RU81800U1 - MULTI-CHANNEL SPECTROMETER - Google Patents
MULTI-CHANNEL SPECTROMETER Download PDFInfo
- Publication number
- RU81800U1 RU81800U1 RU2008144376/22U RU2008144376U RU81800U1 RU 81800 U1 RU81800 U1 RU 81800U1 RU 2008144376/22 U RU2008144376/22 U RU 2008144376/22U RU 2008144376 U RU2008144376 U RU 2008144376U RU 81800 U1 RU81800 U1 RU 81800U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diffraction grating
- mirror
- output mirror
- photodetector
- rotation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к аналитическому приборостроению, а именно к спектральным приборам, и может быть использована, например, для создания малогабаритного, высокочувствительного и широкополосного многоканального спектрометра.The utility model relates to analytical instrumentation, namely to spectral instruments, and can be used, for example, to create a small-sized, highly sensitive, and broadband multichannel spectrometer.
Заявляется многоканальный спектрометр, содержащий корпус с горизонтальной оптической схемой, включающей входную щель, находящуюся в фокусе вогнутого входного зеркала, оптически связанного с плоской дифракционной решеткой, расположенной на расстоянии 0,85 фокусного расстояния вогнутого выходного зеркала, в фокусе которого расположен многоэлементный фотодетектор, соединенный с электронным блоком управления фотодетектора и обработки его выходных сигналов.A multi-channel spectrometer is disclosed, comprising a housing with a horizontal optical circuit including an entrance slit located in the focus of a concave input mirror optically coupled to a flat diffraction grating located at a distance of 0.85 of the focal length of the concave output mirror, in the focus of which is a multi-element photodetector connected to electronic control unit for photodetector and processing of its output signals.
Новым является то, что дифракционная решетка и выходное зеркало установлены с возможностью вращения относительно оси, проходящей через центры их поверхностей и перпендикулярные меридиональной плоскости, при этом установлены ограничители их поворота, препятствующие попаданию нулевого порядка дифракционной решетки, отраженного от выходного зеркала, на рабочую поверхность дифракционной решетки.What is new is that the diffraction grating and the exit mirror are mounted for rotation about an axis passing through the centers of their surfaces and perpendicular to the meridional plane, while their rotation limiters are installed to prevent the zeroth order of the diffraction grating reflected from the output mirror from getting onto the working surface of the diffraction lattice.
Description
Полезная модель относится к аналитическому приборостроению, а именно к спектральным приборам, и может быть использована, например, для создания малогабаритного, высокочувствительного и широкополосного многоканального спектрометра.The utility model relates to analytical instrumentation, namely to spectral instruments, and can be used, for example, to create a small-sized, highly sensitive, and broadband multichannel spectrometer.
Известен спектральный прибор производства Carl Zeiss, содержащий корпус с входным окном, внутри которого установлена оптическая система, состоящая из входной щели и вогнутой дифракционной решетки, расположенных по схеме Пашена-Рунге. Выход оптической системы соединен с регистрирующим устройством на основе линейного многоэлементного фотодетектора (http://www.tec5hellma.com/Download/Literature/Product%20Information/Spectrometers/MCSPD A_t5U.pdf). Благодаря малому количеству оптических элементов спектральный прибор обладает низким уровнем фонового излучения.A known spectral device manufactured by Carl Zeiss, comprising a housing with an entrance window, inside which an optical system is installed, consisting of an entrance slit and a concave diffraction grating, arranged according to the Paschen-Runge scheme. The output of the optical system is connected to a recording device based on a linear multi-element photodetector (http://www.tec5hellma.com/Download/Literature/Product%20Information/Spectrometers/MCSPD A_t5U.pdf). Due to the small number of optical elements, the spectral device has a low level of background radiation.
Основным недостатком указанного спектрометра является кривизна поверхности фокусировки, значительно ухудшающая спектральное разрешение спектрометра (в 4-5 раз), за счет ее отклонения от плоской поверхности фотодетектора на 0,5 мм при глубине фокуса 0,15 мм.The main disadvantage of this spectrometer is the curvature of the focusing surface, which significantly degrades the spectral resolution of the spectrometer (4-5 times) due to its deviation from the flat surface of the photodetector by 0.5 mm at a focal depth of 0.15 mm.
