АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СПЕКТРАЛЬНАЯ ЩЕЛЬ

Заявляемая полезная модель относится к спектрометрии, точнее к оптическим спектральным приборам, имеющим спектральную щель, и может быть использована для улучшения их метрологических и эксплуатационных характеристик. Разрешение и чувствительность спектральных приборов зависят от ширины входной спектральной щели, таким образом, размеры щели требуется менять в зависимости от цели проводимых измерений.
Известно техническое решение «Спектральная щель» (А.С. №996872, опубл. 15.02.83), состоящее из двух ножей и механизма раскрытия, выполненного в виде двух рычагов, ведущего и ведомого, оси поворота которых разнесены и параллельно друг другу. В данном устройстве ножи раздвигаются с помощью механического устройства раскрытия, что приводит к неточной установки ширины щели. Замена или регулировка ширины щели требует участия квалифицированного персонала. Применение таких элементов в малогабаритных спектрометрах не представляется возможным в силу ограничения габаритов и стоимости приборов.
Моторизация щели также требует высокой точности изготовления механических деталей, поскольку шаг изменения размера щели, как правило, менее одного микрона, но даже и в этом случае отсутствует достоверная информация о реальном размере щели, полученном после ее изменения. Известна автоматизированная спектральная щель, выпускаемая Совместным белорусско-японским предприятием «СОЛАР ТИИ» (http://www.solartii.ru/spectral_instruments/slit_motor.htm), которое состоит из корпуса, в котором установлены два ножа и автоматизированный механизм раскрытия, предназначенный для раздвижения ножей друг относительно друга. Данное устройство является прототипом заявляемой полезной модели, оно позволяет автоматически плавно регулировать ширину раскрытия ножей. Для регулировки ширины раскрытия ножей используется шаговый двигатель с единичным шагом, соответствующим ширине раскрытия ножей на 0,5 мкм. Управление работой щели осуществляется непосредственно от спектрального прибора. Данное устройство не позволяет точно определить фактическую ширину щели, так как в нем отсутствует датчик положения ножей, а ширина щели определяется исключительно по количеству шагов шагового двигателя от начальной позиции.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышения точности и надежности установки ширины щели.
Для получения указанного технического результата в автоматизированной спектральной щели, состоящей из двух ножей, один из которых является подвижным и соединенным с автоматизированным устройством раскрытия ножей, ножи выполнены электрически изолированными друг от друга и подключены к устройству измерения емкости.
Сущность заявляемого технического решения поясняется фиг. 1, где представлена схема автоматизированной спектральной щели и фиг. 2 - схема перехода от плоского к планарному конденсатору.
Автоматизированная спектральная щель (фиг. 1) состоит из двух ножей 2 и 3, на которые падает входное излучение 1, один из которых (нож 3) является подвижным и соединенным с автоматизированным устройством раскрытия 4 ножей. Ножи 2 и 3 выполнены в виде пластин, изолированных друг от друга и подключенных к устройству измерения емкости 5.
Устройство работает следующим образом. Две изолированные друг от друга пластины 2 и 3, из которых выполнена спектральная щель, образуют плоский конденсатор, емкость которого зависит от расстояния между пластинами (обкладками). Устройство раскрытия ножей, при необходимости установки новой ширины спектральной щели меняет положение ножа 3. При изменении положения данного ножа меняется емкость плоского конденсатора, которая измеряется устройством измерения емкости 5. В предложенной конструкции конденсатор является планарным, а его «преобразование» из плоского конденсатора показано на фиг. 2. Для конденсатора с плоскими электродами площадью S, размещенными параллельно на расстоянии h в среде с относительной диэлектрической проницаемостью ε, емкость C вычисляется по известной формуле:
0
C=εεS/h
0
где ε - диэлектрическая проницаемость вакуума.
При переходе к планарному конденсатору форма электромагнитного поля изменится и емкость C будет зависеть от расстояния l между этими обкладками. Поскольку емкость конденсатора определяется расстоянием между ножами, то по измеренному устройством 5 значению емкости можно однозначно определить ширину щели.
Таким образом, при изготовлении автоматизированной спектральной щели в виде двух изолированных друг от друга ножей с подключенным к ним устройством измерения емкости можно однозначно измерить фактическую ширину щели по измеренному значению емкости. Полученный технический результат устраняет недостаток обычных автоматизированных спектральных щелей, заключающийся в том, что установленный размер щели определяется косвенно, а фактическая ее ширина не известна.