II.7.4. Оптические схемы спектральных приборов

Рассмотрим некоторые наиболее часто используемые оптические схемы спектральных приборов (рис. II.10 и II.11).

Рис. II.10. Принципиальные оптические схемы спектральных приборов: Черни - Тернера (а), Эберта (б), Пашена - Рунге (в)

Схема с двумя зеркальными объективами (схема Черни - Тернера). Такая схема обычно применяется для приборов с плоскими дифракционными решетками. Свет, прошедший в прибор через входную щель S1, отражается от коллиматорного объектива L1 и параллельными пучками падает на отражательную дифракционную решетку D. Диспергированные пучки собираются объективом L2 в спектральные линии и поступают в систему регистрации R. В качестве объективов обычно используют сферические зеркала.

Автоколлимационная схема с зеркальным объективом (схема Эберта). В автоколлимационной схеме объектив один, но свет проходит через него дважды: до диспергирующего элемента и после него. Автоколлимационные приборы более компактны, чем приборы с теми же оптическими характеристиками, но с простой оптической схемой. Свет от входной щели S падает на сферическое зеркало L, часть которого служит объективом коллиматора. Отразившись от объектива коллиматора, параллельный пучок света падает на плоскую дифракционную решетку D. Диспергированные пучки света вновь направляются на сферическое зеркало L, которое в другой своей части служит камерным объективом. Отразившись от него, свет попадает на систему регистрации R.

Схема с вогнутой дифракционной решеткой (схема Пашена-Рунге). Вогнутая дифракционная решетка выполняет в приборе одновременно функции диспергирующего элемента и обоих объективов. Дисперги-рованные пучки света фокусируются на фокаль-ной поверхности, пред­ставляющей собой часть круга Роуланда, на котором расположены входная щель прибора и регистрирующие элементы.

В последние годы часто используются систе-мы, сочетающие два диспергирующих элемента

(рис. II.11), обычно дифрак- Рис. II.11. Оптическая схема эшелле спектрографа с

ционную эшелле решетку внешним разделением порядков

и призму или две дифракционные решетки. Диспергирующие элементы при этом располагаются перпендикулярно друг другу. Эшелле решетка разлагает полихроматическое излучение на длины волн и создает спектр, состоящий из перекрывающихся спектров многих спектральных порядков.

Другой диспергирующий элемент (призма или решетка обычно с более чем 350 штрихами на мм) разделяет или перекрестно разлагает перекрывающиеся порядки на двухмерные структуры - эшеллеграммы, на которых в одном направление происходит разложение по длинам волн, а в другом - по порядкам дифракции. Применение такой оптической схемы позволяет использовать более высокие порядки дифракции, что дает отличное разрешение и снижает размеры спектрального прибора.

II.8. Регистрация спектра

Можно выделить три основных способа регистрации спектра: визуальный, фотографический и фотоэлектрический. Рассмотрим их более подробно.