Известен спектральный прибор, содержащий корпус с входным окном, внутри которого установлена оптическая система, состоящая из входной щели, двух вогнутых зеркал и плоской дифракционной решетки, расположенных по горизонтальной схеме Эберта-Фасти. Выход оптической системы соединен с регистрирующим устройством на основе фотопластинок (см. И.В.Пейсахсон Оптика спектральных приборов. Изд. 2-е, доп. и перераб. - Л.: «Машиностроение», 1975 г., 312 с.). Спектральный прибор имеет широкий рабочий спектральный диапазон, позволяет проводить изменение спектрального диапазона, путем вращения дифракционной решетки и имеет высокое разрешение.A known spectral device containing a housing with an entrance window, inside which an optical system is installed, consisting of an entrance slit, two concave mirrors and a flat diffraction grating, located according to the horizontal Ebert-Fasti scheme. The output of the optical system is connected to a recording device based on photographic plates (see I.V. Peysakhson Optics of Spectral Instruments. Ed. 2nd, add. And revised. - L .: "Mechanical Engineering", 1975, 312 pp.). The spectral device has a wide operating spectral range, allows you to change the spectral range by rotating the diffraction grating and has a high resolution.
Основными недостатками указанного спектрометра являются: во-первых, повышенный уровень фонового излучения при углах поворота дифракционной решетки, обеспечивающих требуемые рабочие спектральные диапазоны, но при этом допускающих попадание отраженного нулевого порядка на дифракционную решетку.The main disadvantages of this spectrometer are: firstly, the increased level of background radiation at the angles of rotation of the diffraction grating, providing the required working spectral ranges, but at the same time allowing the reflection of the zero order on the diffraction grating.
Во-вторых, использование устаревшей системы регистрации спектров на основе фотопластинок требует длительного и сложного процесса проявления, что ограничивает использование прибора в составе мобильной лаборатории, работающей в реальном времени.Secondly, the use of an outdated system for recording spectra based on photographic plates requires a long and complex development process, which limits the use of the device as part of a real-time mobile laboratory.
Наиболее близким к заявляемому устройству (прототипом) является многоканальный спектрометр «Колибри» (см. Лабусов В.А. Диссертация на соискание ученой степени Closest to the claimed device (prototype) is a multiband spectrometer "Hummingbird" (see Labusov VA. Thesis for the degree
кандидата технических наук «Многоканальные анализаторы оптических изображений для атомно-эмиссионного спектрального анализа», ИАиЭ СО РАН, 2005 г., 241 с.). Спектрометр состоит из корпуса с входным окном, внутри которого расположена оптическая система, состоящая из входной щели, двух вогнутых зеркал и плоской дифракционной решетки, расположенных по горизонтальной схеме Эберта-Фасти. Выход оптической системы соединен с регистрирующим устройством на основе линейного многоэлементного фотодетектора. Спектрометр позволяет проводить измерения одновременно в широком спектральном диапазоне в реальном времени, имеет малые габариты.Candidate of Technical Sciences "Multichannel Optical Image Analyzers for Atomic Emission Spectral Analysis", IAiE SB RAS, 2005, 241 pp.). The spectrometer consists of a housing with an entrance window, inside of which there is an optical system consisting of an entrance slit, two concave mirrors and a flat diffraction grating, arranged according to the horizontal Ebert-Fasti scheme. The output of the optical system is connected to a recording device based on a linear multi-element photodetector. The spectrometer allows measurements to be taken simultaneously in a wide spectral range in real time, and has small dimensions.
Основным недостатком указанного спектрометра является то, оптическая схема, как и у вышеприведенного аналога, допускает попадание «нулевого порядка» на рабочую поверхность дифракционной решетки, который раскладывается в «паразитный» спектр, фокусируемый выходным зеркалом на поверхности фотодетектора. Это приводит к существенному повышению уровня рассеянного излучения.The main disadvantage of this spectrometer is that the optical scheme, like that of the above analogue, allows a “zero order” to hit the working surface of the diffraction grating, which is expanded into a “spurious” spectrum focused by the output mirror on the photodetector surface. This leads to a significant increase in the level of scattered radiation.
