Интерференционные фильтры
Интерференция в тонких плёнках
если тонкая пластина в воздухе (n > 1, n0 = n1 = 1), то для отражённых лучей оптическая разность хода 
или 
максимумы интерференции при
Интерференция для тонкого слоя
плёнка
стекло
для коэф. отражения R и пропускания T: R + T = 1 амплитуда прошедшей волны:
сдвиг фаз между волнами: в итоге:
интенсивность прошедшей волны:
(формула Эйри)
•в максимуме I2 = I0 (волна проходит без потерь)
•в минимуме пропускание зависит от коэффициента отражения: 
требуются высокие коэффициенты отражения
Интерференционные фильтры - 2
n1 > n2, n1 > n, n1h1 = n2h2 = /4
Многослойные диэлектрические зеркала
проблема: мала величина R для диэлектриков,
R ~ 0.3 получаются для TiO2 (n=2.45) и ZnS (n=2.3) выход: многослойное покрытие слоёв из двух разных
материалов [часто ZnS (n=2.3) и криолит Na3AlF6 (n=1.35)]
Если подобрать толщину слоёв, как на рисунке, то будет
селективно отражающее зеркало. Для 9-11 слоёв R ~
0.99, т.е лучше, чем у металлов (R ~ 0.97 max.)
Для весь падающий свет проходит (R ~ 0), т.е имеем
просветление оптики.
Многослойные диэлектрические фильтры
интерференционные зеркала
стекло (подложка) |
0.5÷10 нм |
|
|
тонкий интерферометр |
Tmax/Tmin до 104 |
Фабри-Перо (n0d = /2) |
|
Боковые полосы пропускания
186 280 |
560 нм |
расчётное пропускание полуволнового слоя
расчётный коэффициент отражения семислойных отражающих зеркал
реально измеренная кривая пропускания
нм
• подавление побочных полос пропускания поглощающими фильтрами
•рабочую длину волны можно подстраивать в синюю область, наклоняя фильтр
1 sin 2
0 n
Полихроматор на многослойных фильтрах
ГОЛ-3
диагностика томсоновского рассеяния
ô è ë ü ò ð û : 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
å |
|
|
|
|
è |
|
|
|
|
í |
|
|
|
|
ê à |
|
|
|
|
ó ñ |
|
|
|
|
ï |
|
|
|
|
î |
|
|
|
|
ð |
|
|
|
|
( ï |
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
!!! попадающий в канал спектр зависит и от пропускания всех предыдущих фильтров
Интерференционно-поляризационный фильтр
П – поляризатор, К – двулучепреломляющий кристалл с осью под 45º
2 l (n1 n2 )
) |
1 |
å |
|
è |
|
í |
|
ê à |
|
ñ |
|
ó |
|
ï |
|
î |
|
ð |
|
T ( ï |
0 |
|
|
|
|
(для обыкновенной и необыкновенной волн, зависят от длины волны)
|
2 |
- доли ангстрема |
|
l(n |
n ) |
||
1 |
2 |
|
|
требуется выделение рабочей линии !!!
