Основные оптические системы

                                               основные оптические схемы

Общая оптическая схема прибора

Вобщем случае принципиальная оптическая схема СП (рис. 2.4.1) включает:

–входную щель S1;

–коллиматорный объектив О1, в фокальной плоскости которого расположена щельS1, так что на выходе получаются параллельные пучки лучей от каждой точки входной щели;

–диспергирующее устройство D, которое отклоняет лучи на раз-

личные углы θ(λ), зависящие от длины волны излученияλ, т.е. превращает параллельный пучок от каждой точки щели в веер монохроматических пучков параллельных лучей;

–фокусирующий объектив (объектив камеры) О2;

–выходную щель S2 (на рис. 2.4.1 не показана) или детектора излучения (например – кассеты с фотопленкой или позиционно чувствительный детектор, ПЧД), которые помещаются на фокальной поверхностиP объективаО2.

[pic 1]

Рис. 2.4.1. Общая схема спектрографа. Не показано реальное отклонение лучей на диспергирующем элементе на уголθ(λ), показана только зависимость этого угла отλ.

На поверхности P получаются монохроматические изображения входной щели, совокупность которых и образует спектр. Кроме того, в оптическую схему СП входят также осветительная часть с источником излучения иприемно-регистрирующаячасть. В некоторых случаях отдельные элементы оптической схемы могут отсутствовать, но не диспергирующий элемент.

Успектрографа на фокальной поверхностиP размещена кассета

сфотопленкой или фотопластинкой. У спектрометра, спектрофото- метра чаще всего используется комбинация выходной щелиS2 и расположенного за ней фотоприемника. С развитием микроэлектронной техники появилась возможность фотоэлектрической регистрации, с помощью фотодиодных линеек или матриц1, всего спектра одновременно и сейчас спектрографы наУФ-видимуюобласть выпускаются почти исключительно в таком исполнении.

Если в спектрометре стоит выходная щель и один фотоприемник,

то говорят, что это – спектрометр с одноканальной регистрацией2. Для измерения всего интересующего спектра в таком приборе приходится

сканировать спектр, т.е. последовательновыводить на щель S2 различ-

ные участки спектра и регистрировать их последовательно. Недостатки такого прибора очевидны – если интенсивность источника не постоянна во времени (источник нестабилен, шумит), то и относительные интенсивности различных компонент зарегистрированного спектра будут искажены. Иногда существенно также, что в каждый момент времени используется для измерения только одна компонента излучения, остальные (обычно – более 99% всей мощности) просто теряются.

Преимущество – фотоэлектрическая регистрация, в которой может быть использован ФЭУ, прибор более быстрый и точный, чем фотопленка и даже современные фотодиодные системы.

Одноканальный спектрометр позволяет также значительно уменьшить полную засветку (экспозицию) образца за время регистрации спектра. Вопрос о том, где помещать исследуемый образец (устройства типа описанных в разд. 2.3.2, 2.3.3) – на входе или на выходе СП, всегда не прост. На входе – проще, там не очень велики требования к защите от случайной засветки и возможно использование спектрографа для быстрой регистрации всего спектра одновременно. Но пропускная способность спектрографов невелика и на образец нужно посылать интенсивности, иногда на порядки превышающие те, что попадут затем на фотоприемник. Для фоточувствительных образцов это плохо. Если в образце могут происходить фотохимические процессы, то его засветку нужно по возможности минимизировать. В таком случае единственно возможным оказывается одно или двухканальный спектрометр.