Задачей заявляемой полезной модели является устранение указанного недостатка, а именно, снижение пределов обнаружения искомых веществ за счет снижения уровня фонового излучения.The objective of the claimed utility model is to eliminate this drawback, namely, reducing the detection limits of the desired substances by reducing the level of background radiation.
Указанная задача в многоканальном спектрометре, содержащем корпус с горизонтальной оптической схемой, включающей входную щель, находящуюся в фокусе вогнутого входного зеркала, оптически связанного с плоской дифракционной решеткой, расположенной на расстоянии 0,85 фокусного расстояния вогнутого выходного зеркала, в фокусе которого расположен многоэлементный фотодетектор, соединенный с электронным блоком управления фотодетектора и обработки его выходных сигналов решена тем, дифракционная решетка и выходное зеркало установлены на поворотных платформах с возможностью вращения относительно оси, проходящей через центры их поверхностей и перпендикулярные меридиональной плоскости, оборудованных ограничителями поворота, при этом ограничители поворота выходного зеркала не допускают попадание нормали, восстановленной к краю зеркальной поверхности выходного зеркала, ближайшего к входному зеркалу, на рабочую поверхность дифракционной решетки.The indicated problem is in a multichannel spectrometer containing a housing with a horizontal optical circuit including an entrance slit located in the focus of a concave input mirror optically coupled to a flat diffraction grating located at a distance of 0.85 of the focal length of the concave output mirror, in the focus of which there is a multi-element photodetector, connected to the electronic control unit of the photodetector and processing its output signals is solved by the fact that the diffraction grating and the output mirror are mounted on mouth platforms with the possibility of rotation about an axis passing through the centers of their surfaces and perpendicular to the meridional plane equipped with rotation limiters, while the rotation limiters of the output mirror do not allow the normal restored to the edge of the mirror surface of the output mirror closest to the input mirror to the diffraction working surface lattice.
Известно, что для компенсации комы децентрировки центрального луча горизонтальной оптической схемы Эберта-Фасти существует строгая математическая формула:It is known that to compensate for the coma of decentration of the central beam of the horizontal optical Ebert-Fasti scheme, there is a strict mathematical formula:
где α1 и α2 - углы между падающими и отраженными от зеркал главными лучами, φ-угол падения на дифракционную решетку, φ'-угол дифракции для средней длины волны рабочего where α 1 and α 2 are the angles between the main rays incident and reflected from the mirrors, the φ-angle of incidence on the diffraction grating, the φ'-angle of diffraction for the average wavelength of the worker
спектрального диапазона. В этом случае наилучшее разрешение достигается в середине рабочего спектрального диапазона. Однако, при изменении рабочего спектрального диапазона за счет поворота дифракционной решетки, для некоторых углов ее поворота, нулевой порядок, попадая на выходное зеркало и отражаясь от него, возвращается на дифракционную решетку и раскладывается в «паразитный» спектр, повышающий уровень фона в зарегистрированном спектре и, соответственно, повышающий (ухудшающий) пределы обнаружения.spectral range. In this case, the best resolution is achieved in the middle of the working spectral range. However, when the working spectral range changes due to rotation of the diffraction grating, for some angles of rotation, the zero order, falling on the output mirror and reflected from it, returns to the diffraction grating and decomposes into a “spurious” spectrum, which increases the background level in the recorded spectrum and , respectively, increasing (worsening) the limits of detection.
Возможность вращения выходного зеркала позволяет устанавливать его в соответствии с формулой (1) при изменении угла падения на дифракционную решетку.The possibility of rotation of the output mirror allows you to set it in accordance with formula (1) when changing the angle of incidence on the diffraction grating.
Для определенных углов падения на дифракционную решетку, положение выходного зеркала, удовлетворяющее формуле (1), таково, что отраженный от нее нулевой порядок попадает на дифракционную решетку. Чтобы устранить попадание нулевого порядка на дифракционную решетку, установлены ограничители поворота выходного зеркала, задающие максимально возможный угол поворота выходного зеркала. При таком угле нормаль, восстановленная к краю выходного зеркала, ближайшему к входному зеркалу не попадает на рабочую поверхность дифракционной решетки.For certain angles of incidence on the diffraction grating, the position of the output mirror satisfying formula (1) is such that the zero order reflected from it falls on the diffraction grating. To eliminate the entry of a zero order onto the diffraction grating, the output mirror rotation limiters are installed, which specify the maximum possible angle of rotation of the output mirror. At this angle, the normal restored to the edge of the output mirror closest to the input mirror does not fall on the working surface of the diffraction grating.
Таким образом, при любом угле поворота дифракционной решетки, отраженный нулевой порядок не попадает на нее, тем самым значительно снижается уровень фонового излучения, из-за которого повышаются пределы обнаружения элементов проб.Thus, at any angle of rotation of the diffraction grating, the reflected zero order does not fall on it, thereby significantly reducing the level of background radiation, due to which the limits of detection of sample elements are increased.
В качестве ограничителей поворота могут быть использованы механические упоры, препятствующие повороту выходного зеркала на запрещенный угол, при котором нормаль, восстановленная к краю выходного зеркала, пересекает край рабочей поверхности дифракционной решетки.As stops of rotation, mechanical stops can be used that prevent the output mirror from turning at a forbidden angle at which the normal restored to the edge of the output mirror crosses the edge of the working surface of the diffraction grating.
Также в качестве ограничителей поворота может быть использован механический привод с ручным управлением или электромеханический привод, управляемый с помощью компьютерной программы и позволяющий наиболее точно позиционировать выходное зеркало по отношению к дифракционной решетке и тем самым получать наилучшее спектральное разрешение прибора.Also, as a rotation limiter, a manually controlled mechanical drive or an electromechanical drive controlled by a computer program can be used and allows the most accurate positioning of the output mirror with respect to the diffraction grating and thereby obtain the best spectral resolution of the device.
Для упрощения юстировки спектрометра, изменение угла поворота дифракционной решетки осуществляется с помощью поворотной платформы, оборудованной механическим приводом с ручным управлением или электромеханическим приводом управляемый с помощью компьютерной программы.To simplify the adjustment of the spectrometer, the angle of rotation of the diffraction grating is changed using a rotary platform equipped with a manual mechanical drive or an electromechanical drive controlled by a computer program.
Для предотвращения попадания излучения, отраженного от фоточувствительной области фотодетектора, на выходное зеркало, фотодетектор установлен с возможностью вращения вокруг своей продольной оси. За счет этого отраженное от фотодетектора To prevent the radiation reflected from the photosensitive region of the photodetector from getting onto the output mirror, the photodetector is mounted to rotate around its longitudinal axis. Due to this, reflected from the photo detector
излучение направляется выше или ниже выходного зеркала, где поглощается на антибликовой поверхности корпуса, которая может быть выполнена, например, в виде анодно-оксидированного покрытия черного цвета.the radiation is directed above or below the output mirror, where it is absorbed on the anti-reflective surface of the housing, which can be made, for example, in the form of an anodized oxide coating of black color.
Для точной установки в плоскость фокусировки спектра фотодетектор расположен на подвижной платформе, установленной с возможностью перемещении перпендикулярно продольной оси детектора и поворота вокруг нормали к меридиональной плоскости, восстановленной из центра фотодетектора.For accurate installation in the spectrum focusing plane, the photodetector is located on a movable platform mounted to move perpendicularly to the longitudinal axis of the detector and rotate around the normal to the meridional plane recovered from the center of the photodetector.
Таким образом, устранение попадания отраженного нулевого порядка на дифракционную решетку и использование наклонного подвижного фотодетектора, позволяет существенно уменьшить уровень фоновой засветки внутри спектрометра тем самым значительно понизить пределы обнаружения спектрометра, что не имеет аналогов среди технических решений, используемых в современных спектрометрах.Thus, the elimination of the reflection of the zero order on the diffraction grating and the use of an inclined movable photodetector can significantly reduce the level of background illumination inside the spectrometer, thereby significantly lowering the detection limits of the spectrometer, which has no analogues among the technical solutions used in modern spectrometers.
