Метод уменьшения погрешности оптико-электронных спектральных приборов с многоэлементной фотоэлектрической регистрацией спектра

• Автор: Демин, Анатолий Петрович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 148 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Приборы для спектрального анализа и их характеристики

1.1 Щелевые спектральные приборы для атомно-эмиссионного анализа

1.2 Основные характеристики щелевого спектрального прибора

1.2.1 Линейная дисперсия

1.2.2 Светосила спектрального прибора

1.2.3 Разрешающая способность

1.3 Образование контура спектральной линии

1.3.1 Аппаратная функция спектрального прибора

1.3.2 Симметрично-ступенчатая аппроксимация аппаратной функции

1.3.3 Измерение полуширины аппаратной функции
Выводы
ГЛАВА 2. Многоэлемеитные линейные фотоприемники и исследование возможности их применения для спектральных измерений
2.1 Отечественные линейные фотоприемники для спектральных измерений
2.1.1 Устройство и работа фоточувствительного прибора с зарядовой связью ФППЗ-8л
2.1.2 Работа ряда фоточувствительных элементов, секции накопления заряда и антиблуминга
2.1.3 Работа считывающих и буферных регистров
2.1.4 Работа входного устройства регистра
2.1.5 Работа выходного устройства регистра
2.2 Исследование характеристик ПЗС-фотоприемников
2.2.1 Стенд для исследования характеристик
2.2.2 Относительные спектральные характеристики
2.2.3 Шум ПЗС-фотоприсмника и зависимость его от температуры....63 Выводы

ГЛАВА 3. Обоснование выбора ширины элемента фотоприемника и поиск наилучшего способа аппроксимации контура спектральной
линии
ЗЛ Способы идентификации спектральных линий при расшифровке спектрограмм.,
3.2 Способы аппроксимации контуров спектральных линий регистрируемых
линейным многоэлементным фотоприемником
3.3 Сравнение способов аппроксимации контуров спектральных линии
3 ^Экспериментальное исследование влияние ширины элемента фотоприемника на точность измерения длины волны и интенсивности спектральной линии
3.5 Методика проведения экспериментальных исследований по оценке погрешностей измерений интенсивностей и длин волн спектральных линий
3.5.1 Проверка гипотезы нормального распределения результатов измерения длины волны спектральной линии и оценка его среднего квадратического отклонения
Выводы
ГЛАВА 4. Многоканальный измерительный регистратор спектров
4.1 Многоканальная система регистрации оптического излучении
с компенсацией темнового шума
4.2 Многоканальные анализаторы спектров
4.3 Прохрамма «Анализатор отклонений»
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МИРС
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. СЕРТИФИКАТ И АКТ ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время оптический спектральный анализ стал настолько обыденным и привычным инструментом, что сейчас вряд ли можно найти область естествознания, в которой он не находил бы применения.
Достаточно сказать, что методами оптического спектрального анализа с 1860г. по 1932г. Было открыто 25 элементов периодической системы, в том числе Сь, Шэ, 14 редкоземельных элементов, Те, Са, И Г и другие.
Именно методы оптического спектрального анализа наиболее полно удовлетворяют все возрастающим требованиям современного производства. Многоэлементность, экснрессность, низкие пределы обнаружения, возможность определения по малому количеству пробы, автоматизация процесса ведения анализа — всё это превратило спектральные методы анализа в эффективные методы аналитической химии.
Началом существования спектрального анализа считают 1860 год-год выхода работы Кирхгофа и Бунзена «Химический анализ с помощью наблюдения спекгра». Но еще задолго до этого проводились наблюдения и исследования спектров.
Ньютон в 1666 году первый провел обширные исследования разложения света призмой, которые привели его к выводу о том, что свет состоит из совокупности лучей разного цвета, отличающихся преломляющей способностью. Установка Ньютона была предшественницей современного спектрального прибора. В дальнейшем прибор Ньютона был усовершенствован Волластоном( 1802г.) и Фраунгофером(1814г.), благодаря чему удалось рассмотреть больше подробностей в спектрах, выделить из общего излучения отдельные спектральные линии, а также измерить их длину волны.
Направив спектроскоп на солнце в 1861г. Кирхгоф составляет первый атлас солнечного спекгра, сравнивает его со спектрами ряда элементов, доказывает присутствие в хромосфере солнца железа и высказывает достаточно обоснованное предположение о существовании в хромосфере элементов: Са, N3, №, Сг.
В том же году Кирхгоф и Бунзен открывают два новых элемента - щелочные металлы Сэ и Ш>.
К настоящему времени данные о спектральных линиях практически всех химических элементов сведены в таблицы спектральных линий Гаррисона и отечественного издания Зайделя.

Отсканированный участок спектра с фотопластинки, снятый при ширине входной щели спектрографа 15мкм, в диапазоне длин волн 308,8-311 нм и его микрофотограмма, приведенные на рисунке 3, обрабатывались с помощью программы «РЬоІовйор».

' Л/ ч
ч А /• Д
и / .-1V
и» и»
Рис.З. Участок дугового спектра железа и его микрофотограмма.
По спектральным линиям 309,16нм; 309,99нм; 310,03нм и 310,67нм находилось усредненное значение обратной линейной дисперсии и по ней определялась полуширина спектральной линии 309,16нм т. е. полуширина аппаратной функции спектрографа. Результат измерения полуширины аппаратной функции спектрографа усредненный по пяти сечениям высоты спектральной линии, приведен в таблице 1. Таблица 1. Результат измерения полуширины аппаратной функции с фотопластинки.
Номер измерения 1 2 3 4 5 Среднее значение ско
Полуширина Д, мкм 23,42 22,85 23,06 23,14 22,55 23,00 0,