рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Часть 5. Спектральные приборы

Часть 5. Спектральные приборы - раздел Приборостроение, Основные разделы дисциплины. Оптико-электронные приборы, их классификация   Спектральные Приборы – Измерительные Системы, Предназначенные...

 

Спектральные приборы – измерительные системы, предназначенные для исследования излучения естественных и искусственных объектов. Излучение физического тела может наблюдаться непосредственно или после взаимодействия со средой, в которой оно распространяется.

Взаимодействие со средой проявляется в поглощении излучения, рассеянии, отражении или дисперсии.

Исследование перечисленных оптических свойств среды является первой задачей.

Вторая задача – исследование спектрального состава излучения, что позволяет изучать строение вещества и их состав.

Изучение свойств веществ путем анализа их спектров называют спектральным анализом.

Различают следующие виды спектрального анализа:

- эмиссионный, когда исследуют спектр излучения;

- абсорбционный, когда исследуется спектр поглощения;

- по спектрам комбинационного рассеяния, когда исследуется спектр излучения, рассеянного молекулами вещества.

Спектральные приборы — приборы для исследования спектрального состава по длинам волн электромагнитных излучений в оптическом диапазоне (10-3—103мкм;), нахождения спектральных характеристик излучателей и объектов, взаимодействовавших с излучением, а также для спектрального анализа.

Спектральные приборы различаются методами спектрометрии, приемниками излучения, исследуемым (рабочим) диапазоном длин волн и другим характеристиками.

Принцип действия большинства спектральных приборов можно пояснить с помощью имитатора, изображенного на рис. 1. Чем меньше ширина АФ, тем точнее будет измерена форма контура спектра f(λ), тем более тонкая структура может быть в нем обнаружена.

Рис. 51. Результат измерений F(λ)

Ширина АФ наряду с рабочим диапазоном l является основной характеристикой спектрального прибора; она определяет спектральное разрешение и спектральную разрешающую способность.

Чем шире АФ, тем хуже разрешение (и меньше R), но больше поток излучения, пропускаемый прибором, т. е. больше оптический сигнал и М — отношение сигнала к шуму. Шумы (случайные помехи), неизбежные в любых измерительных устройствах, в общем случае пропорциональны fполоса пропускания приемного устройства). Чем шире Δf, тем выше быстродействие прибора и меньше время измерения, но больше шумы (меньше M).

Рассмотренный с помощью рис. 52 принцип действия спектрального прибора относится к одноканальным методам спектрометрии. Наряду с ними широко распространены многоканальные методы, в которых сканирование не применяется и излучения различных λ регистрируются одновременно. Это соответствует наложению на экран 1 неподвижного экрана с вырезанными N контурами АФ для разных λ при независимой регистрации потоков от каждого отверстия (канала).

Общая классификация методов спектрометрии, являющихся основой различных схем и конструкций спектрального прибора, представлена на рис. 52. Классификация дана по двум основным признакам — числу каналов и физическим методам выделения λ в пространстве или времени. Исторически первыми и наиболее распространенными являются методы пространственного разделения (селективной фильтрации), которые называются «классическими» (группы 1 и 2 на рис. 52). В одноканальных спектральных приборах (группа 1) исследуемый поток со спектром f (λ) посылается на спектрально-селективный фильтр, который выделяет из потока некоторые интервалы Δλ в окрестности каждой λ и может перестраиваться (непрерывно или дискретно), осуществляя сканирование спектра во времени по некоторому закону f ’(t). Выделенные компоненты спектра посылаются на приемник излучения, запись сигналов которого дает функцию времени F(t).

Рис. 52. Классификация методов спектрометрии по способам разделения длин волн

 

В одноканальных методах (1 и 3) применяется сканирование и измерение интенсивностей излучения ряда длин волн производится одновременно. Внутри каждой группы указаны краткие названия основных типов спектральных приборов, относящихся к данной группе.

В многоканальных спектральных приборах (группа 2) информация об исследуемом спектре получается путем одновременной регистрации несколькими приемниками потоков излучения разных длин волн. Последние выделяют, например, набором узкополосных фильтров или многощелевыми монохроматорами (полихроматорами). Наибольшая многоканальность достигается применением многоэлементных фотоэлектрических приемников излучения и фотографических материалов (в спектрографах).

