SU1226079A1 - Способ калибровки неселективного приемника света - Google Patents

Abstract

Изобретение повьппает точность измерений за счет калибровки неселективного приемника света по эталонному приемнику в вакуумной ультрафиолетовой области спектра при облучении неселективного приемника света излучением не менее чем на трех длинах волн в спектральной области 190-110 нм и при одной и той же апертуре светового пучка. Пучки пропускают через одинаковые оптические материалы одинаковой толщины, затем измен ют отношение интенсивностей световых пучков, падающих на приемники, в диапазоне 1-100 и измер ют величину фототока неселективного Приемника света. 1 ил. j ю ю Од со

Description

Изобретение относитс  к химической , молекул рной физике и оптике, а более конкретно к способам измерений спектрального распределени  интенсивности излучени  источников света в вакуумной ультрафиолетовой (БУФ) области спектра.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений.

На чертеже изображено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Устройство состоит из источника 1 света (лампы и монохроматор), сменных резонансных источников 2 на Hq света (,9 нм), Хе ( нм) и Кг (,6 нм), размещаемых в откачанной шлюзовой камере 3, внутрь которой при необходимости может быть напущен воздух или газовый фильтр, оптические оси которых перпендикул рны оптической оси источника 1, люминофора 4 (салицилат натри  помещенного на подложке на пересечении оптических осей источников 1 и 2 света так, что, перпендикул р к плоскости подложки лежит в плоскости оптических осей источников 1 и 2 под углом каждой из них. Перед люминофором размещена маска 5, коллими- рующа  световой пучок, падающий на люминафор от источника 1 света, а также световой пучок от резонансных ламп, падающий на люминофор и эталон Аый приемник 6, представл ющий собой фотохимическую кювету дл  проведени  актинометрии с системой регистрации выхода продуктов фотолиза актинометра , размещенный за люминофором перпендикул рно оптической оси резонансных ламп. Между резонансными лампами и маской размещены кассета с сетчатыми сменными фильтрами 7 с пропусканием 1 - 100% и кассета с окном 8, идентичным входному окну фотохимической кюветы, размещаема  перед люминофором или убираема . В пространстве между оптическими ос ми источников 1 и 2 света расположено зеркало 9, отражающее излучение люминофара на ФЭУ 10.

Измерение спектрального распределени  интенсивности излучени  на выходе монохроматора провод т следующим образом.

I. Образ уют излучением резонансного источника 2 в течение определенного отрезка времени фотохимическую кювету 6, в которую напущен актинометр (например, О, NOCl, ) при

5

0

5

0

5

0

5

O

9

давлении, обеспечивающем полное поглощение излучени . Зна  абсолютный квантовый выход р (А) образовани  конечного продукта фотолиза актинометра (Oj, N0, Nj соответственно), по его концентрации определ ют количество фотонов 1(Д), .фотон/с , прошедших через входное окно фотохимической кюветы.

.Помещают перед фотохимической кюветой окно 8 той же толщины и из того .же оптического материала, что и входное окно кюветы и люминофор. Измер ют величину фототока ФЭУ I (), вызванного люминесценцией люминофора. Окна перед люминофором и фотохимической кюветой идентичны, поскольку изготовлены из одного монокристалла и имеют одинаковую толщину (спектрапь- ные зависимости коэффициентов их пропускани  провер ют в спектральном эксперименте) следовательно, вли ние при калибровке пропускани  окна фотохимической кюветы исключаетс .

Входное окно фотохимической кюветы приклеивают к сплаву 47НХР с помощью термостойкой пасты, кювета изготовлена цельносварной. Это позвол ет обеспечить посто нство и одинаковость коэффициентов пропускани  окон перед люминофором и перед актинометром в течение длительного времени.В случае необходимости кювету и окно можно легко заменить.

III.Дополнительно помещают перед люминофором сетки 7 с калиброванной прозрачностью и убеждаютс  в линейной зав исимости фототока ФЭУ 10 от интенсивности падающего на люминофор излучени  (условие соблюдаетс  при изменении отношени  интенсивностей световых пучков, падающих на приемники в диапазоне 1-100).

iV. Операции I   II повтор ют с другими резонансными лампами, измер   3. (Л)и I(). Поскольку В БУФ облас- ти спектра квантовый выход люминесценции салицилата натри  не должен .зависеть от энергии фотона, должно выполн т ьс  равенство 1 (Д) J; (А) const.

