Лекция Разновидности спектральных приборов

Принципиальная схема спектрального прибора со спектрально-селективной фильтрацией и одномерной дисперсией показана на рисунке 1.

Классические спектральные приборы, в которых в фокальной плоскости камерного объектива установлена выходная щель, относятся к одноканальным и называются монохроматорами. Приборы, в которых в фокальной плоскости помещена фотопластинка (спектрограф) или последовательная совокупность полупроводниковых приемников, относятся многоканальным и называются полихроматорами.

Основными характеристиками классического спектрального прибора наряду с характеристиками диспергирующего устройства, используемого в нем, являются

• линейная дисперсия

,

где ‒ расстояние между двумя спектральными линиями в фокальной плоскости камерного объектива, разность длин волн которых равна , - фокусное расстояние камерного объектива, ‒ угол наклона фокальной плоскости (рисунок 1).

• светосила

–

отношение освещенности Е на выходе прибора к монохроматической яркости В его входного отверстия.

Призменные спектральные приборы

Существует большое число различных конструкций призменных монохроматоров как с линзовой, так и с зеркальной фокусирующей оптикой. Область использования монохроматоров с зеркальной фокусирующей оптикой определяется параметрами материала призмы, поэтому такие монохроматоры часто снабжают набором призм из различных оптических материалов для работы в широком диапазоне длин волн (УФ, видимая, ИК). Наиболее широко используется автоколлимационная схема с зеркалом Литтрова (рисунок 2), в которой сканирование спектра осуществляется посредством поворота зеркала, связанного с барабаном длин волн.

За выходной щелью монохроматора в современных спектральных приборах устанавливается приемник излучения, предназначенный для преобразования оптического сигнала в электрический. Такой спектральный прибор называется спектрометром или спектрофотометром. Схемой спектрофотометра предусмотрено относительное измерение интенсивностей излучения, прошедшего через исследуемый и контрольный образцы. Спектральные приборы со спектрально-селективной фильтрацией и одномерной дисперсией можно разделить на однолучевые и двухлучевые. Приборы, в которых излучение, прошедшее через диспергирующее устройство, отражается от зеркала (зеркало Литтрова) и затем вторично проходит через диспергирующее устройство, называются автоколлимационными. Сканирование спектра в фокальной плоскости прибора обеспечивается поворотом зеркала Литтрова. В результате двукратного прохождения излучения через диспергирующее устройство достигается двукратное увеличение линейной дисперсии и разрешающей способности спектрального прибора.

Принципиальная схема призменного однолучевого автоколлимационного монохроматора показана на рисунке 2.

На рисунках 3 и 4 показаны оптические схемы однолучевого и двухлучевого автоколлимационных призменных спектрометров.