Большая Советская Энциклопедия (СП)
Шрифт:
Рис. 3. Принципиальная оптическая схема спектрального прибора с пространственным разделением длин волн с помощью угловой дисперсии: 1 — коллиматор с входной щелью Щ и объективом O1, фокусное расстояние которого C1; 2 — диспергирующий элемент, обладающий угловой дисперсией Dj/Dl; 3 — фокусирующая система (камера) с объективом O2, создающим в фокальной плоскости Ф изображения входной щели в излучении разных длин волн с линейной дисперсией Dx/Dl. Если в плоскости Ф установлена
Рис. 4. Блок-схема однолучевого одноканального спектрального прибора: И — источник излучения; М — оптический модулятор (обтюратор); О — исследуемый образец; Ф — сканирующий фильтр (монохроматор); П — фотоэлектрический приёмник излучения; У — усилитель и преобразователь сигналов приёмника; Р — аналоговый или цифровой регистратор.
Рис. 5. Схема «оптического нуля» двухлучевого одноканального спектрофотометра: К — оптический клин; остальные обозначения аналогичны приведённым на рис. 4.
Рис. 9. ИК-спектры поглощения паров воды на участке 200—250 см, полученные с помощью фурье-спектрометра при различных оптических разностях хода D в интерферометре. Чем больше D (т. е. чем больше затрачено времени на сканирование по D), тем больше деталей можно выявить в исследуемом участке спектра. При D= 4 см спектральное разрешение dl=2/D=0,5 см– 1.
Рис. 8. Гиперболический растр Жерара. Тёмные полосы — зеркальные и растр попеременно работает то в проходящем, то в отражённом свете.
Рис. 6. Инфракрасный двухлучевой спектрофотометр ИКС-29 среднего класса, автоматически регистрирующий спектры пропускания T(n) (или отражения при введении в прибор специальных приставок). Рабочий диапазон 4000—400 см– 1 (2,5 — 25 мкм), погрешности измерений DТ = ± 1%, Dn » ± 1 см– 1 при R » 1000 (в середине рабочего диапазона). Источник излучения — силитовый стержень (глобар), нагреваемый до 1400°С, располагается в отсеке 1; 2 — кюветное отделение двухлучевого фотометра с двумя держателями образцов; 3 — отсек монохроматора, работающего на двух сменных репликах, и приёмника — болометра БМК-З. Сверху (4) размещен самописец и система управления прибором.
Рис. 2. Классификация методов спектрометрии по способам разделения длин волн. Контуры шириной dl символически изображают аппаратные функции (АФ). В «классических» методах (1 и 2) эти контуры описывают способность прибора пространственно разделять длины волн. В «новых» методах (3 и 4) АФ описывают способность прибора электрически разделять длины волн, кодированные различным образом в оптической части. В одноканальных методах (1 и 3) применяется сканирование (символ ®), в многоканальных (2
Рис. 1. Результат измерений F(l) исследуемого спектра f(l) прибором с аппаратной функцией а(l—l') описывается интегралом, называемым свёрткой функции f с функцией а. Процесс свёртки можно имитировать изменением площади отверстия при относительном перемещении (сканировании) экранов 1 и 2. Чем меньше ширина dl функции а(l—l'), тем точнее прибор передаёт истинный контур f(l). Тождество F(l)of(l) достигается лишь при бесконечно узкой аппаратной функции (dl®0).
Спектральные призмы
Спектра'льные при'змы, дисперсионные призмы, один из классов призм оптических; служат для пространственного разделения (разложения в спектр) излучений оптического диапазона, различающихся длинами волн. Принцип действия С. п., основанный на явлении дисперсии света, и материалы для С. п. описаны в ст. Дисперсионные призмы. Наиболее употребительны следующие С. п. (рис.):
1) Простая трёхгранная призма с преломляющим углом a = 60°.
2) Призма Корню, представляющая собой соединение на оптическом контактедвух прямоугольных призм, вырезанных из лево- и правовращающего кварца (см. Оптическая активность, Оптически-активные вещества) так, что кристаллографические оси параллельны основаниям призм. В призме Корню компенсируются двойное лучепреломление и вращение плоскости поляризации, что улучшает качество спектра. В автоколлимационных приборах (см. Автоколлимация) того же эффекта достигают, применяя одну половину призмы Корню, задняя поверхность которой покрыта отражающим слоем.
3) Призма Аббе, в которой разложение в спектр сопровождается отклонением пучка лучей на 90°.
4) Призма Розерфорда из трёх склеенных призм, увеличивающая угловую дисперсию за счёт большого преломляющего угла (100°) при сравнительно малых потерях на отражение.
5) Призма прямого зрения (Амичи), состоящая из трёх или более склеенных призм. Один из средних лучей спектра проходит призму Амичи без отклонения; лучи с большей или меньшей длиной волны отклоняются в стороны от этого среднего луча. Оптическая ось в приборах с призмой Амичи не имеет излома, типичного для большинства спектральных приборов .
К С. п. относится и призма Фери, при использовании которой наряду с разложением в спектр пучка лучей происходит его фокусировка. Это достигается благодаря тому, что рабочие грани призмы искривлены и одна из них является зеркалом, т. к. на неё нанесено металлическое покрытие. При радиусе кривизны выходной поверхности R спектр располагается на окружности радиуса R/2.
До 70-х гг. 20 в. С. п. чрезвычайно широко применялись в спектральных приборах. Затем наметилась тенденция к замене их во многих случаях диспергирующими элементами др. типов.