Экспериментальные методы исследования плазмы. Часть 2.
Лекция 3.
.Спектральные приборы
И.А.Иванов - 2012
Электронно-оптические преобразователи продолжение
ЭОП со щелевой развёрткой – стрик-камера
Принцип действия
time Space
Incident light
!!! высокое временное разрешение (до 1 пс = 10-12 с)
Развертка во времени
Микроканальные пластины
относительное усиление
выходной ток, мка
усиление |
амплитудное |
Пример временного разрешения |
|
|
|||
|
Hamamatsu |
||
3 |
распределение |
||
|
|||
|
для одноэлектронного |
|
|
|
сигнала |
|
|
2 |
|
|
1
напряжение
Фотометрия фасеточных изображений
Рассмотрим работу ЭОП с МКП в импульсном режиме с предельной чувствительностью. Доля сработавших каналов << 100% Изображение - не перекрывающиеся точки.
Фo = Ф×n
Ф0 Ф
Ф - поток от одной точки
n - число точек на единицу площади
!!! На точность измерения влияет статистика (малое число сработавших точек)
Ф = Фo±
Ф×√n
Спектральные приборы
Будут кратко рассмотрены:
•Поглощающие фильтры
•Интерференционные и поляризационные фильтры
•Фильтры для рентгеновского и ИК диапазонов
•Спектральные приборы с призмой
•Спектральные приборы с дифракционной решеткой
•Интерферометр Фабри-Перо
•Спектрометры рентгеновского диапазона
•Спектрометры с многослойными зеркалами
•Рентгеновские спектрометры на кристаллах
Фильтры (определения)
) |
ï î ë î |
ñ î â û |
å |
1 |
|
|
|
å |
|
|
|
è |
|
|
|
|
|
|
|
í |
|
|
|
ó ñ ê à |
|
|
|
ï |
|
|
|
î |
|
|
|
ï ð |
|
|
|
T ( |
0 |
|
|
|
|
|
|
ô |
è |
ë |
ü |
ò |
ð û |
|
|
|
|
|
|
î á ð å ç à þ ù è å ô è ë ü ò |
|
ð |
û |
T |
|
|
|
|
|
|
m |
a |
x |
||
|
T |
m |
a |
x |
/ 2 |
|
|
|
|
T |
m |
|
in |
|
|
|
|
|
|
|
Т = Ф/Ф0 – пропускание (зависит от длины волны)
R = 0/ – разрешающая способность R = 10-100 – низкая
R= 103÷105 – средняя
R> 106 - высокая
Tmax/Tmin – контрастность (104÷108 – очень хорошая) полоса пропускания – интервал, для которого T > k∙Tmax
(обычно k = 0.5 или 0.1)
Поглощающие фильтры
•Фильтры из цветного стекла или других окрашенных твёрдых веществ
•Газовые фильтры
•Жидкостные фильтры
Ф Ф0 10 k ( )l
k – коэффициент ослабления l – толщина фильтра
Для жидкостных и газовых фильтров: |
k( ) 10 C |
Поглощение света подчиняется закону Ламберта – Бера |
|
С – концентрация, моль/л10 – молярный коэффициент экстинкции,
(см·моль/л)-1
1 – вода толщиной 1 см
2 – раствор хлористой меди 2 см, 2.5%
Фильтры ИК диапазона
Метод фокальной изоляции (использование хроматической аберрации)
Фильтр Вуда |
|
Фокальный монохроматор |
|
|
фокус в среднем ИК |
0 |
~ 50 |
|
(n~2 для ~50 мкм) |
||
экран |
фокус в видимом |
Ø ~ 0.5 мм |
|
свете (n~1.5) |
перестройка длины волны |
|
|
|
|
|
|
Дисперсионный фильтр (фильтр Христиансена)
взвесь мелких частиц (капель) одного вещества в другом пока n1≠n2, происходит сильное рассеяние света
0 
~ 5 10
NaCl |
частный случай: порошок прозрачного вещества в воздухе, |
|
резонансные явления при размере частиц порядка длины |
|
волны |
обзор УФН, т.25, 1941
Фильтры ИК диапазона - 2
Селективное отражение
метод остаточных лучей –
многократное отражение для «очистки» спектра и улучшения контрастности.
Фильтр полного внутреннего отражения
расстояние между призмами порядка длины волны, коротковолновое излучение отражается
Отражение от матированных поверхностей
излучение с >> размеров шероховатости отражается зеркально излучение с << размеров шероховатости рассеивается область применения: средний и дальний ИК диапазон, >20 мкм