Оптические спектральные приборы - Скоков И.В.
Скачать (прямая ссылка):
ЛЯр = др
р pm г
ДХ0 = 2,44 (208)-
В схемах с дифракционной решеткой перенастройка резонатора осуществляется ее поворотом.
"Для Др - 5-10~3, D - 2,5 мм, р - 10, N - 1200 штрихов на 1 мм, т = 1, X — 600 нм получаем ~ 7,8 нм, АХД = 0,37 нм, = 0,78 нм и АХд = 0,04 нм.
Призма и система призм. Призма, установленная по автоколлимационной схеме с лазером на красителе, имеющем угловую расходимость Др, сужает ширину линии генерации до предельной величины
ДА, —
р Ш/&Х ’
Таблица 23
Параметр ы 1 0 3 4
Диапазон плавной перестройки спектра генерации, нм Ширина спектра, им, при резонаторе: 218—1300 -lii 260—970 330—970 430—730
без селекторов СЛ 1 СЛ о сл i 1 сл о 5-50 1—10
с селекторами 1 — 10~2 1 —10"» 1 —10-* 10~5
Коэффициент полезного действия, % Частота повторения импульсов, Гц 1—75 10—40 0,1-1,7 5—30
200 200 100
Примечание. В колонках 1—4 приведены соответственно данные для следующих типов лазеров: 1 — на красителях с накачкой излучением твердотельных лазеров =* — 34,71; 694,0; 265,0; 530,0; 1060 нм); 2 — на красителях с возбуждением от азотного лазера (?\, =я 337,0 им); 3 — на красителях с ламповой накачкой; 4 — непрерывного излучения (воз-буждение от аргонового лазера).
где dnldX — дисперсия материала призмы. Если расходимость определяется дифракцией, то
а ) I >22Я,/0 /оап\
Д*Д— 4d«/dX; * (209'
При уменьшенной в р раз расходимости пучка
м _ 1 >22 Х/D , л.
ЛЯ,° — 4р йпЩ * (21°)
Для большого сужения линий в лазерах на красителях устанавливают k призм. В этом случае величины, определяемые формулами (208)—(210), получаются меньше в k раз. Перестройка резонатора осуществляется поворотом призм.
При тех же значениях Ар, D, X и dn/cM, = 1,35* 10“4 нм (при п = 1,72) получаем соответственно для одной и шести (k = 6) призм ДЯр = 9,3 нм и 1,5 нм, &XD = 0,54 нм и 0,09 нм, ДАр = 0,93 нм и
0,15 нм, AXd — 0,05 нм и 0,01 нм.
Интерферометр Фабри—Перо. Установкой ИФП или интерференционных светофильтров ширину линии можно сузить до величины ДЯр = X Др tg р, при этом минимальное значение ДХр будет зависеть от угла, при котором отражение от первого зеркала ИФП не попадает в кювету. Обозначив через q отношение диаметра кюветы к расстоянию между ИФП и ближайшим к нему окном кюветы, получим минимальную ширину полосы
Д^р шш = Л, Др tg (д/2).
Перестройка резонатора осуществляется путем изменения толщины ИФП, угла его наклона относительно оси резонатора и изменения показателя преломления среды между зеркалами (плоскопа-
220
раллельный ИФП) или перемен ением его в направлении, перпендикулярном оптической оси (к. иновый ИФП). Если для перестройки частотой генерации используется несколько интерферометров, то необходимо обеспечить выполнение условия
* 2ht cos 8|_ 2hi cos е*
/ r=----------- = • • . = ---------.
г тг mi
Для ИФП, установленного совместно с призменным селектором, при тех же значениях Ар, D, К и q = 0,05 получим АХ^тИ1 =¦=
- 0,075 нм.
В табл. 23 приведены параметры основных типов лазеров на красителях с перестраиваемой частотой. Ниже даны характеристики некоторых типов отечественных приборов:
Модели лазеров ЛЖИ 404 405 406 407 408 409
Энергия излучения на X = 590 нм, Дж:
номинальная ............................ 0,035 0,12 0,25 0,6 0,7 1,2
максимальная............................ 0,055 0,18 0,3 1,0 1,4 2,5
Длительность импульсов, мкс................ 1,0 1,5 2,0 2,5 3,5 5,0
Частота повторения, Гц..................... 50,0 10,0 10,0 5,0 2,0 0,3
Диапазон перестройки, нм:
без преобразователя..................... 430—750
с УФ преобразователем............... 265—750
с ИК преобразователем............... 430— 1100
Ширина линии, нм, с эталонами Фабри........-
Перо с базами:
8 мкм .................................. КО
8 и 100 мкм ............................ 0,1
8, 100 и 1000 мкм....................... 0,01
Расходимость, мрад:
номинальная ............................10.0 10,0 10,0 15,0 15,0 15,0
минимальная ............................ 5,0
Средняя мощность, Вт:
минимальная ............................ 0,7 0,8 1,0 2,0 — —
максимальная............................ 0,8 0,9 1,1 2,2 — —
Следует отметить две принципиально новые возможности спектральных лазерных приборов с перестраиваемой частотой. Во-первых, аппаратная функция таких приборов, в которых сканирование по спектру осуществляется перестройкой частоты лазера, полностью’ определяется свойствами лазерного излучения, поэтому их теоретическая разрешающая способность зависит от ширины линии излучения лазера, которая существенно меньше, чем в других источниках.
Во-вторых, с помощью лазерных монохроматоров можно получить спектральную яркость излучения, на много порядков превышающую ту, которая реализуется источником той же мощности, но другого типа.
Лазерные приборы для спектрального анализа. Приборы для эмиссионного анализа. Лазеры используются как высокотемпературные источники для испарения пробы и возбуждения спектра. Основным достоинством лазерного эмиссионного анализа является повышенная чистота спектра, что обеспечивается исключением спектра
