Оптические спектральные приборы - Скоков И.В.
Скачать (прямая ссылка):
?л - 1*0-|L S. (198)
Для ИФП других типов — клинового и мультиплекса — в соотношения (191) п (198) необходимо подставлять соответствующие значения 0т и 0.
В соответствии с формулой (191) светосила по потоку сферического ИФП будет
г nD2 яD2 г яО4
gn = т>.0 ~ 4^Г тлб Jgjj- >
191
где nDV4 — 5Д — площадь круглой диафрагмы, ограничивающей размер действующего отверстия интерферометра. Следовательно,
л п
§п~ Tj,0 *
Поскольку для сферического ИФП установка в фокальной плоскости камерного объектива диафрагмы, вырезающей заданный спектральный интервал 8Я., не требуется, то в данном случае выражения для светосилы G по освещенности и g по потоку совпадают.
Диаметр диафрагмы D, обрезающей косые пучки и определяющей действующее отверстие сферического ИФП (эквивалентное площади зеркала в плоскопараллельном ИФП), рассчитывают по формуле
D = 2 (гЭДе) 4 ,
поэтому светосилу можно представить выражением
пгХ
N.
Таким образом, светосила сферического ИФП тем выше, чем больше расстояние между зеркалами.
Сферический ИФП имеет выигрыш в световом потоке по сравнению с плоскопараллельным ИФП в q — 2 (h/D)% раз.
Оценим светосилу системы ИФП — прибор предварительной дисперсии, часто применяемой на практике для увеличения спектральной области дисперсии, свободной от переналожения порядков.
При использовании светофильтра световой поток на выходе спектрометра с ИФП уменьшится за счет поглощения в фильтре с коэффициентом пропускания тф. Следовательно,
— S.
При использовании монохроматора предварительной дисперсии светосила системы зависит от соотношения спектральной ширины щели монохроматора ДЯ. и спектральной ширины круглой диафрагмы ИФП 6А,, при этом величина ДЯ, определяется соотношением (37).
Если ДЯ. < 6Я., т. е. выделяемый монохроматором поток полностью проходит через диафрагму ИФП, то светосила системы
gs = ?м0>
где — светосила монохроматора.
Если ДЯ, 6Я,, т. е. выделяемый монохроматором поток диафрагмируется оправой зеркал ИФП, и диафрагма ИФП целиком вписывается в геометрическое изображение выходной щели монохроматора, то светосила системы
?2 = ?иТм,
где gB — светосила ИФП; тм — коэффициент пропускания моне^'г;':^;! хроматора.
192
111® |||| I
Hi:!!:!
Рис. 144. Ход лучей через действующее отверстие ИФП
При одинаковой теоретической разрешающей способности светосила системы ИФП — монохроматор оказывается примерно в АК/дК раз выше, чем светосила
монохроматора.
Размер действующего отверстия. Оправа зеркал интерферометра ограничивает выходящие из него пучки. Это объясняется тем, что направление входящих в ИФП лучей обычно составляет некоторый угол Р с нормалью к зеркалам. Как видно из рис. 144, после каждого из двукратных отражений диаметр выходящего из ИФП пучка уменьшается в сечении на AD = 2h sin |5, а после N отражений — на величину NAD = 2Nh sin р. Очевидно, что имеет место срезание пучков, и тем большее, чем выше коэффициент отражения зеркал. Указанное явление по своему влиянию иа разрешающую способность ИФП эквивалентно снижению коэффициента отражения зеркал. Без геометрического срезания пучков отношение интенсивностей двух последовательных интерферирующих лучей IN и /jY+1 было бы = Ра-
В действительности отношение интенсивностей лучей
lN/lN+i = (D — 2h sin p)/D.
Кажущийся коэффициент отражения р будет определяться из
соотношения '______
1 / D — 2Л sin Р
р = р у —тг~-•
Для исключения потери разрешающей способности за счет срезания пучков и связанной с ним потери интенсивности в полосах перед ИФП устанавливают малую диафрагму. При этом ширина падающего на ИФП пучка будет значительно меньше диаметра зеркала. Описанный прием уменьшает влияние погрешностей изготовления зеркал на разрешающую способность, хотя при этом интенсивность в полосах снижается.
Глава 10. СПЕКТРАЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
С СЕЛЕКТИВНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
1. ПРИБОРЫ С ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ СЕЛЕКТИВНОЙ АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
Приборы с интерференционной селективной амплитудной модуляцией основаны на том, что интерференционное устройство — модулятор —‘ вносит в постоянный по амплитуде световой поток переменную составляющую, которая достигает максимума для выбранной длины волны исследуемого излучения; приемно-регистрирующая система регистрирует эту составляющую.
Рис. 145. Схемы интерферометра Майкельсона и СИСАМ, выполненного на его основе
СИСАМ. Спектрометр с интерференционной селективной амплитудной модуляцией (СИСАМ) представляет собой двухлучевой интерферометр (рис. 145), в котором зеркала, обычно помещаемые в каждом из интерферирующих пучков, заменены диспергирующими элементами, в частности дифракционными решетками.
На рис. 145, а показана схема интерферометра Майкельсона, на базе которого был создан CHCVM (рис. 145, б).
В интерферометре свет проходит через входную диафрагму 1, помещенную в фокальной плоскости коллиматорного объектива 2, и падает на полупрозрачное зеркало 3, на котором расщепляется на два пучка. Пучки, отразившись ог плоских зеркал 4 и 5, вновь попадают на зеркало 3, после чего идут в одном направлении. В фокальной плоскости камерного объектива 6, где установлена выходная диафрагма 7, наблюдается интерференционная картина, зависящая от взаимного расположения зеркал, разности хода двух интерферирующих пучков и длины волны излучения.
