Градуювання монохроматора
1. Мета роботи
Метою роботи є вивчення методики та засобів градуювання монохроматорів за довжинами хвиль та лінійної дисперсії, набуття навичок роботи з монохроматорами та спектральними лампами.
2. Підготовка до роботи
Під час підготовки до роботи слід опрацювати такі питання курсу "Фотометрія": класифікація спектральних приладів; принцип дії та характеристики призменного спектрального приладу; типи призмінних диспергуючих систем; способи висвітлення вхідної щілини спектрального приладу; градуювання спектральних приладів за довжинами хвиль та лінійної дисперсії. Додатково рекомендується ознайомитись з п.п. 1.3.1, 1.3.2 ГОСТ 23198-78. Лампи газорозрядні. Методу вимірювання спектральних та колірних характеристик.
Контрольні питання для підготовки
Що є метою градуювання монохроматора?
Які джерела випромінювання можуть бути використані для градуювання монохроматора по довжинах хвиль та лінійної дисперсії?
Яким чином змінюється довжина хвилі випромінювання, що виходить із монохроматора?
Чому градуювання по довжинах хвиль доцільно починати з візуального градуювання? Чому не можна нею обмежитися?
Що розуміється під лінійною дисперсією монохроматора?
Параметрами яких елементів спектральних приладів визначається їхня лінійна дисперсія?
Яким чином можна виміряти лінійну дисперсію?
З яких міркувань вибирається ширина щілин під час проведення градуювання за довжинами хвиль?
З яких міркувань вибирається ширина щілин монохроматора щодо лінійної дисперсії різними способами?
Як можна зменшити вплив залишкової хроматичної аберації під час роботи з монохроматором?
3. Опис установки
Універсальний монохроматор УМ-2(Мал. 7.1) має скляну оптику і призначений для роботи в діапазоні від 380 до 1000 нм. Як диспергуючий елемент використовується призма постійного відхилення Аббе, завдяки чому осі вхідного та вихідного коліматорів розташовані під кутом 90°. Призма Аббе складається з трьох частин: двох 30-градусних призм та призми повного внутрішнього відображення. 30-градусні призми виконуються зі скла ТФ-1 або ТФ-3 з досить великою дисперсією у видимій частині спектра. Середня призма (призму повного внутрішнього відбиття) виготовлена з прозорішого скла К-8. У монохроматорі застосовуються два однакові ахроматичні об'єктиви з фокусною відстанню 280 мм і відносним отвором 1:6,2. Залишковий хроматизм об'єктивів компенсується фокусуванням об'єктива вхідного коліматора.
Мал. 7.2. До вимірювання лінійної дисперсії фотоелектричним методом
Перехід від однієї області спектра до іншої здійснюється обертанням барабана довжин хвиль, пов'язаного з поворотом призми. На барабані нанесена шкала повороту в градусах N, яка потребує градуювання по довжинах хвиль.
Ширина вхідної та вихідної щілин монохроматора УМ-2 регулюється мікрометричними гвинтами з ціною розподілу 0,01 мм.
Замість вихідної щілини в приладі може встановлюватися зорова насадка, що перетворює його на спектроскоп.
При фотоелектричній реєстрації спектра за вихідною щілиною монохроматора встановлюється фотоелектронний помножувач (ФЕУ), або вакуумний фотоелемент (ФЕ). Живлення приймачів випромінювання здійснюється від стабілізованих джерел, наприклад ФЕУ - високовольтного джерела ВС-22, ФЗ - від джерела Б5-43.
Вимірювання фотоструму ФЕ здійснюється за допомогою електрометричного підсилювача У5-9 та цифрового вольтметра В7-27 за падіннямнапруги на зразковому вхідному резисторі підсилювача Електрометричний підсилювач забезпечує узгодження джерела сигналу (ФЕ), що має великий вихідний опір з реєструючим приладом. Струм фотоелектронного помножувача реєструється мікроамперметром Ф-195.
Для градуювання монохроматора використовують спектральні лампи різних типів, що мають лінійний спектр випромінювання. У ближній УФ та видимій областях спектру зручно використовувати лампи з розрядом у парах ртуті та кадмію, у червоній та ближній ІЧ-областях - лампи з розрядом у парах лужних металів (Nа, Cs). Основні лінії спектрів випромінювання газорозрядних ламп з різним наповненням наведені у таблиці.
Спектральні лампи типів ДРС 50, ДКдС 20, ДЦнС 20, ДТс 15, ДНаС 18, ДЦзС 16, призначені для експлуатації в мережах змінного струму частотою 50 Гц, включаються в мережу послідовно з дроселем, що знаходяться в пульті живлення. На лицьовій панелі цього пульта є перемикач ламп та їх загальний вимикач.
Живлення високочастотних безелектродних ламп ВСБ-2 здійснюється струмом високої частоти (близько 100 МГц) від живлення ППБЛ-ЗМ. Максимально допустимі значення струму генератора ламп з різним наповненням вказані на лабораторному стенді.
У комплект установки входять конденсор і антивіньєтуюча лінза, встановлена впритул до щілини приладу. Лінза створює зображення конденсора в площині об'єктива вхідного коліматора та забезпечує повне заповнення вхідної апертури монохроматора та відсутність віньєтування. Конденсор та джерело світла встановлюються на рейці перед вхідною щілиною монохроматора так, щоб отримати зображення джерела у площині вхідної щілини.