183949. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés spektrumok mérésére
1 2 183 949 A találmány eljárás és berendezés spektrumok mérésére, amelynél a mérésnek a statisztikus zajból eredő relatív hibája állandó. A sugárzások intenzitásának mérése egyéb típusú hibák mellett statisztikus jellegű hibával (zajjal) terhelt. Ha a sugárzás intenzitása i, az intenzitás zaja Ai és t az az időtartam (integrálási idő, időállandó), amelyen belül a mérőberendezés az i intenzitást átlagolja, a jel/zaj viszony az alábbi összefüggéssel adható meg: ahol K egy dállandó. A legtöbb spektrometriai, például spektrofotometriai mérésnél a pontosság érdekében a jel/zaj viszonyt egy előírt érté felett kell tartani. Ezt az ismert berendezéseknél különféle megoldásokkal érik el. Az egyiknél a spektrumon belüli minimális intenzitás értékhez választják meg a t időtrtamot és ezzel összhangban a spektrummérés sebességét. Egy másik megoldásnál az azonos sebességgel és a hozzá tartozó állandó t időtartammal felvett spektrumot egymás után többször megmérve, megfelelő számú mérés átlagolásával csökkentik a zajt a kívánt szintre. Mindkét megoldás hátránya, hogy a nagy intenzitású szakaszokon feleslegesen hosszú ideig vagy feleslegesen sokszor mérnek. Olyan zajcsökkentő eljárás is ismert, amelynél a spektrumot utólagosan simítják, azaz a mért értékeket a spektrumpontok kijelölt környező hullámhossz tartományában mért értékek átlagával helyettesítik. Ezen megoldás hátránya, hogy a zaj csökkentése mellett információveszteséget is okoz. Mindhárom megoldásnál problémát jelent, hogy az optimális beállításhoz — azaz a t időtartam, a mérésszám, illetve a simítás mértékének megválasztásához — a megmérendő spektrumról előzetes információval kell rendelkezni. Ismeretes továbbá olyan megoldás is, amelynél egy rés szélességének változtatásával a monokromátorból kilépő sugárnyalábot úgy változtatják, hogy referencia anyaggal, illetve üres sugárúttal történő mérés esetén a sugárzásérzékelő kimenőjele az egész spektrumtartományban közel állandó legyen. E megoldás hátránya, hogy a felbontás (sávszélesség) erősen változik a hullámhossz függvényében. A találmány alapja az a felismerés, hogy ha egy spektrumon belül az i intenzitás mérését a X hullámhossz függvényében oly módon változó t időtartammal végezzük, hogy az i(X) • t(X) szorzat állandó legyen, akkor az egész spektrumtartományban állandó lesz a jel/zaj viszony, és a mérésidőt is optimálisan kihasználjuk. A találmány tehát egyrészt eljárás spektrumok mérésére, amelynek során mérjük a mérendő sugárzás intenzitását, és közben változtatjuk a sugárzás hullámhosszát, és az jellemzi, hogy a hullámhossz lépésenkénti változtatása esetén mindegyik hullámhossznál a mérési időtartam és az érzékelt intenzitás szorzatát állandó értéken tartjuk, míg a hullámhossz folyamatos változtatása esetén a sugárzás hullámhosszát az érzékelt pillanatnyi intenzitással arányos sebességgel változtatjuk. A találmány szerinti eljárás egyik lehetséges foganatosítási módjánál a hullámhossz lépésenkénti változtatása esetén mindegyik hullámhossznál az érzékelt intenzitás időbeli integráljának megfelelő jelet képezünk, és mérjük eme integrált jel egy kezdeti értékről egy előre beállított határértékre való megváltozásához szükséges időtartamot, majd az intenzitásnak megfelelő értéket a 2 határérték és a kezdeti érték különbsége, valamint a mért időtartammal arányos mennyiség hányadosának képzésével állítjuk elő. Abban az esetben, ha a spektrumot adott mérésidő 5 alatt kívánjuk felvenni, előzőleg a hullámhossz lépésenkénti változtatása mellett közelítő spektrum mérést végzünk, és a határértéket a közelítő spektrum mérés alapján a 10 T° E — k=l Í(Xt) összefüggésnek megfelelően állítjuk be, ahol T„ a kívánt 15 mérésidő, i(X*) a X* hullámhossznál mért intenzitás, n pedig a mérési pontok száma. A találmány szerinti eljárás egy másik lehetséges foganatosítási módja szerint a hullámhossz folyamatos változtatása esetén a hullámhossz változtatás sebességével for- 20 dítottan arányos időtartamú intervallumokban szakaszosan az érzékelt intenzitás időbeli integráljának megfelelő jeleket képezünk, az egyes hullámhosszakon az intenzitásnak megfelelő értéket eme integrált jel és az intervallum időtartamával arányos mennyiség hányadosá- 25 nak képzésével állítjuk elő. A találmány szerinti eljárással minden egyes mérési ponton biztosítva van az állandó és előre megválasztott jel/zaj viszony, s ehhez nem szükséges előzetes információ a spektrumról. A találmány különösen olyan spektru- 30 mok mérésénél előnyös, ahol nagy intenzitásváltozások vannak. A találmány másrészt berendezés spektrumok mérésére, amely berendezésnek a mérendő sugárzás hullámhosszát változtató szerve és a mérendő sugárzás intenzitá- 35 sát érzékelő sugárzásérzékelője van, és az jellemzi, hogy a sugárzásérzékelő kimenetére integrátor közbeiktatásával beállítható komparálási szintű komparátor bemenete van csatlakoztatva, amely komparátor kimenete a hullámhosszat lépésekben változtató szerv vezérlő bemene- 40 téré van csatlakoztatva, továbbá a berendezésnek az integrátor kimenő jelének egy kezdeti értékről a beállítható komparálási szintre történő megváltozásához szükséges időtartamot mérő időmérő egysége van. Az egyik kiviteli alaknál célszerű, ha az időmérő egység 45 órajelgenerátort és ehhez csatlakoztatott digitális számlálót tartalmaz, amely számláló indító bemenete az integrátor indító bemenetével van közösítve, leállító bemenete pedig a komparátor kimenetére van csatlakoztatva. Az időmérő egység kimenetére tároló egység csatlakozhat, 50 amelyből az adatok a spektrum felvétele után feldolgozásra kiolvashatók. Csatlakozhat azonban az időmérő egységhez egy adatfeldolgozó egység, pl. mikroproceszszor, amely minden egyes mérési pontnál képezi a mért időtartam érték reciprokát, ami az intenzitásai arányos. 55 A találmány szerinti berendezés egy másik lehetséges kialakításában a sugárzásérzékelő kimenetére egyrészt integrátor bemenete, másrészt a hullámhosszat folyamatosan változtató szerv sebessévezérlő bemenete van csatlakoztatva, amely hullámhossz változtató szervhez meg- 6C határozott hullámhossz lépésenként vezérlő jelet szolgáltató távadó van csatlakoztatva, továbbá a berendezésnek a távadó egymás utáni vezérlő jelei közötti időtartamokat mérő időmérő egysége van. A spektrum felvételi sebessége oly módon állítható be, hogy a sugárzásérzé- 65 kelő kimenetére beállítható erősítésű tag közbeiktatásával