На фиг.1 и фиг.2 представлены схемы заявляемого устройства в меридиональной плоскости, поясняющие принцип работы заявляемого спектрометра.Figure 1 and figure 2 presents a diagram of the inventive device in the meridional plane, explaining the principle of operation of the inventive spectrometer.
На фиг.3 представлен вид фотодетектора, установленного на подвижной на платформе, в сагиттальной плоскости.Figure 3 presents a view of a photodetector mounted on a movable platform, in the sagittal plane.
На фиг.4 представлены примеры регистрируемых спектральных интервалов для трех дифракционных решеток с разным количеством штрихов на мм.Figure 4 presents examples of the recorded spectral intervals for three diffraction gratings with a different number of strokes per mm.
Спектрометр (фиг.1) содержит: корпус 1, входное окно 2, входную щель переменной ширины 3, входное сферическое зеркало 4, плоскую дифракционную решетку 5, выходное сферическое зеркало 6, фотодетектор 7, подвижную платформу 8, юстировочные винты 9, электронной блок управления и регистрации сигналов многоэлементного фотодетектора 10, компьютер 11, входное излучение 12, ограничители поворота дифракционной решетки 13, ограничители поворота выходного зеркала 14, нулевой порядок 15, продольную ось фотодетектора 16, подвижные платформы 17 и 18.The spectrometer (Fig. 1) contains: a housing 1, an entrance window 2, an entrance slit of variable width 3, an input spherical mirror 4, a flat diffraction grating 5, an output spherical mirror 6, a photodetector 7, a movable platform 8, adjustment screws 9, an electronic control unit and registration of signals of the multi-element photodetector 10, computer 11, input radiation 12, rotation limiters of the diffraction grating 13, rotation limiters of the output mirror 14, zero order 15, the longitudinal axis of the photodetector 16, movable platforms 17 and 18.
Спектрометр (фиг.2) дополнительно содержит: электроприводы 19 и 20.The spectrometer (figure 2) additionally contains: electric drives 19 and 20.
Вид А (фиг.3) дополнительно содержит: перпендикуляр к меридиональной плоскости 21, проведенный через центр фотодетектора, радиатор 22 фотодетектора.View A (FIG. 3) further comprises: a perpendicular to the meridional plane 21, drawn through the center of the photodetector, a photodetector radiator 22.
Рассмотрим работу спектрометра, представленного на фиг.1. Излучение 12, направляемое в спектрометр, проходит через входное окно 2 и входную щель 3. Из входной щели излучение падает на сферическое коллимирующее зеркало 4, которое преобразует расходящийся пучок в параллельный. Далее свет попадает на дифракционную решетку 5, имеющую ограничители поворота 13. Решетка раскладывает излучение в спектр разных порядков. При этом нулевой порядок может попасть на выходное зеркало 6 и, отразившись от него, вернуться на дифракционную решетку 5 и далее разложиться в паразитный спектр, Consider the operation of the spectrometer shown in figure 1. Radiation 12 directed to the spectrometer passes through the input window 2 and the input slit 3. From the input slit, the radiation is incident on a spherical collimating mirror 4, which converts the diverging beam into a parallel one. Next, the light enters the diffraction grating 5, which has rotation limiters 13. The grating spreads the radiation into a spectrum of different orders. In this case, the zeroth order can fall on the output mirror 6 and, reflected from it, return to the diffraction grating 5 and then decompose into a spurious spectrum,
