Оптические спектральные приборы - Скоков И.В.
Скачать (прямая ссылка):
1 ~ каменной соли; 2 — хлористого серебра; 3 — германия; 4 фтористого лития; 5 — фтористого кальция; в —* окиси магния; 7 — сапфира; 8 — кристаллического кварца; 9 — плавленого кварца; 10 — кремния; П - KPS-5; 12 - KRS-6;
13 — бромистого калия;
14 хлористого калия;
15 — ноднстейго калия; 16 — фтористого барня; 17 — бромистого цеэня; 18 — нодн-стого цезия; 19 — фтористого магния; 20 — рутила
0,8 1
10
11
11
13
Vi-
15
16
17
1в
19
го
Л___L
Ж
I
20 30 Щ 60А,МКМ
89
В качестве отражающих покрытий наиболее широко применяют металлические покрытия из алюминия и серебра. Серебряные слои, имеющие наиболее высокий коэффициент отражения, легко поддаются воздействию газов и влаги, поэтому используют защитные слои из алюминия в виде тонкой пленки толщиной 1—2 нм, наносимой методом испарения в вакууме.
Высокие коэффициенты отражения имеют интерференционные покрытия, представляющие собой совокупность тонких пленок диэлектриков, нанесенных на стеклянную подложку. Для видимой области спектра используются сульфид цинка (ZnS) и криолит (Na3AlFe) или ZnS и фтористый магний (MgF.,). Слои наносят испарением этих диэлектриков в вакууме. Пленки, полученные таким методом, обладают невысокой прочностью.
Другой способ получения отражающих слоев — это нанесение на стеклянную подложку спиртового раствора ортокремниевой или ор-тотитановой кислоты с последующим подогревом пленки до температуры 300—400 °С. Образующаяся в результате пленка Si02 (или ТЮ2) является отражающим слоем. Нанесенные таким методом пленки обладают хорошей механической прочностью.
Оптические материалы для средней и дальней ИК областей. При изготовлении линзовой оптики для средней ИК области применяют стекло ряда марок, области пропускания которых показаны на рис. 62. Кроме стекла находят применение кристаллические материалы. Области их пропускания при толщине кристалла 2 мм показаны на рис. 63.
В качестве отражающих покрытий в средней И К области используются главным образом алюминиевые пленки, обладающие в этой области высоким коэффициентом отражения.
При переходе в дальнюю ИК область спектра вновь становятся прозрачными ряд материалов (рис. 63), не прозрачных в средневолновой области.
Материалы, применяемые для светоделителей интерференционных приборов с селективной модуляцией; приведены в табл. 10.
Таблица 1
Материал
пластин разделительного слоя Область применения, мкм
Кварц Fe203 0,65—2,5
CaF2 1—5
CaF> Si 1,5—10
KBr, N .Вг Ge 3—25
CsJ Ge 10—50
— Майлар 10 '
KBr Многослойные пленки из • Ge, TiBr, KRS-5 3—30
90
Г л а в а 7. ПРИЕМНО-РЕГИСТРИРУЮЩИЕ СИСТЕМЫ
СПЕКТРАЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
Приемно-регистрирующая система (ПРС) предназначена для формирования на приемнике разложенного излучения источника и его регистрации. ПРС состоит из приемника энергии излучения (ПЭИ), электронно-регистрирующего устройства (ЭРУ) и . индикатора.
ПЭИ служит для преобразования энергии, переносимой потоком излучения, или в электрический сигнал, или в почернение фотопластинки, или в зрительные ощущения наблюдателя.
ЭРУ и индикаторы предназначены для усиления электрических сигналов приемника и преобразования их к наиболее удобному виду для наблюдения и записи спектра.
1. СПОСОБЫ РЕГИСТРАЦИИ СПЕКТРА
В современных спектральных приборах используются три основных способа регистрации излучения — визуальный, фотографический и фотоэлектрический.
Визуальный способ, при котором приемником излучения является глаз оператора, применяется при спектральных измерениях для качественной оценки спектра и юстировки приборов.
Фотографический способ дает возможность одновременно регистрировать большое число спектральных линий (до 5000 линий на фотопластинке длиной ~5 см) и получать объективную регистро-грамму для последующей обработки. Однако нелинейность световой характеристики (см. п. 2 гл. 7) ограничивает диапазон измерения световых потоков. Следует также отметить, что использование фотопластинок в ультрафиолетовой и длинноволновой инфракрасной областях спектра весьма затруднительно, а ошибки при фотометрической обработке фоторегистрограмм приводят к снижению точности измерений интенсивности спектральных линий.
Фотоэлектрический способ обладает более высокой чувствительностью и временным разрешением. При фотоэлектрической регистрации можно непосредственно получать результаты измерений как в виде регистрограмм, так и в виде числовых отсчетов энергетической яркости или пропорциональной ей величины.
Применение фотоэлектронных и особенно тепловых приемников позволило расширить спектральный диапазон измерений в длинноволновую область спектра. Фотоэлектрические измерения легко поддаются автоматизации, а их результаты — машинной обработке. Вместе с тем эти методы достаточно сложны, большинство их обеспечивает получение в каждый момент времени одного спектрального элемента, а многоканальные фотоэлектрические приборы — кванто-метры — дороги и сложим.
2. ФОТОГРАФИЧЕСКАЯ ПЛАСТИНКА
Действие фотографической пластинки как приемника энергии излучения основано на том, что под влиянием падающего света и последующего проявления галоидное серебро в светочувствительном слое
