Оптические спектральные приборы - Скоков И.В.
Скачать (прямая ссылка):
так и призменные и зеркально-призменные ; системы, описанные выше и дающие
Рис. 96. Монохроматор С призмой Аббе:
/ — входная щель; 2 — коллиматорный объектив; 3 призма Аббе; f — цамернн# овдоктир; ? — входная ;;
Щ...
132 ’ !':Nh|!
рис. 97. Автоколлимациоиные призменные монохроматоры с зеркальной оптикой:
/ входная щель; 2 — призма;
3 — объективы; 4 ~ выходная щель
постоянный угол отклонения. С целью увеличить дисперсию часто применяют автоколлимационные схемы, при этом, однако, увеличивается вдвое и кривизна спектральных линий.
т
В качестве входных и aj 6j,
выходных объективов используются как линзовые, так и зеркальные системы. Пример распространенного призменного монохроматора с призмой Аббе и линзовой оптикой показан на рис. 96.
Весьма широкое применение находят монохроматоры с зеркальной оптикой, построенные по автоколлимационной схеме (рис. 97). В них используется призма Литтрова (рис. 97, а) или призма с преломляющим углом 30° и зеркалом (рис. 97, б). Сканирование по длинам волн можно осуществить поворотом призмы Литтрова или концевого зеркала. Для расширения диапазона измерений по спектру и обеспечения высокой дисперсии во всем спектральном диапазоне монохроматоры часто комплектуются смеииыми призмами (из стекла различного сорта и кварца).
Достоинства автоколлимационной схемы: практически вдвое
сокращаются габаритные размеры прибора, так как входной и выходной коллиматоры имеют один и тот же объектив; существенная экономия материала и затрат на изготовление дорогостоящих оптических деталей. Недостатком автоколлимационных схем является относительно большое количество рассеянного света, обусловленное тем, что диспергированный и падающий свет идет в одиом и том же пространстве.
В целях повышения разрешающей способности иногда используют однопризменные монохроматоры автоколлимационного типа с многократным разложением спектра (рис. 98). Такая система эквивалентна четырехпризменной системе, однако наличие рассеянного света внутри прибора и большие потери излучения при многократных отражениях ограничивают ее применение.
Наиболее эффективным путем существенного уменьшения рассеянного света, а следовательно, повышения яркости спектральных линий, является использование двух последовательно расположенных монохроматоров. Такие приборы называются двойными монохроматорами. В них механически объединяются выходная щель первого и входная щель второго монохроматоров. Для согласования дисперсий монохроматоров используется сложение угловых дисперсий (рис. 99, а) илэд и$ вычитание (рис, 99, б). В первом случае диедер-
Рис. 98. Автоколлимациоииый призменный монохроматор с многократным разложением, спектра:
1 ~~ объектив; 2 ~~ призма; 3 — зеркало; 4 ~~ выходная щель; 5 — входная щель; 6 — модулятор
Рис. 99. Двойные призменные монохроматоры:
а — со сложением дисперсии; б — с вычитанием дисперсии; 1 — входные щели; 2, 4, 6, 8 — объективы; 3, 7 — призмы; 5 — промежуточ-
ные щели; 9 — выходные щели
сия и разрешающая способность всей системы равны соответственно сумме дисперсий и разрешающих способностей обоих приборов.
Во втором случае ширина выделяемого спектрального интервала определяется характеристиками первого монохроматора, а дисперсия всей системы равна нулю (такие приборы называют также монохроматорами с нулевой дисперсией). При этом рассеянный свет устраняется, а кривизна спектральных линий компенсируется, в то время как в монохроматорах со сложением дисперсий кривизна удваивается. Недостатком двойных монохроматоров являются большие световые потери.
В табл. 13 приведены основные характеристики отечественных призменных монохроматоров.
Монохроматоры с плоской дифракционной решеткой обычно со- ;;;!! держат объективы в виде сферических и параболических зеркал^ Д
В длиннофокусных монохроматорах используется схема, пока--1 занная на рис. 100 (схема Эберта). Она построена по автоколлима- ;-1| ционному принципу. Коллиматорным и камерным объективом служит сферическое зеркало. Изменение спектрального интервала излучения, падающего на выходные щели, достигается поворотом дй* фракционной решетки вокруг оси, параллельной штрихам решетки, и проходящей через ее середину.
В короткофокусных системах, где пучки падают на зеркало под большими углами, использование схемы Эберта приводит к
134
Таблица IS
Прибор Рабочий диапазон, нм Тип монохро* матора Тип призменной системы, материал Фокусное расстояние, мм Обратная линейная дисперсия, нм/мм, для длины волны, мкм
кол -л и м а -тор ка- мера 0,2 0,4 0,6 0,8 1,5 2,0 2,5
360—1000 Одинар- Призма 280 280 3,2 16,5 42,5
<м 1 ный Аббе,
? стекло
г*> ТФ-3 «
2,1¦103— Двой- Призма 343 151 3,7 33 100 200 100 50
25-103 ной Литтрова,
f кварц
Он 3,6-103— Призма 151 343 2,7 11 28 50 67 50
25-103 Литтрова,
стекло
ТФ-1
чительным аберрациям, поэтому используется схема с двумя зеркальными объективами (схема Черни), показанная на рис. 101.
Наряду с рассмотренными выше монохроматорами для спектральных измерений используются также двойные дифракционные монохроматоры (рис. 102). Сканирование спектра осуществляется поворотом дифракционных решеток, установленных на одном столике.