который значительно повысит уровень фона внутри корпуса спектрометра (см. график 25 фиг.6). За счет ограничения угла поворота выходного зеркала 6, исключено попадание нулевого порядка на дифракционную решетку. Спектр рабочего порядка дифракции направляется на выходное зеркало 6, которое преобразует параллельные монохроматические пучки в сходящиеся, с фокусировкой на фотодетекторе 7. Для точной установки в плоскость фокусировки спектра фотодетектор расположен на платформе 8, вращаемой вокруг перпендикуляра 21 с помощью юстировочных винтов 9. Часть падающего на фотодетектор излучения отражается, но благодаря наклону фотодетектора вокруг его продольной оси 16 исключено попадание отраженного излучения на выходное зеркало 6. Сигнал с фотодетектора поступает в электронный блок управления и регистрации сигналов 10 многоэлементного фотодетектора 7. Данные с электронного блока 10 передаются в компьютер 11 по кабелю Ethernet. Математическая обработка выходного сигнала, его визуализация и т.д. проводится с помощью программы «Атом». Возможность вращения и смены дифракционной решетки позволяет изменять рабочий спектральный диапазон и спектральное разрешение прибора. Это, в свою очередь позволяет регистрировать (см. фиг.4) на заявляемом спектрометре как обзорный спектр с низкой дисперсией (К15), для оценки состава пробы, так и спектральные интервалы (M13, M35) и (N12, N24 и N45) со средней и высокой дисперсией, необходимой для количественного анализа состава пробы.which will significantly increase the background level inside the spectrometer case (see graph 25 of FIG. 6). Due to the limitation of the angle of rotation of the output mirror 6, it is impossible to get a zero order on the diffraction grating. The spectrum of the working diffraction order is directed to the output mirror 6, which converts the parallel monochromatic beams to converging, focusing on the photodetector 7. For accurate installation in the plane of focusing of the spectrum, the photodetector is located on platform 8, rotated around perpendicular 21 using adjustment screws 9. Part of the incident on the radiation photodetector is reflected, but due to the tilt of the photodetector around its longitudinal axis 16, the reflected radiation is prevented from reaching the output mirror 6. Signal from the photodetector enters into the electronic control unit 10 and signal detection multielement photodetector 7. The data from the electronic control unit 10 are transmitted to the computer 11 by Ethernet cable. Mathematical processing of the output signal, its visualization, etc. conducted using the Atom program. The possibility of rotation and change of the diffraction grating allows you to change the operating spectral range and spectral resolution of the device. This, in turn, allows you to record (see figure 4) on the inventive spectrometer as an overview spectrum with low dispersion (K 15 ), to assess the composition of the sample, and spectral ranges (M 13 , M 35 ) and (N 12 , N 24 and N 45 ) with medium and high dispersion necessary for the quantitative analysis of the composition of the sample.
При повороте дифракционной решетки, выходное зеркало необходимо поворачивать на угол, определяемый из формулы (1), это позволяет получить наилучшее спектральное разрешение прибора в центре рабочего спектрального диапазона и минимальное ухудшение на его краях. Если угол падения на дифракционную решетку и угол поворота выходного зеркала, определяемый из формулы (1) таковы, что отраженный от выходного зеркала нулевой порядок попадает на дифракционную решетку, то поворот выходного зеркала задается таким, чтобы нормаль, восстановленная к краю выходного зеркала, ближайшему к входному зеркалу, не попадала на рабочую область дифракционной решетки. Для этого служат ограничители поворота выходного зеркала.When turning the diffraction grating, the output mirror must be rotated by an angle determined from formula (1), this allows you to get the best spectral resolution of the device in the center of the working spectral range and minimal deterioration at its edges. If the angle of incidence on the diffraction grating and the angle of rotation of the output mirror, determined from formula (1), are such that the zero order reflected from the output mirror hits the diffraction grating, then the rotation of the output mirror is set so that the normal restored to the edge of the output mirror closest to input mirror, did not fall on the working area of the diffraction grating. To do this, limit the rotation of the output mirror.