у . Облучают люминофор излучением монохроматора источника 1 и измер ют величину фототока ФЭУ i()), расчитывают интенсивность излучени  по фор ,f .-. ./.N Ji(A) фотон муле Л(Д) i() Н

VI, При необходимости ввод т в 1илюзовую камеру 3 газовый фильтр

31226079

(кислород, воздух, NjO, NOCl), имею- .щий границу прозрачности такую же, как актинометр, и убеждаютс  в отсутствии излучени , не детектируемого люминофором. В противном случае вводитс  поправка Д1,(А), котора  не должна превышать несколько процентов от 1.,(А).

Пример. Элементы устройства

н ты: коэффициент усилени  ФЭУ 10, квантовый выход фотоэмиссии фотокатода 10%).

Наиболее удобный дл  использовани  в данном устройстве - актинометр Oj .Квантовый выход образовани  озо- на при фотолизе 0 в спектральной

области 193-102 7 при достаточно больших (100 торр) его давлени х дл  измерени  J() размещены в конст- ю при циркул ци х 0 равен 2,00 с точ- рукции, вакуумно-плотно присоединен- ностью не ниже 1%. Выход озона изменой к блоку выходной щели вакуумного р етс  по поглощению им излучени  монохроматора источника 1 и отдельной от шлюзовой камеры 3 окном из MqF.

Ломинофор нанос т из спиртового раст- 15 (/ 130 см амт ). При объеме фотохимической кюветы с циркул ционной системой пор дка 100 см , использортутной резонансной лампы нм

в спектрометрической кювете с

вора салицилата натри  на кварцевую подложку, однозначно размещенную под углом 45° к ос м световых пучков или убираемую. Непосредственно перед люминофором жестко под углом 45° к ос м световых пучков закреплена маска 5 с почерненными кра ми. Линейные размеры пр моугольного отверсти  в маске не превьщ1ают в плоскости маски линейные размеры любого из световых пучков. Между маской и резон.ансной лампой с помощью вилсоновского уплотнени  могут поочередно размещатьс  калиброванные сетки 7 с прозрачностью в диапазоне.

20

вании двухлучевой схемы дл  измерени  концентрации 0(эксперимент показал,

т

10 при этом измечто поглощение

25

р етс  с точностью не ниже 3%) и облучении О. в течение 100 с можно из1Ъ

мерить величину Ii(N)10 фотон/с (с точностью не ниже 4%).

Коэффициент поглощени  0 при Л 254 нм, как показали эксперименты, известен с точностью не ниже 2%.

Динамические диапазоны эталонного

. „ ..и неселективного приемников обеспенапример , 1-30%. Часть светового пото-,п

,Ji чивают линейную зависимость сигнала

ка люминесценции люминофора с помощью

ФЭУ от интенсивности световых потоков возможность эталонировани  неселективного приемника и изменени  J(Л) на выходе монохроматора с 7()10 35 фотон/с. Точность определени  U(A) зависит от точности, с которой известен Фр5 (О (.1%), определ етс  законами физико-химических процессов, протекающих при фотолизе 0 f (А) 40 (-2%), точностью и змррени  коэффициентов пропускани  окон из MqF (1%), точностью измерени  поглощени  излучени  Л 254 нм озоном ($3%) и точностью измерени  1(А) (1%), объема (1%) и 45 времени фотолиза (1%). Таким образом , реальна  точность ..змерени  (А) не превышает 5%. Затраты времени на абсолютную калибровку неселективного приемника не превьш1ают 1 ч, так что 50 ее можно проводить ежедневно.Поскольку калибровка люминофора проводитс  на трех длинах волн (по кра м и в центре диапазона А 190-110 нм), вли ние возможного изменени  величины 55 Ф(Л) на точность калибровки снижаетс . Размеры входного окна эталонного ;1риемника могут быть сделаны достаточно большими (вплоть до мм)

зеркала 9 попадает на ФЭУ 10, например ФЭУ-71, работающий в режиме посто нного тока.

Расположение фотохимической кюветы, маски, люминофора и ФЭУ гарантирует одинаковую геометрию световых пучков, достигающих поверхностей люминофора и кюветы при облучении их резонансной лампой, а также поверхности люминофора и входного окна ФЭУ при облучении люминофора излучением монохроматора или резонансной лампы, поскольку световые пучки от источников 1 и 2 све- та попадают под одинаковым углом на поверхность люминофора, а угловые распределени  интенсивности излучени  люминофора подчин ютс  косинусному закону.

Рабочий диапазон токов ФЭУ-71, в котором имеет место линейна  зависимость фототока ФЭУ от интенсивности падающего на него излучени  10- 10 А что при реальном выходе люминесценции салицилата натри  пор дка 10% и сборе на фотокатод ФЭУ пор дка 10% излучаемого люминофором света соответствует световому потоку падающему на люминофор Ю -10 фотон/с (прин ты: коэффициент усилени  ФЭУ 10, квантовый выход фотоэмиссии фотокатода 10%).

Наиболее удобный дл  использовани  в данном устройстве - актинометр Oj .Квантовый выход образовани  озо- на при фотолизе 0 в спектральной

области 193-102 7 при достаточно больших (100 торр) его давлени х при циркул ци х 0 равен 2,00 с точ- ностью не ниже 1%. Выход озона измер етс  по поглощению им излучени 

области 193-102 7 при достаточно больших (100 торр) его давлени х при циркул ци х 0 равен 2,00 с точ- ностью не ниже 1%. Выход озона измер етс  по поглощению им излучени 

(/ 130 см амт ). При объеме фотохимической кюветы с циркул ционной системой пор дка 100 см , использортутной резонансной лампы нм

в спектрометрической кювете с

вании двухлучевой схемы дл  измерени  концентрации 0(эксперимент показал,

т

10 при этом измечто поглощение

р етс  с точностью не ниже 3%) и облучении О. в течение 100 с можно из1Ъ

мерить величину Ii(N)10 фотон/с (с точностью не ниже 4%).

Коэффициент поглощени  0 при Л 254 нм, как показали эксперименты, известен с точностью не ниже 2%.

ФЭУ от интенсивности световых потоков, возможность эталонировани  неселективного приемника и изменени  J(Л) на выходе монохроматора с 7()10 фотон/с. Точность определени  U(A) зависит от точности, с которой известен Фр5 (О (.1%), определ етс  законами физико-химических процессов, протекающих при фотолизе 0 f (А) (-2%), точностью и змррени  коэффициентов пропускани  окон из MqF (1%), точностью измерени  поглощени  излучени  Л 254 нм озоном ($3%) и точностью измерени  1(А) (1%), объема (1%) и времени фотолиза (1%). Таким образом , реальна  точность ..змерени  (А) не превышает 5%. Затраты времени на абсолютную калибровку неселективного приемника не превьш1ают 1 ч, так что ее можно проводить ежедневно.Поскольку калибровка люминофора проводитс  на трех длинах волн (по кра м и в центре диапазона А 190-110 нм), вли ние возможного изменени  величины Ф(Л) на точность калибровки снижаетс . Размеры входного окна эталонного 1риемника могут быть сделаны достаточно большими (вплоть до мм)

что также повышает точность калибровки .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ калибровки неселективного приемника света по эталонному неселективному приемнику света, чустви- тельного в вакуумной ультрафиолетовой области спектра при облучении его излучением длиной волны нм и фиксированной энергии фотонов, отлич ающийс  тем, что,

   целью повьшени  точности измерений, облучение неселективного приемника

   осуществл ют не менее чем на трех длинах волн в спектральной области

   190 - 110 нм при одной и той же апертуре светового пучка, падающего на приемники света через одинаковые оптические материалы одинаковой тол«

   щины, измен ют отношение интенсив- ностей световых пучков, падающих на приемники, в диапазоне 1-100 и после этого измер ют величину фототока неселективного приемника света.

   1:

   и

   6

   V «

   W

   Составитель В. Дорофеев Редактор О. Юрковецка  Техред В.Кадар Корректор М. Максимишинец

   Заказ 2112/30 Тираж 778Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб.,д. 4/5

   .Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   41