Оптические спектральные приборы - Скоков И.В.
Скачать (прямая ссылка):
Из газоразрядных источников используются ксеноновые, аргоновые и, главным образом, ртутные лампы высокого давления.1 Спектральный диапазон ламп ограничивается областью прозрачности
53
Таблица 8
Источник света Дли- на Диа- метр ^раб, В Сила тока, А Мощ- ность, Вт т, К ^шах, мкм ,
мм
Штифт Нерста 15 1,5 100 0,5—0,9 50 1500—1700 1.4
Глебар 100 4—6 33—50 3—5 150—250 1200 1.9
стенок колбы ламп, изготовляемых обычно из плавленого кварца,
В качестве примера газоразрядных источников можно указать ртутную лампу отечественного производства марки ПРК-4 (длинноволновая граница излучения—до 100 мкм).
5. ИЗЛУЧЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ЕСТЕСТВЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Естественные излучатели—Солнце, Луна, звезды, планеты, поверхность Земли, облака — являются объектами спектроскопического исследования. Поэтому следует кратко рассмотреть параметры и характеристики излучателей естественного происхождения.
Энергетическая светимость Солнца на среднем расстоянии от Земли (примерно 150-106 км) составляет ~1400 Вт/м2. Спектральное распределение излучения достаточно близко распределению излучения черного тела, имеющего температуру 6000 К. Около 50 % солнечной энергии излучается в ИК области спектра, 40 % — в видимой области и 10 % — в УФ и рентгеновской областях спектра. До поверхности Земли доходит излучение Солнца в спектральном интервале от 0,3 до 3 мкм, более длинно- и коротковолновое излучение поглощается атмосферой Земли.
Ниже приведено спектральное распределение излучения Солнца за пределами атмосферы Земли:
Длина волны, мкм. . . 0,15 0,3 0,5 0,7 0,9 2,0 4,0 5,0
Спектральная энергетическая светимость,
(Вт/м2)/мкм.........7 -10"2 3 2-103 1,4* 103 9*102 102 9 4,2
При наблюдении с Земли через атмосферу излучение Солнца может рассматриваться как излучение черного тела с температурой 5600 К.
Излучение Земли состоит из собственно теплового излучения и отраженного солнечного излучения. Собственное излучение Земли зависит от ее излучательных характеристик, которые неодинаковы для различных наземных покрытий. Часто принимают, что почва излучает как серое тело с коэффициентом излучения 0,35. Излучение системы атмосфера — Земля (т. е. излучение в космическое прол
54
странство) характеризуется энергетической светимостью 200 Вт/м2 (в области 5—20 мкм) с максимумом излучения в области 8—12 мкм. Излучение Земли определяется отражением излучения от Солнца и характеризуется альбедо 0,36—0,39 в видимой области спектра и 0,3 — в ИК области.
Глава 5. СПЕКТРАЛЬНАЯ ЩЕЛЬ И СПОСОБЫ
ЕЕ ОСВЕЩЕНИЯ
I. спектральная щель
В призменных и дифракционных приборах спектральная щель является одним из основных элементов, так как образующийся на выходе приборов спектр представляет собой дискретную или непрерывную совокупность изображений щели. Поэтому аппаратная функция б, а следовательно, разрешающая способность спектральных приборов (особенно с малой и средней дисперсией) в значительной мере определяется качеством изготовления щели.
К спектральной щели предъявляется ряд требований. Ее ширина должна быть постоянной и выдерживаться с погрешностью не более 10 %. Ножи щели должны лежать в одной плоскости, перпендикулярной оптической оси прибора. Раскрытие щели должно быть симметричным относительно начального положения.
В отечественных спектральных приборах преимущественно используется унифицированная щель УФ-2, образованная двумя ножами. Раскрытие щели осуществляется с помощью кулачкового механизма, закрытие — с помощью пластинчатых пружин. Цена деления барабана, устанавливающего ширину щелей, 0,001 мм, диапазон измерения ширины 0—4 мм. По техническим причинам не используются щели уже 0,01 мм.
В приборах некоторых типов используются специальные щели — с искривленными ножами (для компенсации кривизны спектральных линий), широкие и большие щели (например, для астрономических приборов, работающих при большом уменьшении), щели постоянной ширины.
Выбор ширины входной щели — очень важный вопрос, так как от ширины щели и условий ее освещения зависят как интенсивность спектральной линии, так и реальная разрешающая способность спектрального прибора. От ширины входной щели зависит также форма контура спектральной линии.
В реальных условиях изображение щели искажается дифракцией, аберрациями оптических элементов и дефектами их изготовления. Рассмотрим процесс формирования изображения щели, допустив для простоты, что щель бесконечно узкая, освещается равномерно, источник излучения — монохроматический, искажения, вносимые аберрациями и дефектами оптических элементов, преиебре-
55
111" :! 1j"j'!j 'I jj'l"! ,|'! 11,I: i i; | :r: 'l 1 1
"Т'|"П'Т1'ЮШ1ТТ!Г
-...............г'гн :i'|! j"!';!"!'!]'!''!"!"! 'i!' n !"||i|l||,ir!i|i!|i,T!|,ir!|l
Рис, 24. Распределение интенсивности света при дифракции от одной щели
Рис, 25. Дифракционное изображение щели ,
жимо малы. В этом случае изображение щели будет уширено только за счет дифракции света на отверстии, ограниченном наименьшей диафрагмой прибора (чаще всего наименьшая площадь сечения пучка определяется размерами диспергирующего элемента).
