СПЕКТРОФОТОМЕТР

Данная полезная модель относится к оптическому приборостроению и предназначена для определения оптической плотности, коэффициента пропускания, флуоресценции, рассеяния, концентрации ингредиентов образцов проб различного физического состояния.
Известен фотоколориметр-нефелометр ФЭК-56-2, содержащий источник света, светофильтр, призму, линзы, конденсоры, отражательные зеркала, матовые зеркала, фотоэлементы, кюветы, диафрагмы, измерительный барабан [1].
Прибор ФЭК-56-2 снабжен ламповым источником света, который обладает малой спектральной яркостью, поэтому им невозможно производить контроль оптически плотных сред. Регулировка световых потоков, падающих на фотоэлементы, осуществляется с помощью диафрагм.
Для осуществления контроля оптически плотных сред необходим лазерный источник света, обладающий высокой спектральной яркостью. Однако, с помощью диафрагм регулировка световых потоков лазерного излучения невозможна.
Задачей предлагаемого спектрофотометра является регулировка световых потоков, падающих на фотоэлементы от лазерного источника света в широких пределах.
Для решения указанной задачи известный спектрофотометр, содержащий источник света, линзы, конденсоры, зеркала, кюветы с исследуемой и образцовой пробами, диафрагмы, поворотные устройства,
фотоэлементы, согласно полезной модели, снабжен поляризационными ослабителями, установленными между конденсорами и фотоэлементами, которые связаны с цифровым индикатором через дифференциальный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор, кроме того, источник света выполнен в виде твердотельного лазера с распределенной обратной связью.
Сущность предлагаемого спектрофотометра поясняется функциональной схемой, представленной на фиг.1.
1
1
1
1
1
Предлагаемый спектрофотометр содержит источник накачки 1, в качестве которого используется твердотельный лазер, цилиндрическую линзу 2, сферическую линзу 3, вращающееся зеркало 4, связанное с поворотным устройством 5, полимерную призму 6, на которую укреплена активная среда 7 и нанесено металлическое покрытие 8, отражательные зеркала 9, 9, кюветы 10, 10 с исследуемым и эталонным растворами, конденсоры 11, 11, поляризационные ослабители 12, 12 связанные с поворотным устройством 13, фотоэлементы 14, 14, дифференциальный усилитель 15, аналого-цифровой преобразователь 16, микропроцессор 17, цифровой индикатор 18.
Предложенный спектрофотометр работает следующим образом. Излучение накачки от когерентного источника 1, сформированное в полоску цилиндрической 2 и сферической 3 линзами, с помощью отражательного зеркала 4 сводится на активную среду 7 через гипотенузную грань прямоугольной треугольной призмы 6. Призму 6 следует выполнять из того же материала, что и активную среду 7, но без красителя. Тогда длина волны генерации лазера не будет зависеть от температуры.
Призма 6 имеет на катете металлическое покрытие 8, которое необходимо для избежания нарушения полного внутреннего отражения на катетной грани. Часть излучения накачки проникает в активную среду 7 непосредственно, другая часть - после отражения от противоположной катетной грани 8.
Интерферируя внутри активной среды 7, пучки накачки создают условия для возникновения генерации. Изменение длины волны генерации твердотельного лазера с распределенной обратной связью внутри диапазона, осуществляется за счет поворота зеркала 4, с помощью поворотного устройства 5 и определяется выражением
ген
нак
λ=λ/sinΘ (1)
нак
где λ - длина волны лазера накачки
Θ - угол падения излучения
Диапазон генерации лазера определяется типом красителя в активной среде. Для его изменения заменяют генерирующие молекулы красителя.
min
max
Для уменьшения потерь на отражение света от гипотенузной грани, угол между гипотенузной и катетной гранями к которой примыкает активная среда 7, должен соответствовать средней длине волны диапазона перестройки данного красителя. Изменение угла падения излучения накачки осуществляется за счет поворота зеркала 4 с помощью поворотного устройства 5 в пределах от Θ до Θ.
ген
1
1
1
1
1
1
1
Лазер с распределенной обратной связью генерирует два равных световых потока (правый и левый) с длиной волны генерации **, которые падают на отражательные зеркала 9-9, а далее на кюветы 10, 10 с исследуемым и эталонным растворами. После выхода из кювет 10, 10 световые потоки падают на конденсоры 11, 11. Для осуществления возможности регулирования световых потоков, падающих на фотоэлементы 14, 14, предусмотрены поляризационные ослабители 12, 12 которые связаны с поворотным устройством 13. Регулировка осуществляется путем их вращения вокруг собственной оси с помощью поворотного устройства 13. Применение поляризационных ослабителей 12, 12 позволяет работать с образцами, имеющими большую и малую оптическую плотность. Для
1
повышения чувствительности фотоэлементы 14, 14 подключены к дифференциальному усилителю 15 на выходе, которого находится аналого-цифровой преобразователь 16, который преобразует аналоговый сигнал с выхода усилителя в цифровой код. Аналого-цифровой преобразователь 16 связан с микропроцессором 17, который производит обработку результатов измерений по определенной программе. Результаты вычислений выводятся на цифровой индикатор 18.
Применение поляризационных ослабителей позволяет регулировать световые потоки, падающие, на фотоэлементы и предоставляет возможность работать с образцами, имеющими большую и малую оптическую плотность.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Бабко А.К. и др. Физико-химические методы анализа. М.: Высшая школа, 1968, стр.114 - прототип.