Устройство для стабилизации интенсивности спектральных линий излучения газоразрядных ламп

Предлагаемая полезная модель обеспечивает формирование спектральных линий излучения с высокой стабильностью интенсивности.

Технический результат в предлагаемой полезной модели достигают созданием устройства для стабилизации светотехнических характеристик газоразрядного источника излучения, в котором оптическая система снабжена делителем светового потока и узкополосным преобразователем оптического излучения в электрический сигнал, при этом оптический выход лампы соединен со входом делителя светового потока, один из выходов которого соединен со входом узкополосного преобразователя оптического излучения в электрический сигнал, а другой - является оптическим выходом устройства, а выход узкополосного преобразователя оптического излучения в электрический сигнал соединен со входом блоком управления током лампы

Полезная модель относится к оптоэлектронике и может быть использована в конструировании и разработке аппаратуры, применяемой при физических и биологических исследованиях, а также в медицинской практике и служит для стабилизации интенсивности спектральных линий излучения газоразрядных ламп.

Известно устройство, состоящее из стеклянного баллона, заполненного инертным газом, и двух электродов, расположенных внутри баллона, к которым прикладывают разность потенциалов, достаточную для электрического пробоя межэлектродного пространства и зажигания тлеющего разряда. (В.А.Ивкевич. Серийные тиратроны тлеющего разряда. М., «Энергия», 1969, стр.5-22)

Подобное устройство (тиратрон тлеющего разряда) широко применялись в ламповой автоматике для формирования импульсных электрических сигналов, при этом их оптическое излучение не использовали.

Известно устройство формирования линейчатого спектра, содержащее наполненную инертным газом лампу тлеющего разряда с полым катодом, анод и источник питания лампы. (Б.В.Львов «Атомно-абсорбционный спектральный анализ», М., «Наука», 1966, с.60-82)

Прозрачный для излучения анод позволяет выводить оптическое излучение из полости катода наружу.

В спектре излучения полого катода присутствуют спектральные линии, определяемые материалом, из которого сделан катод, и линии, характерные для заполняющего лампу инертного газа.

Известное устройство обладает недостатком, а именно, интенсивность излучаемых им спектральных линий заметно изменяется с течением времени даже при стабилизации тока, пропускаемого через источник излучения.

Наиболее близким к заявленному объекту по технической сущности и достигаемому результату является устройство для стабилизации светотехнических характеристик газоразрядного источника излучения, содержащее лампу газоразрядную, имеющую линейчатый спектр, и связанные с ней оптическую систему с фотоприемником и управляемую систему питания источника излучения (Ав.св. СССР 1753631, по кл. H05B 41/00, от 1990 г.) Недостатками известного устройства являются:

- нестабильность интегральной интенсивности излучения, так как при его применении не учитываются потери излучения;

- невозможность стабилизации интенсивности излучения отдельных спектральных линий излучения;

- сложное конструктивное выполнение

Техническим результатом, решаемым предлагаемой полезной моделью, является создание устройства, обеспечивающего формирование спектральных линий излучения с высокой стабильностью интенсивности за счет стабилизации интенсивности излучения отдельных спектральных линий излучения

Технический результат в предлагаемой полезной модели достигают созданием устройства для стабилизации светотехнических характеристик газоразрядного источника излучения, содержащего лампу газоразрядную, имеющую линейчатый спектр, и связанные с ней оптическую систему с фотоприемником и блок управления током источника излучения, в котором, согласно полезной модели, оптическая система снабжена делителем светового потока и узкополосным преобразователем оптического излучения в электрический сигнал, при этом оптический выход лампы соединен с входом делителя светового потока, один из выходов которого соединен с входом узкополосного преобразователя оптического излучения в электрический сигнал, а другой - является оптическим выходом устройства, а выход узкополосного преобразователя оптического излучения в электрический сигнал соединен с входом блоком управления током лампы.

Предлагаемая полезная модель позволяет повысить стабилизацию светотехнических характеристик газоразрядного источника излучения за счет стабильности излучения на выбранной линии излучения.

Для этого выделяют излучение одной из стабилизируемых линий, и регулируют ток через источник в зависимости от интенсивности регулируемой линии, поддерживая эту интенсивность на постоянном уровне.

Узкополосный преобразователь оптического излучения в электрический сигнал состоит из светофильтра с шириной полосы пропускания до 5-10 нм и центром полосы, совпадающей с центром одной из линий источника излучения, и фотоприемник.

Использование светофильтра в предлагаемой полезной модели дает возможность выделить, именно одну линию, попадающую в его полосу пропускания, чтобы по ее интенсивности осуществить регулировку, и исключить влияние других линий.

Проведенные патентные исследования показали, что не известны технические решения с указанной совокупностью существенных признаков в аналогичных устройствах для стабилизации светотехнических характеристик газоразрядного источника излучения, то есть предлагаемое решение соответствует критерию «новизна».

Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления предлагаемой полезной модели.

Сущность предлагаемого устройства для стабилизации светотехнических характеристик газоразрядного источника излучения поясняется нижеследующим описанием предлагаемой полезной модели и чертежом, где показана схема предлагаемого устройства.

Устройство для стабилизации светотехнических характеристик газоразрядного источника излучения содержит лампу газоразрядную 1, например, с тлеющим разрядом и имеющую линейчатый спектр, связанные с ней блок управления током лампы 2, делитель светового потока 3, первый выход которого связан с объективом 4, являющимся выходным элементом оптической системы устройства.

Второй выход делителя 3 связан с узкополосным преобразователем оптического излучения в электрический сигнал, который связан со входом блоком управления током лампы 2

Предлагаемая полезная модель может быть выполнена на базе стандартных элементов, приведенных в примере реализации устройства.

Устройство для стабилизации интенсивности спектральных линий излучения газоразрядных ламп работает следующим образом.

Излучение от лампы газоразрядной 1, имеющее линейчатый спектр, через выходное окно (на черт. не показ) поступает на делитель светового потока 3. Часть этого излучения далее проходит на выход делителя, за которым установлен объектив 4, и в виде сходящегося пучка поступает на вход пользовательского устройства, которыми могут быть спектрометры, монохроматоры и иные спектральные приборы.

Другая часть излучения проходит через узкополосный фильтр 5 и поступает на преобразователь оптического излучения в электрический сигнал 6.

С выхода преобразователя 6 электрический сигнал, пропорциональный интенсивности оптического сигнала, прошедшего через узкополосный фильтр 5, подают на вход блока управления током лампы 2.

При снижении интенсивности излучения лампы 1 пропорционально снижается и величина сигнала с выхода преобразователя 6.

Блок управления током лампы 2, регистрируя это снижение, увеличивает ток через лампу до такого уровня, при котором сигнал с выхода преобразователя 6 вернется к исходному уровню.

Аналогичный процесс происходит и при увеличении интенсивности излучения, с той лишь разницей, что устройство управления током лампы в этом случае уменьшает ток через лампу.

Благодаря такой работе блока управления током лампы 2 интенсивность излучения линий на входе преобразователя 6 (а, следовательно, и на выходе объектива 4 поддерживается неизменной с высокой точностью. Пример реализации предлагаемой полезной модели:

- лампа газоразрядная 1 - лампа с полым катодом ЛТ-6м производства ИТЦ спектральных ламп при ВНИИОФИ и ООО "КОРТЭК";

- управляемая система питания лампы (блок питания) 2 - выполнен в виде управляемого источника тока с рабочим напряжением 600 В, током 525 мА, диапазоном электрического сигнала для регулирования тока через лампу от 10 мВ до 3 В;

- делитель светового потока 3 - стандартный оптический светоделительный кубик со стороной 40 мм;

- объектив 4 - Гелиос-44-2;

- узкополосный преобразователь оптического излучения в электрический сигнал преобразователь состоит из интерференционного фильтра 5 с шириной полосы пропускания 5-10 нм и центром полосы, совпадающей с точностью не хуже 2 нм с центром одной из линий излучения лампы 1, а также фотоприемник-фотодиода ФД-24.

Основную погрешность устройства определяют стабильностью узкополосного преобразователя оптического излучения в электрический сигнал, и при использовании современной элементной базы погрешность не превышает уровня 1%.

Предлагаемая полезная модель найдет широкое применение в спектроскопии при анализе стабильности приемных узлов спектрометров с ПЗС-приемниками и протяженными фотодиодными приемниками, в спектроанализаторах, предназначенных для определения следовых концентраций элементов, в метрологии для поверочных работ.

1. Устройство для стабилизации светотехнических характеристик газоразрядного источника излучения, содержащее лампу газоразрядную, имеющую линейчатый спектр, и связанные с ней оптическую систему с фотоприемником и блок управления током лампы, отличающееся тем, что оптическая система снабжена делителем светового потока и узкополосным преобразователем оптического излучения в электрический сигнал, при этом оптический выход лампы соединен со входом делителя светового потока, один из выходов которого соединен со входом узкополосного преобразователя оптического излучения в электрический сигнал, а другой - является оптическим выходом устройства, а выход узкополосного преобразователя оптического излучения в электрический сигнал соединен со входом блока управления током лампы.

2. Устройство для стабилизации по п.1, отличающееся тем, что узкополосный преобразователь оптического излучения в электрический сигнал состоит из светофильтра с шириной полосы пропускания до 5-10 нм и центром полосы, совпадающей с центром одной из линий источника излучения, и фотоприемник.