Описание оптических узлов монохроматора

Введение

Общая характеристика монохроматоров

Существует три основных типа спектральных приборов: спектроскоп, спектрограф и монохроматор. В конструктивном отношении они имеют много общего, т.к, призваны решать одну и ту же задачу - разложение сложного излучения на монохроматические составляющие.

Спектральный прибор, предназначенный для визуального наблюдения спектра, носит название спектроскопа. Этот прибор снабжается входной щелью, призмой, двумя объективами и окуляром, который позволяет различать структуру спектра. Спектроскоп применяется обычно для качественной» излучения спектров, причем не только видимого, но и ультрафиолетового излучения; в последнем случае он снабжается флюорицирующим экраном, предназначенным для преобразования невидимого излучения в видимое. Картина такого спектра на экране наблюдается через окуляр. В сочетании с фотометрической посадкой спектроскоп позволяет производить и количественные измерения путем сравнения яркости спектров двух источников.

Второй тип спектрального прибора - спектрограф, служит для записи спектров. Для этого на месте фокальной поверхности располагается фотографическая пластинка или пленка, на который и запечатлевается полученный спектр. Спектральная область применения спектрографа ограничивается чувствительностью фотографической пластинки и простирается от УФ области до близкой инфракрасной (около 0,9мкм).

Спектрограф является основным прибором при спектральном анализе, позволяя решать не только качественные, но и количественные задачи аналитической химии по виду и интенсивности спектров испускания и поглощения.

Третий тип спектрального прибора - монохроматор - отличается от двух предыдущих тем, что позволяет выделять из всего спектра достаточно узкие спектральные участки. Достигается это применением второй щели, которая помещается на месте фокальной плоскости.

Перемещая либо щель вдоль спектра, либо спектр относительно щели, можно получать за выходной щелью световые пучки различного спектрального состава. В отличие от спектроскопа и спектографа. монохроматор не связан с определенным индикатором лучистой энергии. Для измерения энергии монохроматических пучков может применяться любой приемник, обладающий чувствительностью к выделяемому излучению.

Основные характеристики монохроматоров

Простейшая оптическая схема монохроматора такова: входная щель, первый объектив, призма, второй объектив, выходная щель. Входная щель ограничивает входящий пучок, первый объектив делает пучок параллельным, призма разлагает сложный пучок на монохроматические составляющие, второй объектив собирает эти пучки в плоскости выходной щели, образуя спектр, из которого выходная щель вырезает узкий спектральный участок.

Все перечисленные детали объединяются в три основных узла: первый, или входной, коллиматор, диспергирующую систему и второй, или выходной, коллиматор. Первый коллиматор включает входную щель и первый объектив; его назначение - превращать расходящийся пучок в параллельный Второй коллиматор, состоящий из выходной щели и второго объектива, выполняет обратную задачу: превращает параллельные монохроматические пучки в сходящиеся.

Основные характеристики монохроматора следующие:

а) степень монохроматизации, или ширина выделяемого спектрального интервала;

б) мощность выходящих монохроматических пучков.

Спектральная ширина выделяемых монохроматором пучков и их мощность находятся в простой взаимной зависимости: чем уже спектральный прибор излучения, тем меньше его мощность.

Так, от прибора, предназначенного для измерительных целей, прежде всего требуется достаточная степень монохроматизации. Но так как при повышении степени монохроматизации понижается мощность выделяемых пучков, то минимальная рабочая ширина спектрального интервала нередко определяется не возможностями монохроматора, а чувствительностью приемного устройства.

Приборы, предназначенные для получения мощных монохроматических пучков не позволяют выделить узких спектральных полос. Только в сочетании с мощными источниками линейчатого излучения с редко расположенными линиями такие монохроматоры могут удовлетворять обоим требованиям.

В монохроматорах, применяющихся для абсолютных измерений лучистой энергии, особенно существенно постоянство геометрии монохроматических пучков по всему спектру

Описание оптических узлов монохроматора

Основными частями монохроматора являются входной коллиматор, диспергирующий узел и выходной коллиматор. Для работы с монохроматором очень важно знать величину монохроматического светового потока (мощность излучения), выходящего из него. Световой поток длины волны , отнесенный к единице спектрального интервала и испускаемый единицей поверхности светящегося тела в пространство, ограниченное телесным углом, равным единице, называют монохроматической плотностью яркости.

Оптическая схема простого монохроматора включает входную щель, коллиматорный объектив, диспергирующее устройство, фокусирующий объектив и выходную щель, которая выделяет излучение, принадлежащее узкому интервалу длин волн. Необходимой частью любого монохроматора является также механическое устройство для изменения спектрального состава излучения, направляемого на выходную щель. В типовых конструкциях монохроматоров обе щели неподвижны и направления пучков, входящих в прибор и выходящих из него, постоянны, а движение спектра по щели ("сканирование" спектра) осуществляется изменением положения диспергирующей системы по отношению к падающему пучку лучей.

Основными характеристиками монохроматора, определяющими выбор параметров его оптической системы, являются:

-лучистый поток Р, проходящий через выходную щель, и светосила по потоку G; предел разрешения или разрешающая способность - для монохроматора, входящего в состав спектрометра (спектрофотометра);

-ширина выделяемого спектрального интервала ;

-спектральное распределение энергии внутри этого интервала -для монохроматического осветителя .

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: