научная статья по теме СТАТИЧЕСКИЙ ФУРЬЕ-СПЕКТРОМЕТР ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ Физика

Текст научной статьи на тему «СТАТИЧЕСКИЙ ФУРЬЕ-СПЕКТРОМЕТР ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ»

ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА, 2015, № 1, с. 181-182

ПРИБОРЫ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ В ЛАБОРАТОРИЯХ

УДК 681.785.574

СТАТИЧЕСКИЙ ФУРЬЕ-СПЕКТРОМЕТР ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

© 2015 г. Н. С. Васильев, Ил. С. Голяк, Иг. С. Голяк, А. А. Есаков, А. Н. Морозов, С. Е. Табалин

Поступила в редакцию 22.05.2014 г.

БО1: 10.7868/80032816215010231

Статический фурье-спектрометр ближнего ультрафиолетового (у.ф.) и видимого диапазона предназначен для обнаружения веществ на различных подстилающих поверхностях за время менее 1 с и расстояниях до 1 м. Небольшие размеры прибора делают возможным использование его в при анализе веществ в полевых условиях, а также в тех случаях, когда требуется провести экспресс-анализ.

В основе прибора (рис. 1) лежит статический фурье-спектрометр (интерферометр Майкельсо-на с наклонными зеркалами, использующий интерференцию в клине) [1]. Зеркала интерферометра наклонены под углом 10' к оси падающего на них излучения. Отличие фурье-спектрометра данного типа от динамического фурье-спектрометра заключается в том, что развертка интерференционной картины происходит в пространстве. Отсутствие подвижных элементов в конструкции прибора обеспечивает стабильность работы и устойчивость к внешним воздействиям.

Регистрация получаемой двумерной интерфе-рограммы осуществлялась с использованием матричного фотоприемника с числом фоточувствительных элементов 1940 х 1460 пикселей. Использование такого фотоприемника позволяло добиться хорошего спектрального разрешения (на длине волны 300 нм порядка 0.6 нм) и увеличить отношение сигнал/шум почти в 40 раз при усреднении интерферограмм по строкам фотоприемника [2].

Анализ веществ проводился с использованием метода регистрации фотолюминесценции объектов; для возбуждения фотолюминесценции использовались источники излучения у.ф.-области спектра, так как для большинства органических веществ край полосы поглощения лежит в области спектра 200—350 нм. В данном приборе для возбуждения фотолюминесценции веществ использовались следующие источники излучения: лазер с длиной волны 266 нм и светодиоды с длинами волн 280 и 310 нм.

Использование нескольких источников возбуждающего излучения с разными длинами волн

позволяло повысить надежность идентификации веществ, так как регистрируемые спектры фотолюминесценции слабоселективны [3].

Фокусирование излучения от светодиодов и лазера на исследуемом образце и формирование излучения на входе приемной системы осуществлялось с помощью оптоволоконного жгута. Для реализации дистанционного метода распознавания вещества использовался телескопический объектив (рис. 2), позволявший регистрировать фотолюминесценцию от образца на расстояниях от 0.3—1.0 м. С использованием лазера с длиной волны 266 нм регистрировались спектры фотолюминесценции на расстояниях порядка 1 м за время <1 с.

При дистанционном анализе помимо вторичного излучения от исследуемого вещества в оптическую систему попадало фоновое излучение, что приводило к искажению получаемых спектров фотолюминесценции. Для обработки интерферо-грамм реализована процедура вычитания внешнего фона [4].

Рис. 1. Статический фурье-спектрометр.

182

ВАСИЛЬЕВ и др.

Рис. 2. Телескопический объектив.

Основные технические характеристики. Спектральное разрешение 0.6—3.0 нм; рабочий спектральный диапазон 300—700 нм; фотоприемник с числом элементов 1940 х 1460; источники излучения — 266, 280, 310 нм; диаметр телескопического

объектива 230 мм; фокусное расстояние телескопического объектива 300 мм; дистанционное обнаружение тестовых веществ на расстояниях порядка 1 м; масса 3.5 кг.

Предлагаемый спектрометр разработан и изготовлен в Центре прикладной физики МГТУ им. Н.Э. Баумана.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Морозов А.Н., Светличный С.И. Основы фурье-спектрорадиометрии. М.: Наука, 2006.

2. Бойко А.Ю., Голяк Иг.С., Голяк Ил.С., Дворук С.К., Доровских А.М., Есаков А.А., Корниенко В.Н., Косенко Д.В., Кочиков И.В., Морозов А.Н., Светличный С.И., Табалин С.Е. // Изв. РАН. Энергетика.

2010. № 2. С. 12.

3. Голяк Ил.С., Есаков А.А., Васильев Н.С., Морозов А.Н. // Оптика и спектроскопия. 2013. Т. 115. № 6. С. 990.

4. Глаголев К.В., Голяк И.С., Есаков А.А., Корниенко В.Н., Кочиков И.В., Морозов А.Н., Светличный С.И., Табалин С.Е. // Оптика и спектроскопия.

2011. Т. 110. № 3. С. 486.

Адрес для справок: Россия, 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5, стр. 1, Центр прикладной физики МГТУ им. Н.Э. Баумана. E-mail: iliyagol@mail.ru

ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА № 1 2015

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком