Микроволновый спектрометр

 

Изобретение относится к технике радиоизмерений и может использоваться при молекулярном и изотопном анализе веществ в газовой или паровой фазе. Повьшается чувствительность и расширяется диапазон рабочих частот. Сначала источник когерентного микроволнового излучения (ИКМИ) 1, облучая ячейку 2 для исследуемого газа, работает в режиме поляризации газа. При совпадении частоты излучения ИКМИ 1 с частотой f исследуемой линии пЛ лощення газа происходит спонтанное когерентное излучение га С«9 4 О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) .

Д11 4 0 01 N 22/00

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3812300/24-09 (22) 16.11.84 (46) 15.05.86. Бюл. М - 18 (71) Институт прикладной физики

АН СССР (72) В.Л.Вакс и Л.И.Герштейн (53) 621.317.39 (088.8) (56) Крупнов A.Ô. Субмиллиметровая микроволновая спектроскопия газов.

Вестник АН СССР. К.: Наука, 1978, У 7, с. 18.

Tan. Ekkers and W.Н. Flygar.Pulsed microwave fourier transform spectrometer. — Review of Scientific

Instruments, 1976, vol. 47,р.448-454. (54) ИИКРОВОЛНОВЫИ СПЕКТРОИЕТР (57) Изобретение относится к технике радиоизмерений и может использоваться при молекулярном и изотопном анализе веществ в газовой или паровой фазе. Повышается чувствительность и расширяется диапазон рабочих частот.

Сначала источник когерентного микроволнового излучения (ИКМИ) 1, облучая ячейку 2 для исследуемого газа, работает в режиме поляризации газа.

При сбвпадении частоты излучения

HKNH 1 с частотой Е„„ исследуемой линии псй..лощения газа происходит спонтанное когерентное излучение га"

1231

". а. В следующий момент частотный модулятор 13 изменяет частоту излучения ИКМИ 1, При этом на смеситель 3 поступает спонтанное когерентное излучение rasa на частоте f „, излучение частоты f ИКМИ 1, работающего

r в режиме гетеродина, и излучение синтезатора 4 частоты. o смесителя 3 комбинационные составляющие этих сигналов поступают через усилитель промежуточной частоты (УПЧ) 5 на регистратор 7, фиксирующий информацию о.линии поглощения, а чер. s Yll I 6 на частотные детекторы 8,9, Сигналы с частотных детекторов 8, 9 поступают на сумматор 10 и на блок 11 вычитания. Сигнал с сумматора 10 поступает на ИКМИ 1, обеспечивая стабильность его частоты. Сигнал блока 11 вычитания поступаетна блок 12 управления девиацией частоты. Сигнал с его выхода через частотный модулятор 13 воздействует на И1ИИ 1,обеспечивая стабильность девиации частоты. 1 ил.

Изобретение относится к технике радиоизмерений и может быть использовано при молекулярном и изотопном . анализе веществ в газовой и паровой фазе, например, при анализе особо чистых веществ, Целью изобретения является повышение чувствительности и расширение диапазона рабочих частот.

На чертеже приведена структурная электрическая схема микроволнового спектрометра„

Микроволновый спектрометр, содержащий источник 1 когерентного микроволнового излучения, ячейку 2 для исследуемого газа, смеситель З„синтезатор 4 частоты, первый и второй усилители промежуточной частоты (УПЧ) 5 и б, регистратор 7, первый и второ : частотные детекторы 8 и 9, .сумматор 10, блок 11 вычитания, блок 12 управления, частотный модулятор 13.

Микроволновый спектрометр работает следующим образом.

В первый момент времени источник 1 работает в режиме поляризации газа.

При совпадении частоты излучения источника 1 с частотой f» исследуемой линии поглощения газа в силу резонансного взаимодействия излучения с газом в нем возникает волна поляризации, обуславливающая спонтанное когерентное излучение газа. В следую1 щий момент времени частотный модулятор 13 изменяет частоту излучения источника 1 на величину, равную промежуточной частоте Е„„ УПЧ 5, и на смеситель 3 поступает когерентное

1О

II 5

25!

40 спонтанное излучение rasa на частоте f, излучение частоты f, источника 1, работающего теперь в режиме гетеродина, и субмиллиметровое излучение синтезатора 4 частоты стабильной частоты f „ . В выходном сигнале смесителя 3 присутствуют комбинационные составляющие сигнала на

f < п fг f„„ fr fI< С выхода смесителя 3 сигналы поступают на УПЧ 5 и УПЧ 6. Так как УПЧ 5 настроен на частоту f †fä, то он усиливает содержащий информацию об исследуемой линии поглощения сигнал на частоте f.„ -f„ . С выхода УПЧ 5 сигнал об исследуемой спектральной линии поступает на регистратор 7.

УПЧ 6 усиливает сигналы на частотах с 1.nr @ fr fc ° после чего у"а эанные сигналы поступают на входы частотных детекторов 8 и 9 ° Частотный детектор 8 выделяет сигнал на частоте f Ä -1„„, частотный детектор 9 — на частоте f„ -fzÄ . Выходные сигналы частотных детекторов 8 и 9 поступают на входы сумматора 10 и блока 11 вычитания. Сумматор 10 складывает и блок 11 вычитания вычитает входные сигналы, в результате чего выходной сигнал сумматора 10 содержит информацию о нестабильности частоты источника 1 излучения при его работе в обоих режимах, а выходной сигнал блока 11 вычитания — о нестабильности девиации частоты и источника 1 при его работе в обоих режимах., Выходной сигнал сумматора 10 поступает на первый вход источника 1, обеспечивая стабильность частоты источ446

Составитель P.Кузнецова

Техред И.Гайдош .Корректор С.Шекмар

Редактор Н, Слободяник

Заказ 2559/49 Тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4

3 1231 ника 1 излучения. Выходной сигнал блока 11 вычитания поступает на блок

12 управления девиацией частоты, выходной сигнал которого поступает на частотный модулятор !З,обеспечивая ста- > бильность девиациичастоты источника! .

Таким образом, предлагаемая схема спектрометра обеспечивает стабильность частоты источника 1 при работе источника как в режиме поляризации 1ð газа, так и в режиме гетеродина, обеспечивает, стабильность девиации частоты и позволяет исключить необходимое для прототипа использование рiп-диодов и специального гетеродина, 1g снимая тем самым принципйальное ограничение на частотный диапазон и исключая возникновение ложных сигналов, связанных с использованием pin-диодов,и невозможность полного сопряжения гетеродина с источником излучения, что обеспечивает расширение диапазона рабочих частот спектрометра и повьш ение чув ствительности.

2S ормула изобретения

Микроволновый спектрометр, содержащий последовательно размещенные источник когерентного микроволнового излучения, ячейку для исследуемого газа и смеситель, выход которого через первый усилитель промежуточной частоты соединен с регистратором, и синтезатор частоты, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения диапазона рабочих частот, между выходом смесителя и входом стабилизации частоты источника когерентного микроволнового излучения введены последовательно соединенные второй усилитель промежуточной частоты, первый частотный детектор, блок вычитания, блок управления и частотный модулятор, между выходом второго усилителя промежуточной частоты и входом стабилизации девиации частоты источника .когерентного микроволнового излучения введены последовательно соединенные второй частотный детектор и сумматор, при этом выход первого частотного детектора соединен с вторым входом сумматора, второй вход блока вычитания подключен к выходу второго частотного детектора, а выход синтезатора частоты подключен к второму входу смесителя.