Оптические спектральные приборы - Скоков И.В.
Скачать (прямая ссылка):
. I , и..inn.
лица J с
I ]ориДОК спектра Область дл и н вол н, нм Обрат пая дисперсия, нм/мм Расчетная разрешающая способность Порядок спектра Область длин волн, ям Обратная диспер- сия, нм/мм Расчетная разрешающая способность
Кварцевая Решетка 60 2 4 3 оптика 0 штрихов 220—270 252— 337,5 336—450 иа I мм 0,38 0,47 0,64 165 000 132 000 99 000 СтеклянЕ Решетка 5 4 3 [ая оптика 300 штрн; 450—540 504—675 672—900 ков на 1 л 0,76 0,94 1,28 Ш 82 500 67 000 49 500
Примечание. Преломляющий угол призмы: кварцевой — 16° 35', стеклянной — 15° 15'; размер решеток 56X44 мм; фокусное расстояние коллиматора 901,5 мм, камеры 807,2 мм.
чивающая спектр по высоте. Временная щель (или ее изображение) и светочувствительная поверхность перемещаются относительно друг друга в направлении, перпендикулярном щели.
Спектрограф со скрещенными щелями показан на рис. 110. Скрещенные временная и спектральная щели совместно выделяют лишь одну точку источника излучения, находящуюся на их пересечении. Спектрохронограф регистрирует яркость этой точки как функцию длины волны и времени.
В спектрохронографе другого типа (рис. 111) временная щель одновременно является и спектральной щелью прибора, выделяющей узкий участок спектра. Распределение освещенности по высоте этой щели воспроизводит распределение яркости по выбранному сечению источника. Такой спектрохронограф регистрирует яркость источника излучения как функцию координаты и времени при фиксированной длине волны.
Для покадровой съемки спектра применяют киноспектрографы, представляющие собой приборы, сочетающие монохроматор со скоростной кинокамерой [19].
Спектрометры и спектрофотометры. Спектрометры представ-. ляют собой приборы с фотоэлектрической регистрацией спектра. Оптическая часть спектрометра обычно содержит монохроматор (для выделения линии или узкого спектрального диапазона) или поли-хроматор (для выделения нескольких линий или узких спектральных диапазонов). Регистрация излучения осуществляется фотоэлектри-
Рис. НО. Спектрохронограф со скрещенными щелями:
/ — источник излучения;
2 — конденсор; 3 — входная щель спектрографа; 4 — объектив коллиматора; 6 — диспергирующи й элемент;
6 — камерный объектив; 7 щель
Mil!
J
Рис. ill. С пектрохрвЩ}
граф с параллельиы|Щ| щел я м и. Об оз и аченЩ те же, что и на рис. И<||
ческими приемниками энергии излучения. Необходимым элементом1; спектрометров является устройство сканирования спектра. *
Под сканированием спектра понимается непрерывная регистра?',,! дия сканирования энергии в спектре при последовательном изме* :¦;! нении длины волны регистрируемого излучения. Способы сканиро- и вания и устройства для их реализации отличаются большим разно-:; образием, определяемым типом спектрального прибора и задачами I; измерений. Ниже приведены краткие сведения об основных приемах;] сканирования в призменных и дифракционных приборах.
Сканирование вращением или колебанием диспергирующего эле* мента используется в монохроматорах с призмой или дифракцион-" ной решеткой. Этот способ предназначен для медленного сканиро-! вания спектра (несколько секунд или минут). Для быстрого сканирования он применяется редко, так как отношение времени холо-:. стого хода ко времени записи спектра велико (один-два порядка)^ Сканирование вращением зеркал широко применяется в авто*;,;;; коллимационных призменных приборах и реализуется путем враще*,^ ния зеркала, установленного за призмой. Время записи одно|Ч^! спектра при таком способе сканирования —до нескольких микро^е-^ кунд. Одним из вариантов реализации быстрого сканированШЙ в дифракционных спектрометрах является установка вращающегося!; шестигранного зеркала между решеткой и входной щелью. ПщЕ частоте вращения шестигранника ~50 ООО об/мин скорость скавМ рования спектра достигает ~ 200 нм/мкс. ;Э
Таблица
Прибор
Рабочий ди а п а -зон, нм
Выходной
объектив
Относи-
тельное
отвер-
стие
Обратная линейная диспер-сия, нм /мм
Тип
монохро-
матора
iiiiijiip
Шш
Диспергирующий
элемент
Шт\
ДФС-24
ДФС-42
ИКС-21
ИКС-31
40—850
200—1540
800—2500
800
600
270
600
1 : 5,3 1 : 6
1 : 5,5 1 : 6
0,45
0,44
0,06
180—16
16
5,3—20
Двой-
ной
Одиноч-
ный
Две решетки 1200 шт||§||||р
хов на 1 мм ...
Решетка 1800 штрихов на 1 мм
Г! '11:!111-11!1Н
Решетка 1200 штрихЯЙ!1!!!!!
шпат
на 1 мм Призма 60°
Призма 60° + решшЩ||||| 200 штрихов на I Плоские решетки 'ЗООё:;5|;|;;; 150, 75 и 50
на 1 мм iiinHiililiiijlll!
рис. 112. Многоканальный спектрометр (квапто-мегр) с вогнутой дифракционной решеткой:
/ — входная щель; 2 — решетка; 3 — выходные щели (на рисунке показаны только две); 4 — фотоэлемент
Сканирование движением входной или выходной щели — способ, отличающийся тем, что для реализации требуется сравнительно простое механическое устройство. Источник света помещается во вращающийся барабан с прорезью в виде щели. Двигатель, вращающий барабан, одновременно управляет разверткой осциллографа или другого регистрирующего прибора. Максимальная скорость сканирования при этом способе составляет 103— 104 спектров в секунду.
