Исследование методов улучшения характеристик многоканальных спектрометров для атомно-эмиссионного анализа
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
изменяющимся по некоторому закону. Подобную решётку можно рассматривать как совокупность дифракционной решётки, сферического зеркала и зонной пластинки Френеля Разность хода между соседними штрихами у неё становится величиной переменной, зависящей от закона изменения расстояния между штрихами вдоль оси . Этот закон может быть выбран так, чтобы происходила компенсация астигматизма. Можно показать, что компенсации можно достичь при линейном законе изменения величины :
где -расстояние между соседними штрихами у вершины сферы (=0), а -некоторая константа, которая входит как дополнительный параметр в выражение для разности хода. Величину можно подобрать так, чтобы для некоторых углов и и длины волы астигматизм отсутствовал [6, стр. 294].
Область квазистигматичности вблизи оказывается достаточно большой. Фокальная поверхность решётки с переменным шагом уже не является кругом Роуланда, а имеет более сложную форму.
3.1.4 Дисперсия вогнутых дифракционных решёток
Угловая дисперсия определяет угол, на который диспергирующая система разделяет световые пучки близких длин волн. Линейное расстояние между центрами монохроматических изображений щели, отстоящих на интервал , определяется линейной дисперсией .
Линейная дисперсия для вогнутой решётки
где - порядок спектра, - радиус решётки (удвоенный радиус круга Роуланда), - период решётки. Из формулы следует, что чем меньше период решётки, то есть чем больше штрихов на мм, тем дисперсия больше. Также очевидно, что дисперсия зависит от угла дифракции, то есть она разная на разных длинах волн. Поэтому, для каждой решётки будем определять дисперсию для трёх длин волн: 200, 250 и 330 нм.
Линейную дисперсию удобней характеризовать обратной величиной, то есть величиной , измеряемой в А/мм.
3.2Описание методики и установки исследования характеристик вогнутых дифракционных решёток
В данной работе для исследования характеристик ВДР применяется схема Пашена-Рунге (см. рис. 3.6), в которой на круге Роуланда размещаются щель, решётка и фотодетектор, закреплённые на одной несущей поверхности.
Экспериментальная установка включала стабильный источник света (лампа полого катода) со спектральной щелью на выходе, дифракционную решетку и анализатор МАЭС с блоком многоканального детектора, содержащим 12 фотодиодных линеек по 2580 фотодиодов. Размер регистрирующей ячейки 12.5 мкм. Блок многоканального детектора устанавливался на юстировочном столике с микровинтами. В источнике света использовалась спектральная лампа полого катода ЛТ-6М с линзой для построения изображения катода на спектральной щели и для заполнения всей апертуры решетки. Катод состоял из Cu и Zn, а газом наполнения являлась смесь Ar и Ne. Спектральная щель на выходе источника имела следующие параметры: ширина 15 мкм, высота 2 мм.
По заказу ВМК-Оптоэлектроника на крупнейших предприятиях по изготовлению дифракционных решёток - ГИПО (Казань) и ГОИ (Санкт-Петербург) были рассчитаны и изготовлены серии отражательных ВДР ВМК-1 и ВМК-2 со скомпенсированным астигматизмом. Решетки имеют 2400 штр/мм. Штрихи решёток имеют искривлённую форму, переменный шаг и треугольную форму профиля. Компенсация астигматизма в решётке ВМК-1 осуществляется с помощью как искривления формы штриха, так и изменения расстояния между штрихами; компенсация астигматизма в решётке ВМК-2 осуществляется только с помощью искривления формы штриха. Угол падения 26,5.
Сравнение характеристик ВДР ВМК-1 и ВМК-2 велось с характеристиками ВДР лучших отечественных спектрометров без компенсации астигматизма: МФС-8, ДФС-51; с компенсацией астигматизма: ДФС-458
Для каждой решетки, согласно ее переднему отрезку и углу падения, выставлялись источник света, юстировочный узел с дифракционной решеткой и блок многоканального детектора на юстировочном столике для поиска поверхности фокусировки. Методика юстировки вогнутой дифракционной решётки приведена в приложении 3. Для решёток с постоянным шагом между штрихами (МФС-8, ДФС-51, ВМК-2) щель и фотодетектор располагается на окружности Роуланда, для решёток с переменным шагом между штрихами (ДФС-458, ВМК-1) щель и фотодетектор располагается не на круге Роуланда, более того, фокальная кривая для последних решёток не является окружностью [2]
Использование стабильного источника света со спектральной щелью на выходе позволило провести сравнение интенсивностей спектральных линий для различных решеток.
Сравнение характеристик вогнутых дифракционных решёток осуществлялось по следующим параметрам [13,14]:
1)Светосила дифракционной решётки
Под светосилой дифракционной решётки понимается интенсивность какой-либо спектральной линии. Интенсивность - это площадь (интеграл) спектральной линии. Сравнения производились по 7 линиям, расположенных во всех частях спектра и примерно равноудалённых друг от друга.
)Разрешающая способность дифракционной решётки
Контроль данной характеристики осуществлялся по двум параметрам.
а) Под разрешающей способностью дифракционной решётки понимается её способность различать близкорасположенные линии. Для этих целей был выбран мультиплет из следующих близкорасположенных линий: 334.4396нм, 334.502нм, 334.5454нм, 334.557нм, 334.5882нм и 334,594нм. Особенно интересно разделение различными решётками наиболее близких линий 334.5454нм и 334.557нм.
б) Под разрешающей способностью дифракционной решётки понимается ширина как?/p>