Фильтр Лио:
- оптическая длина следующего кристалла удваивается
Пример реализации:
) |
T 1 |
å |
|
è |
|
í |
|
ñ ê à |
T 2 |
î ï ó |
…. |
ð |
|
( ï |
|
T |
T 6 |
|
|
|
T |
|
|
-на линию Н ( = 656.2 нм)
-11 ступеней, = 0.3 нм, R ~ 22000
-первые ступени из кварца, потом из шпата (n1-n2) = 0.01 и 0.17, соответственно
-проблема: нужна хорошая термостабилизация (дрейф ~0.05 нм/градус)
Фильтры для ВУФ и рентгеновской области
Пропускание в ближнем ВУФ диапазоне – оптические материалы
материал |
пл. кварц |
сапфир |
BaF2 |
CaF2 |
MgF2 |
LiF |
, нм |
150 |
142 |
130 |
118 |
110 |
100 |
* для тонкого окна, изготовленного из высококачественного материала
Рентгеновский диапазон – тонкие поглощающие фильтры
I I0 |
e k ( ) d ρ |
I0 e kE (E) d ρ |
- фотоэффект ! |
|
|
|
[нм] 1240 / E[эВ] |
||||||||||||
энергия отсечки Е0 – такая, что k (E0)·d·ρ = 1 T =1/e |
|
|
|
|
|
|
скачки |
||||||||||||
10 мкм Ве E0 ≈ 1.0 кэВ |
|
опасны тяжёлые примеси ! |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
поглощения |
||||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
A g 0 |
. 1 |
m |
|
|
|
|
|
|
K, L, M, N… |
|
|
1 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
оболочки |
|||
0 |
. 8 |
|
|
|
|
|
0 |
. 8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
F 4 |
, 1 |
m |
|
|
|
|||||
0 |
. 6 |
|
5 |
0 |
|
|
|
0 |
. 6 |
|
|
2 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
T |
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
. 4 |
|
|
2 0 0 |
|
|
0 |
. 4 |
|
|
|
|
|
|
|
A l, 6 m |
|
|
|
0 |
. 2 |
|
|
|
|
B |
e , ì ê ì |
0 |
. 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(К - внутренняя) |
||
|
0 |
1 |
|
2 |
3 |
4 |
|
5 |
|
0 |
1 |
2 |
|
|
|
3 |
4 |
5 |
|
|
|
|
|
E |
, k e V |
|
|
|
|
|
|
E |
, k e V |
|
|
|
|
||
Полосовые рентгеновские фильтры
|
|
|
|
|
|
|
|
Фильтры на скачках поглощения |
|
|||||||
0 |
. 8 |
|
C , 1 |
m |
|
T i, 0 |
. 3 |
m |
|
|
C u , 0 . 3 |
m |
С ростом энергии пропускание растёт. |
|||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
0 |
. 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если энергия фотона начинает превышать |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
порог возбуждения очередной электронной |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
T 0 |
. 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
оболочки в атоме, то поглощение резко |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
усиливается (скачок). |
|
0 |
. 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Оболочки (от ядра): |
K |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
1 |
0 |
0 |
2 |
0 |
0 |
|
5 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
N |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
E , |
e V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фильтры Росса |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Разность сигналов двух детекторов с фильтрами из элементов Z и Z+1.
0 |
. 6 |
F e , |
2 7 C o , |
|
2 8 N i, |
|
|
|
|
2 6 |
|
|
|
||||
|
2 5 m |
2 |
0 m |
|
1 7 m |
|
|
|
0 |
. 4 |
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
. 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
6 |
7 |
|
8 |
9 |
1 |
0 |
|
|
|
E |
, k e |
V |
|
|
|
U1 |
|
|
U1-U2 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
U2 |
|
|||
|
|
|
|
0 |
. 6 |
C |
o - F |
e |
N |
i - C |
o |
|
|
|
|
||||||
0 |
. 4 |
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
. 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
1 |
0 |
|
|
|
|
E |
, k e V |
|
|
|
Зеркала рентгеновского диапазона
Наблюдается резкий рост коэффициента отражения зеркал при переходе к малым углам падения (относительно плоскости зеркала). Поэтому удаётся организовать селективное отражение для ряда задач (отсечка коротковолнового излучения).
для разных углов падения |
влияние интерференционного слоя |
отражение в мягком рентгеновском диапазоне
зеркало из алюминия, угол по |
угол падения |
2º |
10º |
коэф. отражения |
|
|
|
отношению к плоскости зеркала |
72% |
16% |
Зеркальную фокусирующую и поворачивающую оптику использовать можно, но только при касательном падении. Это приводит как к малой светосиле, так и к жёстким требованиям на точность изготовления поверхности и качество сборки.
