Оптические спектральные приборы - Скоков И.В.
Скачать (прямая ссылка):
В некоторых конструкциях используются колеблющиеся щели, позволяющие осуществлять скоростное сканирование в узком спектральном диапазоне.
В качестве спектрометров могут быть использованы также некоторые спектрографы, для чего их кассетную часть с фотопластинкой заменяют специальными фотоэлектрическими приставками..
В табл. 19 приведены основные характеристики некоторых отечественных спектрометров [6, 9, 14].
Многоканальные спектрометры (квантометры) обычно содержат вогнутую дифракционную решетку, установленную по схеме Па-шеиа—Рунге (рис. 112). Они снабжены рядом выходных щелей, каждая из которых соответствует выбранному участку спектра. Все выходные щели можно юстировать на нужную длину волны; каждая щель снабжается измерительным каналом.
Основные характеристики некоторых отечественных многоканальных автоматических спектрометров для УФ и видимой областей спектра приведены в табл. 20 [6, 9].
Спектрофотометры представляют собой спектрометры, в которых обеспечивается измерение отношения интенсивностей спектральных линий. Как правило, спектрофотометры предназначены для исследования спектров поглощения.
Таблица 20
Прибор ; Радиус 1 решетки, М Число штрихов на 1 мм Число каналов Обратная лииейиая дисперсия, н м/м м Спектральный интервал, им Схема
ДФС-36-1800 ДФС-36-1200 МФО 4 МФС-3 ДФС-41 2 1800 1200 1800 1200 1800 36 0,27 190—500 190—70 200—360 200—450 175—330 Пашена—Рунге
1 12 10 24 0,55 Нормального падения
1 ¦ 1 ¦ ¦¦ ¦ ¦ 1 i 1 i- 1 " 1 ¦:i!!;НМ M |!!| | | : . iiiiil { ^ jl; I I Таблица 2
Рабочий диапазон, им Выходной объектив Обратная Тип моиохро- матора 1Я|1! | ¦ii.iiiii !j iMiii i 'niiiijj 'i Nil |
Прибор f, мм Относи- тельное отверстие лииейиая дисперсия , нм/мм Диспергирующий i;|! элемент Jjj i hi , '.Ulllllf ;jjl
Для УФ и видимой областей rijSlfi 1 l..;i:in
СФ-18 СФ-8 400—750 195—2500 240'к 600 1 : 7 1 : 8 1,6—16,5 1,0—2,5 Двой- ной Призмы 2X60° J Призмы 2X30° и решет-1 ка 600 штрихов на 1 тЩ
СФ-26 186—1100 500 1 : 10 0,9—110 Одинар- ный (т — 2 и т — 1) щ Призма Литтрова : |
Для ИК областей ’!;!!! I
ИКС-24 ИКС-29 250—2500 270 1 : 5,5 11,3—45 18—71 Одиноч- ный Решетки 300 и 75 штрич ХОВ На 1 ММ . ! им* Решетки 200, 150 и 1 50 штрихов на 1 мм liV1!
ИКС-17 250— 1500 11,3—35 Решетки 300 и 100 штрйМ| хов на 1 мм Ш
В табл. 21 приведены основные характеристики некоторых от чественных спектрофотометров для УФ, видимой и ИК облает^! спектра [6, 14].
4. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИЗМЕННЫХ Й
И ДИФРАКЦИОННЫХ ПРИБОРОВ I
| ч! jjijjL,.
Возможности спектральных приборов определяются целым ряЩ|||Р1 их характеристик, среди которых следует отметить дисперсию, раЩ| решающую способность, светосилу, а также положение и форму:.! фокальной поверхности, увеличение, астигматизм и кривизну спёй| тральных линий, геометрические размеры и т. д. Ниже будут ра||||| смотрены наиболее существенные характеристики, общие как дай;Г призменных, так и для дифракционных приборов.
Угол наклона спектра* Форма фокальной поверхности опреде ляется свойствами оптической системы и диспергирующего элемент#]!
В дифракционных приборах с плоской решеткой и ахроматичй^;|§ скими объективами фокальная поверхность с достаточно хорошй!!! приближением может считаться участком плоскости, перпендику- ; лярной оптической оси.
В призменных приборах с неахроматизированными объективами форма фокальной поверхности достаточно сложна, однако в ных случаях ее можно аппроксимировать плоскостью или кругового цилиндра, ^ ’ i
144 , !;!:!!1
И I
!!1!!! Iillll II
!! !:i j[| ¦:1
i! i Г I
Рис. 11.4. Размещение фокальной поверхности Р в дифракционном приборе
Фокальная поверхность Р или касательная к ней в общем случае образует с оптической осью некоторый угол 1] (рис. 113), различный для разных участков спектра. На практике ограничиваются рассмотрением среднего наклона поверхности к оптической оси объектива коллиматора.
Для призменного спектрографа угол наклона ц определяется выражением
^ (d<p/dX) (п' — 1)
arctg
или с учетом соотношения (52)
2 sin (0/2)
dn' /дк
ii = arctg
V1 — п2 sin2 (0/2)
(«' - 1)
(drc/d?i)
(dn'/dh)
где 0 - преломляющий угол призмы; п — показатель преломления материала призмы; п' ~~~ показатель преломления материала камерной линзы.
Для прибора с плоской дифракционной решеткой с отражательной оптикой угол т| = 0; в автоколлимационной схеме в случае неахро-матизированного объектива [3]
r| = arctg
т
п
1
2d cos р dn'/dk ’
где р — угол дифракции; d — постоянная решетки.
В приборах с вогнутой дифракционной решеткой угол наклона фокальной поверхности к оптической оси дополняет угол дифракции до прямого, и его вычисляют из условия sin г\ = cos р.
Наклон фокальной поверхности практически не сказывается на работе спектрофотометров и монохроматоров, так как без особых трудностей можно добиться совмещения фокальной поверхности с выходной щелью. В спектрографах наклон фокальной поверхности приводит к увеличению дисперсии, однако при этом происходит расширение изображения щелн.
Линейная дисперсия Dt. Эта характеристика оиредэляет расстояние А/ между центрами монохроматических изображений щели, отстоящих друг от друга на спектральный интервал dk.