Принципиальной основой «новых» методов (группы 3 и 4 на рис. 52), получивших развитие с середины 60-х гг., является селективная модуляция.

За рамками классификации, приведенной на рис. 52, остаются лишь методы, использующие почти монохроматическое излучение перестраиваемых лазеров (Спектроскопия лазерная).

Все рассмотренные группы методов спектрометрии нашли практическое воплощение в конструкциях спектральных приборов, но относительная распространенность их различна. Например, спектрометры сисам, относящиеся к группе 3, осуществлены лишь в нескольких лабораторных экспериментальных установках, а классические приборы на основе монохроматоров получили повсеместное распространение как основное средство анализа структуры и состава веществ. Рассмотрим наиболее распространенные типы спектральных приборов, следуя приведенной классификации.

1.Одноканальные спектральные приборы с пространственным разделением длин волн;

2.Многоканальные спектральные приборы с пространственным разделением длин волн;

3.Одноканальные спектральные приборы с селективной модуляцией;

4.Многоканальные спектральные приборы с селективной модуляцией.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Основные разделы дисциплины. Оптико-электронные приборы, их классификация

Часть оптико электронные приборы их классификация.. классификация оптико электронных приборов оэп сведения из оптики..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Часть 5. Спектральные приборы

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Явления, лежащие в основе работы ЭОП
  Как известно из курса физики свет имеет двойственную природу: лучевую и волновую. Согласно лучевой теории свет - это поток частиц (фотонов), движущихся со скоростью (С = 3.

Гомо- и гетеропереходы
  гомопереход – эт о р-п-переход, образованный изменением концентрации примеси в одном полупроводниковом материале. Энергетические диаграммы р-п-перехода д

Люминесценция полупроводников
  Люминесценцией называют электромагнитное нетепловое излучение, обладающее длительностью, значительно превышающей период световых колебаний. Для возникновения люминес

Основные энергетические и световые характеристики излучения
  Потоком излучения (мощностью излучения, лучистым потоком) называется количество излучаемой, поглощаемой или переносимой в единицу времени энергии:

Источники излучения
  В современных ОЭП применяются в основном полупроводниковые источники излучения, работающие на р-п-переходах, и лазеры. При относительно небольшой мощности лазера с е

Светоизлучающие диоды
  Благодаря своей простоте и низкой стоимости, светодиоды распространены значительно но шире, чем лазерные диоды. Принцип работы светодиода основан на излучательной рекомбина

Лазерные диоды
  Два главных конструктивных отличия есть у лазерного диода по сравнению со светодиодом. Первое, лазерный диод имеет встроенный оптический резонатор. Второе, лазерный диод работает пр

Характеристики источников излучения
  Также важными характеристиками источников излучения являются: быстродействие источника излучения; деградация и время наработки на отказ. Быстродействие источника излучения.

Виды измерений
В зависимости от того, чем характеризуется измеряемая величина, различают: амплитудные, частотные и фазовые измерения. Измерение постоянных, а также медленно изменяющихся величин относится к амплит

Методы амплитудных измерений, Приборы с одним оптическим каналом
Прибор, в котором излучение источника электромагнитной энергии распространяется по одному определенному оптическому пути называется одноканальным (рис.2). В оптический канал может быть установлен э

Методы амплитудных измерений, Приборы с двумя оптическими каналами
Схема амплитудных измерений с двумя оптическими каналами показана на рис. 25.

Автоматизация измерений
  На рис.6 показан способ автоматизации отсчетов. Выходное напряжение усилителя приложено к управляющей обмотке реверсивного двигателя. При неравенстве потоков на выходе усилителя поя

Применение частотных измерений
Двухканальные структуры приборов используются в интерференционных приборах. Изменение интерференционной картины позволяют получать определенные сведения об объекте измерения.

Применение фазовых измерений
Поток излучения полупроводникового лазера примерно пропорционален току в его цепи. Прикладывая гармоническое напряжение к цепи лазера, можно получить изменение потока, близкие к синусоидальным. Фаз

Чувствительность приборов
  Чувствительностью называют способность прибора реагировать на изменение входной величины. Чувствительность определяется отношением приращения выходной величины к вызывающем

Статистические параметры сигналов в ОЭП
  Случайные величины постоянно действуют во всех частях прибора и играют существенную роль при их обработке. Явления называются случайными, если при многокраном воспроизведен

Среднее значение случайной функции
  Первой характеристикой случайной функции является ее среднее значение (математическое ожидание). Определение среднего значения случайной функции может быть произведено двум

Функция корреляции
  Третьей усредняющей величиной, характеризующей случайные функции, является функция корреляции. Функция корреляции определяется как среднее значение произведения двух случай

Спектр случайного процесса
  Мощность шума, приходящаяся на частотный интервал 1 Гц, называется спектральной плотностью мощности шумов:

Оптические шумы и помехи
  Лучистый поток представляет собой среднее значение хаотически изменяющейся мощности, переносимой электромагнитными волнами. При отсутствии специально созданного информацион

Шумы электронных устройств (тепловые шумы)
  Тепловой шум порождается хаотическим тепловым движением электронов в проводниках, и его величина зависит от температуры тела. Если активное сопротивление участка электричес

Шумы электронных устройств (дробовые шумы)
Постоянный ток электронного прибора образуется совокупным перемещением огромного числа электронов. Через данное поперечное сечение электронного прибора в различные моменты времени перемещается неод

Шумы электронных устройств (избыточные шумы в ПП)
  В полупроводниках действуют тепловые и дробовые шумы, величина которых определена ранее. Отличительной особенностью шумов в полупроводниках является неравномерная зависимос

Часть 3. Модуляция светового потока
  Модуляцией излучения называется процесс изменения характеристик излучения для получения информации. Модуляция придает параметрам излучения временную зависимость. Применяя модуляцию

Амплитудная модуляция
Модуляцию называют амплитудной, если уровень лучистого потока изменяется по определенному, заранее известному закону. Амплитудная модуляция характеризуется частотой модуляции:  

Частотная модуляция
  Рис. 38. Частотно модулированное колебание  

Модуляция плоскости поляризации
  Поворот плоскости поляризации при распространении волны в некоторых веществах можно использовать для получения информации о свойствах этих веществ. Для автоматизации измерений в при

Модуляция направления распространения
Периодическое изменение направления распространения излучения может применяться с различной целью, в том числе для изменения величины лучистого потока, падающего на светочувствительную поверхность

Спектры модулированных колебаний
Самый простой спектр частот на выходе фотоприемника получается при гармоническом изменении потока:  

Механические модуляторы
Механические модуляторы служат для амплитудной и двойной (АИМ, ЧИМ) модуляции лучистого потока. Модулятор часто выполняют в виде вращающегося диска. Обычно используют либо диск с отверстия

Флуориметры
  Рис. 46. Принципиальная оптическая схема и блоки спектрок

Нефелометры
Нефелометрами называются приборы, предназначенные для измерения концентрации взвешенных частиц в жидкостях и газах. Возможны два способа измерения концентрации: - по ослаблению пр

Рефрактометры
Рефрактометрами называются приборы, предназначенные для определения показателей преломления жидких, твердых и газообразных сред. В рефрактометрах применяют: - Дифференциальный гон

Поляриметры
Многие вещества являются оптически активными. Они обладают способностью поворачивать плоскость поляризации проходящего через них поляризованного света. Имеется следующая зависимость между углом пов

Приборы для эмиссионного анализа
Приборы для эмиссионного анализа с фотоэлектрической регистрацией могут быть как одноканальными, так и многоканальными. Часто к спектрографам выпускаются приставки, что превращает их в стилометры.

Приборы для анализа по спектрам комбинационного рассеяния
  Комбинационное рассеяние отличается от рассеяния излучения на мелких частицах тем, что при нем изменяется спектральный состав излучения. Набдюдение комбинационного излучения произво

Приборы с селективной и частотной модуляцией
  Рис. 63. Принципиальная оптическая схема прибора с селект

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги