4. Призмові спектрографи для ультрафіолетової ділянки спектра

а) Будова спектрографа та джерела випромінювання

Основним приладом для досліджень області 220 - 400 нм є спектрограф ИСП-22 та його модифікації ИСП-28 і ИСП-30. Прилад побудовано за оригінальною дзеркально-лінзовою схемою, використання якої у комплекті із призмою Корню дає змогу отримати майже плоску фокальну поверхню вздовж всієї робочої ділянки спектра.

Технічні характеристики спектрографа ИСП-22

Робочий діапазон	200 - 600 нм
Довжина зображення спектра	220 мм
Фокусна відстань коліматора	600 мм
Відносний отвір коліматора	1:15
Фокусна відстань об'єктива камери	830 мм (257,3 нм)
Відносний отвір камерного об'єктива	1:21

Розміри призми Корню:

Заломлюючий кут	60о
Основа	47 мм
Висота	30 мм

Від’юстований ИСП-22 повинен розділяти триплет заліза 310 нм. (310,067; 310,031; 309,997 нм.) за умови, що призма встановлена в мінімумі відхилення для    = 257,3 нм.

Оптичну систему приладу наведено на рис. 8. Промені від джерела світла 1 проходять через кварцовий трилінзовий освітлювач 2, 3, 4, регульовану вхідну щілину 6 і потрапляють до дзеркального об'єктива (вгнуте дзеркало) 7 коліматора.

Після відбивання від дзеркального об'єктива паралельний пучок променів надходить до диспергуючої системи (призма Корню 8 виготовлена з кварцу).

Об'єктив камери 9 фокусує промені різних довжин хвиль у фокальній площині, яка збігається з площиною емульсії фотопластинки 10.

А хроматичний освітлювач складається з трьох лінз 2, 3, 4; які виготовлені з плавленого кварцу. Він забезпечує рівномірність освітлення вхідної щілини та дозволяє повністю використовувати діючий отвір приладу.

Як джерело випромінювання з лінійчастим спектром використовується ртутно-кварцова лампа низького тиску ПРК-2 (ПРК-4). Лампа типу ПРК має циліндричний балон діаметром 17-20 мм і довжиною 90-160 мм, виготовлений з плавленого кварцу (кварцове скло). Лампу наповнено аргоном під невисоким тиском (кілька міліметрів ртутного стовпа) та введено невелику кількість ртуті. За кімнатної температури тиск насичуючої пари ртуті малий. Тому в початковий момент вмикання лампи виникає електричний розряд в аргоні, що супроводжується голубим свіченням. Ртуть, яка є в лампі, помітно знижує потенціал запалювання, й лампа легко засвічується за невисокої напруги. При проходженні початкового струму в кілька ампер електроди лампи нагріваються, починаючи випромінювати електрони, які й підтримують розряд. З підвищенням температури лампи ртуть випаровується, насичуючи об'єм лампи. При цьому тиск у балоні лампи зростає.

Збуджені електронами атоми ртуті випромінюють характерний спектр, причому з підвищенням температури інтенсивність випромінювання ртуті поступово зростає, переважаючи випромінювання аргона. Ця зміна спектрального складу випромінювання ртутно-кварцової лампи помітна на око за зміною кольору її світіння протягом 8-10 хв. після вмикання. Після випаровування всієї ртуті в балоні лампи режим електричного розряду в ній стає стабільним.

Ртутно-кварцова лампа ПРК-2 (або ПРК-4) при достатній експозиції утворює на спектрографічній фотопластинці близько 60 спектральних ліній різної інтенсивності.

б) Юстування спектрографа

Операції, що необхідно виконати при юстуванні більшості призмових спектрографів, подібні. Процес юстування охоплює наступні етапи:

а) юстування джерела світла й освітлювача;

б) юстування дисперсійної системи (призми);

в) юстування коліматора;

г) юстування камери.

Юстування освітлювача полягає у розміщенні лінз на заданих відстанях: ближче до джерела лінзу з фокусною відстанню F = 75 мм, за нею – із фокусною відстанню F = 150 мм. Потім револьверною діафрагмою встановлюють попереду другої лінзи отвір діаметром 15 мм. Переміщуючи підставки з лінзами вздовж напрямної рейки, дістають на ковпачку-екрані насадки рівномірно освітлену пляму, розміри якої дещо більші за діаметр білого круга на екрані.

Зміною висоти стояків у підставках та зміщенням оправ із лінзами в перпендикулярному до оптичної вісі напрямі (за допомогою мікрометричних гвинтів), необхідно від'юстувати освітлювач таким чином, щоб світна пляма збігалася з кругом на ковпачку.

Юстування джерела випромінювання полягає в його розміщенні на оптичній вісі освітлювача, що можна проконтролювати шляхом його зміщення вздовж оптичної вісі. Якщо при цьому зображення джерела на ковпачку перед вхідною щілиною не зміщується – джерело від’юстовано.

Після завершення юстування освітлювача та джерела випромінювання слід (відкривши щілину) розмістити призму Корню таким чином, щоб ділянка спектра, яка нас цікавить, була виведена на середину касетного прорізу (спектр спостерігається на матовому склі, встановленому в касеті). Обертаючи столик, на якому закріплено призму, навколо вертикальної вісі необхідно отримати мінімальний кут відхилення для довжин хвиль спектральних ліній, що знаходяться в центрі досліджуваної ділянки спектра.

Оскільки дисперсія спектрографа спрямована вздовж горизонтальної площини, а спектр є набором монохроматичних зображень вхідної щілини, останню слід розмістити строго вертикально. Ширина щілини повинна бути мінімальною для забезпечення максимальної роздільної здатності. Переміщуючи щілину вздовж оптичної осі коліматора та змінюючи її ширину, необхідно отримати мінімальну ширину і максимальну чіткість зображення спектральних ліній.

Останнім етапом юстування спектрографа є суміщення площини фотопластинки з фокальною площиною об'єктива камери. При цьому необхідно дотримуватися такої послідовності операцій:

а) підібрати кут нахилу касетної частини до оптичної вісі таким чином, щоб спектр по всій довжині був однаково сфокусованим;

б) зміщуючи об'єктив камери вздовж оптичної вісі слід отримати чітке зображення спектра.