Е. А. Єршов-Павлов і H. І. Чубриков
Ордена Трудового Червоного Прапора інститут фізики АН Білоруської РСР (71) Заявник (54) СПОСІБ ВИМІРЮВАННЯ ПОЛУШІ РІ НЬ1
СПЕКТРАЛЬНОЇ ЛІНІЇ ної функції, лінії.
Ця мета досягається завдяки тому, що полуширину спектральної лінії опрев деляют по відношенню її інтенсивності, що використовує ту двох значень ширини спектрального інтервалу на виході приладу з відомою апаратної функцією.
Є двоканальний монохроматор, t0 апаратна функція якого f, однакова для обох каналів.
Необхідно визначити полушірпну лінії з формою контуру. Розподіл освітленості в площині вихідних щілин
1б монохроматора прп реєстрації випромінювання лінії визначається сверткой цих двох функцій
F (x) =! f. (Х) f n (х †"х) з (х. (1) 20
Повна енергія лінії Ео при некогерсптном освітленні
Ео †"вЂ" с) F (x) dx, (2) де з †"константа, рівна Ео для нормованої функції F (х), т. Е. -". Про
Винахід відноситься до області спектроскопії, зокрема спектроскопії нагрітих газів і плазми, і може бути використано для визначення параметрів спектральних ліній атомів і іонів, діагностики плазми.
Відомий спосіб визначення півширини спектральної лінії (1).
Найбільш близьким технічним рішенням є спосіб визначення півширини спектральної лінії, заснований на реєстрації інтенсивності її випромінювання, т. Е. Регістрапіі її контуру за допомогою багатоканальної фотоелектричної системи. Інтенсивність випромінювання в кілька точках контуру лінії рсгпстрірустсяодновременно відповідним числом каналів, наприклад, датчиків випромінювання, розташованих близько один до одного в фокальній площині спектрального приладу. За отриманим таким чином контуру лінії можна визначити її полуширину (2), однак відзначається складність виробленого виміру.
Метою винаходу є спрощення процесу визначення полушірппи спектральної лінії при використанні одно- илп двохканальних спектральних приладів середнього дозволу з шириною аппарат2 порівнянної з полушірпной
Знергію лінії, що реєструється при шірнпс вихідний щснп b, дорівнює
Для лінії, що потрапляє в центр вихо, ч ної щілини, шириною b, буде рсгістрпроваться частина її енергії, рівна
Частка реєструється енергії для заданих f, і f, 1 залежить від їх півширини (а і Л7. Відповідно) п і! Ірини вихідний щслі b, т. Е .:
Е = Ep †"(b + a) arctg! b + a †"(b вЂ" а) arctg †"вЂ" "(1п (() Л7а) +
+ (A + h)) †"In ((A7") 2+ (r (†"b))) (10)!
Псрейдя до безрозмірним величинам шляхом підстановки
При різній ширині вихідний щілини в обох каналах монохроматора †"b, і b, â €" буде зареєстрована енергія відповідно = Ч (а, Л7, b (, b2). (6)
Е, Таким чином, з огляду на, що сигнал в кожному каналі пропорційний реєструється енергії, по відношенню сигналів від обох каналів можна визначити Л7, якщо відомі величини а, b, і b2.
Приклад визначення півширини атомних спектральних ліній, що випромінюються позитивним стовпом стабілізірованнойелектріческой дуги при атмосферному тиску. В умовах електричних дуг високого тиску концентрація електронів в плазмі велика і більшість контурів атомних ліній важких елементів носить дисперсійний характер Х 1
fr †"вЂ" (1 †". 1 + (а- вЂ") Для реєстрації випромінювання ізпользуют монохроматор з порівняно широкої вхідною щілиною, апаратну функцію якого можна представити у вигляді при (х) (а
2 (8) де а вЂ. полушіріна апаратної функції приладу, що дорівнює ширині його вхідної щілини.
При реєстрації випромінювання в лінії розподілу освітленості в площині вихідний щілини монохроматора в цьому випадку має вигляд
F (c) = агс19 †"ага19) (9)) (а Ai, At"
Е) †"вЂ" Е () (р (а, Mi, b () і Е2 †"вЂ" Ео (р (а, Л7. B2). (5)
З виразу (5) слід, що
b = na, Л7. = ma, 1Б де і і т
25 Таким чином, частку реєструється енергії лінії k при заданому співвідношенні величин а, b і Л7. можна представити у вигляді
К = †"= вЂ" (n + I) arctg †"
Е, т (n †"1) arctg - вЂ" †"вЂ" (In (m2 + (і + 1) 2) †"
Fn 2 †") а (т -1- (а вЂ" 1)))) (13) зо
На фіг. 1 представлений графік залежності К від відносної величини (л півширини лінії і апаратної функції приладу для різних співвідношень івЂ "ширини апаратної функції і вихідний щілини. Використовуючи графік і знаючи а й і, можна визначити m, знайшовши експериментально коефіцієнт k, або як відношення сигналів при реєстрації енергії лінії з вихідною щілиною вузькою і досить широкою для реєстрації повної енергії лінії (за умови відсутності в даній ділянці спектра інших ліній), або, отримавши повну енергію розрахунковим шляхом і використовуючи абсолютну калібрування, і далі з виразу (11) знайти Л7.
Беручи до уваги рівняння (6) і (13), можна розрахувати співвідношення енергій (сигналів) для двох значень n) †"вЂ" 1 і
n2 †"вЂ" 5 (двох розмірів вихідної щілини). На фіг. 2 представлено співвідношення реєструється енергії лінії для двох значень вихідної щілини в залежності від т для розглянутого випадку. Вимірявши відношення сигналів для двох значень вихідний щілини b, і b2, можна знайти m і, знаючи а, визначити Л7. Сказане вище можна проілюструвати на прикладі вимірювання півширини спектральних ліній.
60 коефіцієнти пропорційності, отримуємо (і +!
Е = ЕΠ†"вЂ" ((і + 1) arctgâ € "
"Про вЂ" (і †"1) агс1д вЂ" †"вЂ" (In (m2 + (п + 1)) †"т 2 вЂ" 1п (т2 + (і †"1) -")) (. (12 )!
1 856,7 нм і Ar 1 811,5 нм в спектрі плазми повітря, одержуваної в стабілізованою дузі атмосферного тиску при силі струму 200 а. Ширина вхідної щілини використаного спектрометра прп вимірах становить 0,2 пл, виходной†"
0,2 мм (для n = 1) і 1,0 мм (для а = 5).
Для знаходження значень інтенсивності в кожному просторової зоні з певною температурою застосовано зворотне перетворення Абеля, для вибраних значень температури знайдено відношення інтенсивностей і по ним †"ширина ліній.
На фіг- 3 і 4 представлені результати вимірювання півширини лінії азоту (М 1
856,7 нм) і аргону (Аг 1 811,5 нм), відповідно. Тут же наведені дані розрахунку півширини ліній з використанням штарковскіх параметрів Г. Грімма. Для більшої частини температурного діапазону виміряні і розраховані величини задовільно узгоджуються. Похибка методу не перевищує
10О Про в оптимальних умовах.
Спосіб вимірювання півширини спектральної лінії за допомогою приладів зі спектральним дозволом, яке можна порівняти з напівшириною лінії, заснований на реєстрації інтенсивності її випромінювання, про т л пч а ю шийся тим, що, з метою спрощення вимірювання полуширину спектральної лі10 ванні визначають по відношенню її інтенсивності, зарегістрірванной для двох значень ширини спектрального інтервалу на виході приладу.
1 5 Джерела інформації, прийняті до уваги під час експертизи
1. Нагібін І. М. і Прокоф'єв В. К.
Спектральні прилади та техніка спектроо Скопин. М.-Л, «Машгиз», 1963, с. 131.
2. Kiyohiko О. Kozo, А. Кагпо М. Kozuke О, Jap Journ, Аррlе. Phys. 1971, 10, М 7, 886.
Укладач А. Смирнов
Техред І. Заболотнова
Коректор T. Трушкина
Вид. № 517 Тірая 729
ВНДІПО Державного комітету СРСР у справах винаходів і відкриттів
113035, Москва, K-35, Раушской наб. д. 4/5
Загорська друкарня Уірполіграфіздата Мособлісполкома
10 12 14 T V4 4