4.4.3.5 Спектрофотометрические газоанализаторы на примере икс-29

Принцип действия спектрофотометра ИКС-29 при работе по двухлучевой схеме основан на нулевом методе измерений.

Рисунок 116. Схема двухлучевого одноканального спектрофотометра:

1 – источник; 2 - .рабочая кювета; 3 - модулятор; 4 - монохроматор; 5 - приемник излучения; 6 -усилитель-преобразователь; 7 - фотометрический клин; 8 - регистратор; 9 - образец сравнения.

Излучение от источника 1 (рис. 43) направляется двумя пучками, в одном из которых помещается газовая кювета 2, в другом - фотометрический клин 7 и образец сравнения 9. Оба пучка направляются на модулятор 3, который попеременно пропускает их в монохроматор 4. При отсутствии поглощения в обоих пучках на приемник (болометр) 5 попадают потоки излучения одинаковой величины. На входе усилительной системы 6 при этом сигнал отсутствует.

При наличии поглощения в одном из пучков на болометр попадают потоки различной величины, в результате чего возникает переменный сигнал, частота которого равна частоте прерывания. Этот сигнал после усиления и преобразования подается на обмотку электродвигателя обработки, который перемещает фотометрический клин 7, уменьшая до нуля возникшую разность потоков в пучках. Регистрация величины пропускания осуществляется самописцем 8.Излучение от источника 1 (рис. 44) разделяется сферическими зеркалами 2, 3, 4, 5 на пучки I и II. В плоскость, в которой установлены компенсирующий клин 6 и фотометрический клин 7, проецируется изображение источника с увеличением 1,85.

Излучение, отраженное зеркалами 8, 9, 10 и зеркальной поверхностью модулятора 11, направляется на торическое зеркало 12 и плоское зеркало 13. Прерываемые модулятором пучки оптического излучения попеременно проецируют изображение источника излучения на входной щели 14 монохроматора с увеличением 1,42.

Рисунок 117. Оптическая схема спектрофотометра ИКС-29:

1 – глобар; 2, 3, 4, 5 - сферические зеркала; 6 - компенсирующие клинья; 7 - фотометрический клин; 8, 9, 10 - плоские зеркала; 11 - прерыватель (модул тор);12 - торическое зеркало; 13 - плоское зеркало; 14 - выходная щель; 15, 17, 19, 21 - плоские зеркала; 16 - объектив; 18 - дифракционная решетка; 20 - выходная щель; 22 - эллиптическое зеркало; 23 - болометр; 24 - интерференционные фильтры.

Пройдя входную щель 14, оптическое излучение плоским зеркалом 15 направляется на параболический объектив 16, в фокальной плоскости которого установлены входная и выходная щели. Отразившись от объектива, лучи параллельным пучком падают на плоское зеркало 17, которое направляет их на одну из двух сменных дифракционных решеток 18, разлагающих свет по длинам волн. Дифрагированный луч снова падает на плоское зеркало 17 и, отразившись от него, попадает на объектив 16, проецирующий с увеличением 1 изображение входной щели на выходную щель 20. Пройдя выходную щель, луч направляется плоским зеркалом 21 на эллиптическое зеркало 22, которое образует изображение выходной щели с увеличением 0,125 на приемной площадке болометра 23. В спектрофотометре используются две дифракционные решетки (реплики) с различными постоянными решетки. Первая решетка (150 штрихов на миллиметр) работает в диапазоне от 4200 до 1200 см^-1; вторая решетка (50 штрихов на миллиметр) работает в диапазоне от 1400 до 400 см^-1. Срезание высших порядков спектра, налагающийся на первый рабочий порядок, производится пятью интерференционными фильтрами 24, установленными за выходной щелью и работающими на пропускание. Смена решеток и интерференционных фильтров в заданных точках рабочего диапазона спектра осуществляется автоматически.

Щели спектрофотометра - симметричные, раскрываются одновременно на величину от 0,01 до 4 мм.

В спектрофотометре имеется устройство, проецирующее изображение шкалы волновых чисел на экран.