Аналогичным образом работает спектрометр, представленный на фиг.2. В этом случае синхронный поворот выходного зеркала 6 и дифракционной решетки 5 проводится с помощью компьютера 11 программным способом за счет изменения углов положения поворотных платформ 17 и 18. Например, для детального рассмотрения спектрального диапазона с границами λ1..λ5 (см. фиг.4), полученной при использовании дифракционной решетки с числом штр/мм - К и угле падения K15, оператор в зависимости от необходимой ему дисперсии устанавливает в прибор дифракционную решетку с числом штр/мм - М или N и далее выбирает анализируемый спектральный диапазон путем поворота дифракционной The spectrometer shown in FIG. 2 operates in a similar manner. In this case, the synchronous rotation of the output mirror 6 and the diffraction grating 5 is carried out using a computer 11 programmatically by changing the position angles of the rotary platforms 17 and 18. For example, for a detailed consideration of the spectral range with the boundaries λ 1 ..λ 5 (see Fig. 4) obtained using a diffraction grating with a number of lines / mm - K and an incidence angle of K 15 , the operator, depending on the dispersion he needs, installs a diffraction grating with a number of lines / mm - M or N in the device and then selects the analyzed spectral range by turning diffraction
решетки на соответствующий угол. Примеры используемых решеток, углы падения на них и соответствующие рабочие спектральные диапазоны и дисперсии прибора приведены в таблице.grilles at the appropriate angle. Examples of used gratings, angles of incidence on them and the corresponding working spectral ranges and dispersions of the device are given in the table.
Примеры реализации.Implementation examples.
Вариант выполнения 1. Был изготовлен макет малогабаритного спектрометра по оптической схеме Эберта-Фасти. Оптическая схема спектрометра включала входную щель шириной 15 мкм. В качестве входного и выходного зеркал использовались два зеркала с одинаковым радиусом кривизны 200 мм. Перед входным окном спектрометра была установлена линза для фокусировки анализируемого излучения на входной щели. Изменение рабочего спектрального диапазона осуществлялась поворотом платформ, на которых установлены дифракционная решетка и выходное зеркало. В качестве многоэлементного фотодетектора использовалась линейка фотодиодов БЛПП-369 (количество фотодиодов 2580, шаг размещения 12,5 мкм и высота 1 мм, динамический диапазон 104).Embodiment 1. A small-sized spectrometer was manufactured according to the Ebert-Fasti optical scheme. The optical scheme of the spectrometer included an entrance slit 15 μm wide. Two mirrors with the same radius of curvature of 200 mm were used as input and output mirrors. A lens was mounted in front of the spectrometer's input window to focus the analyzed radiation on the input slit. The change in the working spectral range was carried out by turning the platforms on which the diffraction grating and the exit mirror were installed. The BLPP-369 line of photodiodes was used as a multi-element photodetector (the number of photodiodes is 2580, the placement step is 12.5 μm and the height is 1 mm, the dynamic range is 10 4 ).
Фоточувствительная поверхность линейки устанавливается в область наилучшей фокусировки спектра с помощью винтов с микрометрической резьбой, установленных по краям платформы и позволяющих юстировать фотодетектор в плоскости регистрации. В качестве электронного блока использовался блок электронной регистрации многоканального анализатора атомно-эмиссионного спектра (МАЭС), являющегося средством измерения интенсивности спектральных линий (зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений РФ под №21013-01) и производимый предприятием ООО «ВМК-Оптоэлектроника», г.Новосибирск. Данные с электронного блока передавались в компьютер по кабелю Ethernet. Математическая обработка выходного сигнала, его визуализация и т.д. проводились с помощью программы «Атом» (свидетельство регистрации №2004611127). Спектрометр имел следующие технические характеристики: рабочий спектральный диапазон - 390-860 нм; обратная линейная дисперсия - 0,19 нм/диод; фокусное расстояние - 100 мм; относительное отверстие - 1:6; минимальное время экспозиции - 10 мс; максимальное время экспозиции - не ограничено; габариты - 150×200×80 мм3; вес - 3 кг.The photosensitive surface of the ruler is installed in the region of the best focusing of the spectrum with the help of screws with micrometric thread mounted on the edges of the platform and allowing you to align the photo detector in the registration plane. As the electronic unit, we used the electronic registration unit of a multi-channel atomic emission spectrum analyzer (MAES), which is a means of measuring the intensity of spectral lines (registered in the State Register of Measuring Instruments of the Russian Federation under No. 21013-01) and manufactured by LLC VMK-Optoelectronics, g. Novosibirsk Data from the electronic unit was transferred to the computer via an Ethernet cable. Mathematical processing of the output signal, its visualization, etc. were carried out using the Atom program (certificate of registration No. 2004611127). The spectrometer had the following technical characteristics: operating spectral range - 390-860 nm; inverse linear dispersion - 0.19 nm / diode; focal length - 100 mm; relative aperture - 1: 6; minimum exposure time - 10 ms; maximum exposure time - not limited; dimensions - 150 × 200 × 80 mm3; weight - 3 kg.
Вариант выполнения 2. Конструкция спектрометра, оптическая схема и ее основные элементы были выполнены аналогично варианту выполнения 1, но при этом поворотные платформы дифракционной решетки и выходного зеркала оборудованы программно-управляемыми электромеханическими приводами на базе шаговых двигателей 4118М-10Р фирмы «LIN ENGINEERING», благодаря которым оператор устанавливает необходимый рабочий спектральный диапазон с большей точностью, нежели в варианте выполнения 1. Другие технические характеристики спектрометра аналогичны варианту выполнения 1.Embodiment 2. The design of the spectrometer, the optical scheme and its main elements were performed similarly to Embodiment 1, but the rotary platforms of the diffraction grating and the output mirror were equipped with programmable electromechanical drives based on LIN ENGINEERING 4118M-10P stepper motors, due to by which the operator sets the required operating spectral range with greater accuracy than in embodiment 1. Other technical characteristics of the spectrometer are similar to the variant complements 1.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет за счет снижения уровня фонового излучения понизить предел обнаружения излучения.Thus, the claimed device allows to reduce the detection limit of radiation by reducing the level of background radiation.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008144376/22U RU81800U1 (en) | 2008-11-10 | 2008-11-10 | MULTI-CHANNEL SPECTROMETER |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008144376/22U RU81800U1 (en) | 2008-11-10 | 2008-11-10 | MULTI-CHANNEL SPECTROMETER |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU81800U1 true RU81800U1 (en) | 2009-03-27 |
Family
ID=40543329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008144376/22U RU81800U1 (en) | 2008-11-10 | 2008-11-10 | MULTI-CHANNEL SPECTROMETER |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU81800U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2567448C1 (en) * | 2014-07-30 | 2015-11-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Mirror spectrometer |
-
2008
- 2008-11-10 RU RU2008144376/22U patent/RU81800U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2567448C1 (en) * | 2014-07-30 | 2015-11-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Mirror spectrometer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI714716B (en) | System and method for hyperspectral imaging metrology | |
| CN1468367A (en) | Differential numerical aperture methods and device | |
| CN105115907A (en) | Measuring device for optical filter spectrum transmittance | |
| US3011391A (en) | High speed plane grating spectrograph and monochromator | |
| JP6428516B2 (en) | Spectral detector | |
| US4027975A (en) | Scanning monochromator and concave reflecting grating employed therein | |
| US9546903B2 (en) | Data knitting tandem dispersive range monochromator | |
| EP3190443A1 (en) | Microscope | |
| Bingham | Grating spectrometers and spectrographs re-examined | |
| US9551612B2 (en) | Tandem dispersive range monochromator | |
| RU81800U1 (en) | MULTI-CHANNEL SPECTROMETER | |
| US4453826A (en) | Double monochromator | |
| CN210603594U (en) | Spectrum appearance | |
| RU2375686C2 (en) | Multichannel spectrometre | |
| CN112345076A (en) | Spectrum-taking system capable of adjusting resolution ratio and spectrum-taking machine | |
| KR20150086134A (en) | Minute rotary type image spectrum device | |
| JP3405250B2 (en) | Spectrophotometer | |
| US10215635B2 (en) | Data blending multiple dispersive range monochromator | |
| JP2005127908A (en) | Mapping measurement apparatus | |
| US10837832B2 (en) | Spectrometer and method for measuring the spectral characteristics thereof | |
| Plaipichit et al. | Spectroscopy system using digital camera as two dimensional detectors for undergraduate student laboratory | |
| KR102538243B1 (en) | Automated ground-based hyperspectral field spectroscopy system that integrates two geometric observation configurations | |
| CN116593002B (en) | Automatic focusing spectrometer | |
| US20230266169A1 (en) | Spectrometer | |
| Rao | Spectrographic technique for determining refractive indices |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20091111 |