Исследование методов улучшения характеристик многоканальных спектрометров для атомно-эмиссионного анализа
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
ях [2,8].
Освещение щели без линзы.Источник света с большой равномерно излучающей поверхностью можно располагать перед щелью. Коллиматор будет полностью заполнен, если угловой размер источника не меньше углового размера дифракционной решётки. Если это условие не выполняется, то пользуются осветительными системами.
Однолинзовая осветительная системаС одной линзой обычно используют отображение источника света на входную щель или на коллиматорный объектив (вогнутую дифракционную решётку). Первый способ предпочтительней, когда желательно получить наибольшую яркость в спектре. При этом каждая точка щели является независимым вторичным источником света (некогерентное освещение щели) и, соответственно, вдоль спектральных линий отражается топография источника. Второй способ используется тогда, когда источник света нестабилен в пространстве (например, дуговой разряд в воздухе) и его изображение уходит со щели. На входной щели при этом оказывается довольно равномерное освещённое пятно.
Виньетирование щели и источникаОписанные способы не свободны от виньетирования. Оно состоит в том, что световые пучки, исходящие из нецентральных частей щели и источника, распространяясь внутри прибора под углом к оптической оси, частично диафрагмируются действующим отверстием. Виньетирование щели проявляется в том, что лучи, прошедшие через края щели, не полностью участвуют в образовании освещённости спектральных линий. В результате даже при идеально равномерной освещенности входной щели освещённость линий на спектре оказывается неравномерной по высоте - концы освещены слабее центральной части.
Виньетирование устраняется путём помещения перед входной щелью антивиньетирующей линзы, проецирующей изображение источника в плоскости дифракционной решётки.
Систему, состоящую из конденсорной и антивиньетирующей линз, называют двухлинзовой системой освещения щели.
Трёхлинзовая осветительная системаС помощью трёхлинзовой осветительной системы (рис. 2.10) можно от источника малых размеров получить равномерную освещённость щели по высоте без виньетирования и хорошее заполнение действующего отверстия прибора светом. Линза 3 фокусирует изображение линзы 2 на входную щель спектрометра 6 (и на антивиньетирующую линзу 4). Таким образом, если линза 2 освещена от источника 1 равномерно, то есть если размеры источника много меньше расстояния от источника до линзы 2, входная щель также освещена равномерно. Заполнение коллиматора обеспечивается тем, что на коллиматорный объектив 5 проецируется промежуточное изображение 7 источника.
Приложение 2
Некоторые параметры решёток
МФС-8ДФС-458ДФС-51ВМК-1ВМК-2Размер решётки,ммхмм40х3066x4040х3050х5060х50Угол падения, градус25,7521,4528,4526,526,5Передний отрезок, мм900,7990879,21074,7894,6Число штрихов на мм18001800240024002400Длина волны (max), нм220250195210210
Приложение 3
Методика юстировки спектрометра с вогнутой дифракционной решёткой
Юстировка спектрометра с вогнутой дифракционной решёткой состоит из двух этапов: грубая и плавная настройки. Общая схема спектрометра с вогнутой дифракционной решёткой приведена на рис. 15
Будем называть участок спектр наиболее близкий к нормали - точка В, и наиболее удалённый от нормали (наиболее близкий к щели) - точка С. Точку пересечения фокальной плоскости с нормалью обозначим А.
Грубая настройка
а). Установка нормали
Прежде всего необходимо геометрически вычислить точное положение нормали. После этого на место нормали (высота тоже важна!) установить точечный источник света (например светодиод) на расстоянии, равном радиусу кривизны решётки (1м.). Это точка А. Все возможные повороты решётки показаны на рис 16. После этого можно вращать решётку по углу вокруг нормали (угол h) и по высоте (угол d). Если решётка выставлена правильно то солнечный зайчик от зеркального покрытия подложки решётки точно попадать в этот точечный источник.
б). Выставление переднего отрезка.
В соответствии с расчётным значением, щель устанавливаем на требуемом расстоянии OF от решётки.
в). Установка фоторегистрирующей линейки круг Роуланда
Примерно устанавливаем ТДИ на круг Роуланда.
г). Примерный поиск фокуса
Щель открыта на максимум. Спектральные линии максимально широкие.
Перемещая попеременно левый и правый края (точки B и C), необходимо добиться максимальной чёткости спектральных линий на экране компьютера.
Плавная настройка
а) Поиск максимума интенсивности спектральных линий
Следует установить ширину щели на максимум, высоту на 1мм, и найти максимум интенсивности в точке А только наклоняя решётку, то есть изменяя положение спектра по высоте - изменение угла s на рис.4. Затем следует только поворачивая решётку вокруг нормали (угол h на рис.4) найти максимум интенсивности в точке В. Потом опять находим максимум в точке А, потом в точке В и так далее, пока не будет достигнут максимум интенсивности одновременно в точках А и В
б) Поиск фокуса
Уменьшаем ширину щели до 15 микрон и при этом ставим высоту щели на 2.
После этого, вращая микровинты для перемещения правого и левого краёв корпуса ТДИ, ищем максимум интенсивности спектральных линий в двух крайних точках:
Точка В
Точка С
Повторяем эту процедуру несколько раз, пока не будет найден максимум интенсивности на обоих концах ТДИ.
в) Окончательная настройка
Последний шаг в настройке спектрометра - это вращение щели вокруг пучка свет