecommunications 2002. Условие равенства длины КПГ числу N=2^α10^β26^γ, где α, β, γ - любые неотрицательные целые числа, является необходимым и достаточным для существования КПГ. Необходимо отметить, что применение КПГ, предложенное Голеем, существенно отличается от их применения в предполагаемой полезной модели. В частности, спектрометр Голея имеет движущиеся части.Pairs of sequences of numbers +1 and -1, having the indicated property of aperiodic functions of autocorrelation, are called complementary Golay sequences (CNG). CNGs were introduced by Marcel Golay for use in multiplex dispersive spectroscopy (MJEGolay, "Complementary series", IRE Trans. Inform. Theory, vol. IT-7 (1961), 82-87). CNG theory (including methods for constructing CNG) is described in sufficient detail, for example, in the work of Matthew G. Parker, Kenneth G. Patersonyand Chintha Tellambura, "Golay Complementary Sequences", Wiley Encyclopedia of Telecommunications 2002. The condition that the CNG length is equal to the number N = 2 ^α 10 ^β 26 ^γ , where α, β, γ are any non-negative integers, is necessary and sufficient for the existence of CNG. It should be noted that the use of CNG proposed by Golei differs significantly from their use in the proposed utility model. In particular, the Golay spectrometer has moving parts.

В случае монохроматического входного излучения, изображения в фокальных плоскостях объективов имеют вид изображений ПМИ в проходящем и отраженном свете (размер и форма данных изображений могут отличаться от размера и формы ПМИ):In the case of monochromatic input radiation, the images in the focal planes of the lenses are in the form of PMI images in transmitted and reflected light (the size and shape of these images may differ from the size and shape of the PMI):

Здесь D₁(x,y) и D₂(x,y) - интенсивности изображений в фокальных плоскостях объективов;Here D ₁ (x, y) and D ₂ (x, y) are the intensities of the images in the focal planes of the lenses;

x, y - взаимно-перпендикулярные оси координат в фокальных плоскостях объективов, направленные, соответственно, в направлении диспергирования и перпендикулярно ему;x, y are mutually perpendicular coordinate axes in the focal planes of the lenses, respectively, directed in the direction of dispersion and perpendicular to it;

I(с_λ) - интенсивность монохроматического излучения длины волны λ;I (with _λ ) is the intensity of monochromatic radiation of wavelength λ;

А₊(x,y) и А_-(x,y) - несмещенные монохроматические изображения ПМИ единичной интенсивности в прошедшем и в отраженном свете соответственно;A ₊ (x, y) and A _- (x, y) are unbiased monochromatic images of PMI of unit intensity in transmitted and reflected light, respectively;

c_λ - смещение данных изображений вдоль оси x для некоторого фиксированного расположения начала координат (в первом приближении данное смещение линейно зависит от длины волны λ).c _λ is the shift of the image data along the x axis for some fixed location of the origin (in a first approximation, this shift linearly depends on the wavelength λ).

Функции А₊(x,y) и А_-(x,y) являются, по сути, представлением матриц А₊ и А_-, таких что А_+mn=(1+A_mn)/2, А_-mn=(1-A_mn)/2 в виде функции двух непрерывных переменных. Для случая приведенного выше примера матрицы А, и Functions A ₊ (x, y) and A _- (x, y) are, in fact, the matrix representation of the A ₊ and A _-, such that A _{+ mn} = (1 + A _mn) / 2, A _-mn = (1 -A _mn ) / 2 as a function of two continuous variables. For the case of the above example of matrix A, and

. Разность изображений D₁(x,y) и D₂(x,y) выражается через функцию А(x,y)=А₊(x,y)-А_-(x,y), являющуюся представлением матрицы А в виде функции двух непрерывных переменных: . The difference between the images D ₁ (x, y) and D ₂ (x, y) is expressed through the function A (x, y) = A ₊ (x, y) -A _- (x, y), which is a representation of the matrix A as a function two continuous variables:

. .

В случае немонохроматического входного излучения, изображения в фокальных плоскостях объективов являются суперпозициями монохроматических изображений ПМИ, сдвинутых друг относительно друга в направлении диспергирования диспергирующего элемента:In the case of non-monochromatic input radiation, images in the focal planes of lenses are superpositions of monochromatic images of PMI shifted relative to each other in the direction of dispersion of the dispersing element:

. .

Здесь I(c_λ) - спектральная плотность излучения при длине волны λ. Зависимость смещения с_λ от длины волны λ зависит лишь от конструкции спектрометра и предполагается известной. Таким образом, поиск функции спектральной плотности сводится к поиску функции I(с_λ).Here I (c _λ ) is the spectral density of radiation at a wavelength λ. The dependence of the displacement with _λ on the wavelength λ depends only on the design of the spectrometer and is assumed to be known. Thus, the search for the spectral density function is reduced to the search for the function I (with _λ ).

ЭВМ находит функцию I(с_λ), вычисляя разность интеграловThe computer finds the function I (with _λ ), calculating the difference of the integrals

для различных значений Δх. Из свойств КПГ, на основе которых построена матрица А, следует, что апериодическая функция автокорреляции функции А(x,y) относительно переменной x имеет единственный пик треугольной формы, с максимумом при нулевой разности фаз и с шириной, в два раза большей ширины изображения отдельного столбца ПМИ w:for various values of Δx. From the properties of CNG, on the basis of which matrix A is constructed, it follows that the aperiodic autocorrelation function of the function A (x, y) with respect to the variable x has a single peak of triangular shape, with a maximum at zero phase difference and with a width twice the width of the image PMI column w:

Здесь γ - коэффициент, численно равный площади отдельного монохроматического изображения ПМИ. Поэтому функция F(Δx) описывает функцию I(c_λ) с разрешающей способностью, определяемой формой и шириной функции T(Δx):Here, γ is a coefficient numerically equal to the area of an individual monochromatic image of the PMI. Therefore, the function F (Δx) describes the function I (c _λ ) with a resolution determined by the shape and width of the function T (Δx):

Функция спектральной плотности определяется из полученной функции F(Δx) и известного вида зависимости смещения с_λ от длины волны λ.The spectral density function is determined from the obtained function F (Δx) and the known form of the dependence of the displacement with _λ on the wavelength λ.

Технический результат - упрощение поиска функции спектральной плотности; уменьшение необходимой пространственной разрешающей способности детектора излучения вдоль направления, перпендикулярного направлению диспергирования; уменьшение влияния различных эффектов, проявляющихся на границах между отдельными участками ПМИ и между изображениями данных участков (например, локальное снижение контрастности вследствие особенностей способа изготовления ПМИ или неидеальности оптики спектрометра) и уменьшение необходимой точности совмещения границ между пикселями детектора излучения и границ между изображениями отдельных строк ПМИ; увеличение полезного сигнала в два раза.EFFECT: simplification of the search for the spectral density function; reducing the necessary spatial resolution of the radiation detector along a direction perpendicular to the direction of dispersion; reducing the effect of various effects occurring at the boundaries between individual sections of the PMI and between images of these sections (for example, a local decrease in contrast due to the peculiarities of the manufacturing method of the PMI or imperfect spectrometer optics) and reducing the necessary accuracy of combining the boundaries between the pixels of the radiation detector and the boundaries between images of individual lines of the PMI ; double the useful signal.

Claims (1)

Статический дисперсионый мультиплексный спектрометр, содержащий пространственный модулятор излучения, выполненный в форме матрицы, коллиматор, диспергирующий элемент, объектив, многоканальный детектор излучения, ЭВМ и устройство вывода, отличающийся тем, что элементами матрицы пространственного модулятора излучения являются граничащие друг с другом прозрачные и отражающие прямоугольные участки равного размера, причем матрица имеет размер 2×N элементов (N=2^α10^β26^γ, α, β, γ≥0), а порядок чередования прозрачных и отражающих участков основан на комплементарных последовательностях Голея, спектрометр содержит дополнительные коллиматор, диспергирующий элемент, объектив и многоканальный детектор излучения.

A static dispersion multiplex spectrometer containing a spatial radiation modulator made in the form of a matrix, a collimator, a dispersing element, a lens, a multi-channel radiation detector, a computer and an output device, characterized in that the matrix elements of the spatial radiation modulator are transparent and reflecting rectangular sections adjacent to each other equal size, and the matrix has a size of 2 × N elements (N = 2 ^α 10 ^β 26 ^γ, α, β, γ≥0), and the order of succession of transparent and reflecting areas DOS van on Golay complementary sequences, the spectrometer contains additional collimator dispersing element lens and a multi-channel radiation detector.