Оптические спектральные приборы - Скоков И.В.
Скачать (прямая ссылка):
К светоослабляющим устройствам относятся диафрагмы, вращающиеся секторы, рассеивающие, поглощающие и полярирующие свет устройства.
Диафрагмы переменного размера дают возможность осуществлять непрерывное изменение светового потока, пропорционально площади отверстия диафрагмы. По форме различают круглые, клиновидные и щелевидные диафрагмы. Из круглых диафрагм наиболее распространена ирисовая диафрагма (рис. 54). Она позволяет изменять площадь сечения светового пучка симметрично относительно оптической оси.
В спектральных приборах используется также ступенчатая диафрагма, проецируемая на щель спектрального прибора (обычно сфероцилиндрической оптикой). При этом, если источник дает непрерывный спектр, спектрограмма на фотопластинке будет разделена на ряд спектров различной яркости, пропорциональной ширине ступеньки.
Достаточно удобна в конструктивном отношении диафрагма в виде двух «ласточкиных хвостов» 1, 2 (рис. 55), перекрывающих друг друга. Сечение отверстия диафрагмы изменяется симметрично.
Рис. 54. Ирисовые диафрагмы Рис. 55. Диафрагма в форме «ласточкина хвоста»
4. СВЕТООСЛАБЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
Рис. 56. Ступенчатый логарифмический сектор
Иногда используются диафрагмы с большим числом вырезов клинообразной формы (так называемая «гребенка»).
Световой поток можно ослабить установкой фотометрических сеток — металлических или шелковых хорошо зачерненных сеток с ячейками площадью порядка 1 мм2 и меньше. Сетка, натянутая с помощью оправы на объектив, обеспечивает равномерное ослабление потока с коэффициентом ослабления 6 — —lg т, где т — коэффициент прозрачности сетки, т. е. отношение интенсивности прошедшего потока к падающему.
Ослабляющий сектор представляет собой вращающуюся вокруг некоторой оси диафрагму с отверстием секторообразной формы (рис. 56). С помощью вращающегося сектора можно ступенчато изменять интенсивность света. Сектор устанавливается вблизи плоскости щели таким образом, что ось его вращения пересекает вертикальную ось щели. При вращении сектора меняется время действия потока излучения на приемное устройство, благодаря этому происходит ступенчатое изменение интенсивности света, значение которой зависит от угла раствора сектора. Достоинством вращающегося сектора является отсутствие селективности и возможность легко измерять соотношение времени экспозиции. Однако описанное устройство характеризуется относительно большим значением постоянной времени, поэтому оно может быть использовано только как инерционный приемник энергии излучения.
Для ослабления света применяются также устройства, рассеивающие свет. К ним относятся матовое и молочное стекло, матовая чертежная бумага, экран, покрытый окисью магния или сернокислого бария. Однако для количественных измерений указанные устройства используются редко.
В качестве абсорбционных ослабляющих устройств в спектральных приборах находят применение нейтральные светофильтры, линейный фотометрический клин и ступенчатый ослабитель.
Нейтральные, или серые, фильтры обладают постоянной оптической плотностью, т, е. не зависимой от длины волны в исследуемом спектральном интервале. В качестве таких фильтров служат тонкие пленки алюминия, платины, хрома, никеля, палладия и титана. В видимой и ультрафиолетовой областях применяются пленки платины и алюминия. Титановые фильтры позволяют создавать ослабители для ИК области спектра (до 12 мкм), при этом они обладают повышенной устойчивостью к изменению.внешних условий. Кроме того, для видимой и ультрафиолетовой областей используются растворы каллоидного графита и некоторых других красителей.
Клиновые ослабители (рис. 57), в отличие от плоскопараллельных ослабителей, обеспечивают непрерывное изменение интенсивности потока света. Для этого клин перемещается в направлении, перпендикулярном оптической оси пучка. Если клиновый ослабитель
83
Рис. 57. Ослабители:
а — клиновый ослабитель; б — оптическая плотность D и коэффициент пропускания т клина в зависимости от его длины I; в — круговой ослабитель
изготовлен из нейтрально поглощающей среды, то он обладает линейной характеристикой D — / (/), где I — расстояние до соответствующего места клина. Как правило, диапазон изменения оптических плотностей клина лежит в пределах 0—-2, т. е. с помощью такого клина можно уменьшить интенсивность потока в 100 раз. При измерении двух интенсивностей /а и h изменение оптической плотности определяется как AD — D2 —Dt — Р;Д/, где Р/ — (D3 — Ог)/(1й —
— /х) = (D3 — Dx)/Al — постоянная клииа.
Наряду с линейными фотометрическими клиньями применяются круговые ослабители, оптическая плотность которых изменяется при перемещении по окружности. Постоянная кругового клина определяется формулой РФ = ДЛ>/Дср, где f — угол поворота клина вокруг его оси; ДD = РФАф.
Ступенчатый ослабитель представляет собой устройство, состоящее из ряда полупрозрачных слоев с разной степенью пропускания, как правило, это слои платины или алюминия, нанесенные на кварцевую или стеклянную подложку. Обычно ослабитель устанавливают непосредственно перед щелью спектрального прибора. Число ступеней в клине достигает 10.
