Оптические спектральные приборы - Скоков И.В.
Скачать (прямая ссылка):
На первом приемнике вырабатывается сигнал, пропорциональный величине
со
Л(Д) = Jl(v)(l : cos.^) dv,
О
207
Рис. 155. Схема Фурье-спектрометра
на втором — величине /2 (Д) =
со
2 TLVV
COS
При регистрации разности сигналов, вырабатываемых приемниками» постоянные составляющие двух потоков вычитаются. Кроме описанных в интерферометрах используются отражатели типа «кошачий глаз», которые представляют собой двухзеркальные афокальные системы (рис. 154, в). Параллельные пучки лучей от светоделителя 1, отражаясь от вогнутых зеркал 8 и 10, фокусируются соответственно на малых зеркалах 7 и 9 и после второго отражения от вогнутых зеркал и плоского зеркала 6 возвращаются по прежним направлениям на светоделитель. При правильном выборе параметров отражателей разность хода интерферирующих пучков не зависит от их наклона к осям отражателей. В этом интерферометре также удается исключить постоянную составляющую потока излучения [1, 101-
Пример оптической схемы Фурье-спектрометра на базе интерферометра Майкельсона приведен на рис. 155. Свет от источника проходит диафрагму 1 и плоское зеркало 2> коллимируется объективом 3, падает на светоделитель 4 и компенсационную пластинку 5. После отражения от подвижного 6 и неподвижного 7 зеркал интерферометра пучок фокусируется объективом 11 и плоским зеркалом 8 на выходную диафрагму 9, за которой установлен приемник 10.
Ниже приведены основные характеристики отечественных Фурье-спектрометров [3, 14]:
Тип прибора
Рабочий спектральный диапазон,
см
¦-1
Теоретический предел разрешения,
см”3-................................
Точность измерения волновых чисел, ал~г............................
Динамический диапазон системы
регистрации......................
Перемещение подвижного отража-
ФС-01 ЛФС-1000 ИТ-69
100—5000 10—200 500—2500
0,1 0,1 0,1
0,01 0,01 0,01
103 10» 103
Непрерывное Непрерывное, дискретное Непрерывное дискретное
П оля ризацион н ы й Фурье- спектрометр. Опти ческа я си стема
Фурье-спектрометра может быть выполнена на основе поляризационных элементов, например призмы Волластона (рис. 156). Источник света 1 проецируется объективом 3 в верхнюю часть призмы 4. Зеркало 5 переносит это изображение в нижнюю часть призмы,
208
а объектив 6 — на приемник 8\ плоскости поляризации поляризатора 2 и анализатора 7 совпадают. Пучки лучей, проходящие через призму симметрично относительно центра кривизны зеркального объектива 5, имеют нулевую разность хода в том случае, когда середина призмы совпадает с этим центром. Для создания разности хода между обыкновенным и необыкновенным лучами призму перемещают в направлении, перпендикулярном оптической оси [14].
Монохроматические потоки излучения, падающие на приемник, являются синусоидальными функциями перемещения призмы Волластона, Следовательно, применяя обратное преобразование Фурье, можно определять зависимость потока от частоты, т. е. получить спектр.
Важными достоинствами Фуръе-спектрометров являются высокая светосила и возможность одновременной регистрации большого числа спектральных линий при высокой разрешающей способности. Указанные достоинства наиболее полно проявляются в ИК области спектра, где шумы большинства приемников излучения не зависят от падающего потока излучения.
Недостатки Фурье-спектрометров — сложность юстировки и эксплуатации и необходимость применения ЭВМ в большинстве случаев.
Фурье-спектрографы. Наряду с фотоэлектрическим способом регистрации интерферограмм в приборах Фурье-спектроскопии используется фотографический способ, отличающийся большой простотой. Оптическая система Фурье-спектрографа должна обеспечивать плавное с постоянной скоростью изменение разности хода, при этом выходной сигнал будет синусоидальной функцией частоты электромагнитных колебаний. Пример Фурье-спектрографа приведен на рис. 157. Свет от источника 1 коллимируется объективом 2 и направляется на кристаллический двупреломляющий клин 4, установленный между двумя скрещенными поляроидами 3 и 5. Клин вырезан ребром вдоль оптической оси кристалла и склеен с таким же клином из стекла, чтобы в результате образовались плоскопараллельная пластинка, не отклоняющая лучей. В таком приборе разность хода между обыкновенным и необыкновенынм лучами линейно растет вдоль координаты г. Интерференционная картина изображается объективом 6 на фотопластинке 7. Зарегистрированная интерферограмма микрофотометрируется, а микрофотограмма обрабатывается иа ЭВМ. С помощью описанного спектрографа можно изучать изменение спектра во времени, что достигается одновременным с экспонированием линейным перемещением фотопластинки вдоль интерференционных полос [3]*
Рис. 156. Схема поляризационного Фурье-спектрометра
Рис. 157. Схема Фурье-спектрографа
8 Скоков И. в.
209
Описанный выше прибор обладает недостатком — низкой разрешающей способностью, определяемой, как и в Фурье-спектрометрах, максимальной разностью хода между обыкновенным и необыкновенным лучами. Поэтому такие приборы применимы лишь для регистрации простых по спектральному составу излучений.
3. ГОЛОГРАММНЫЕ ПРИБОРЫ
