ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Спектральные приборы из "Оптический и рентгеноспектральный анализ" Конструктивно современный спектральный прибор состоит из трех основных частей (рис. 16) осветительной (/ 2), спектрально-оптической 4—7) и приемно-ре-гистрирующей. [c.48] Приборы с вогнутой дифракционной решеткой и кристалл-анализаторами (см. рис. 16,6) не имеют обособленной фокусирующей оптики их роль выполняет сама диспергирующая часть. [c.49] Приемно-регистрирующей частью могут служить окуляр и глаз —при визуальной регистрации спектра, фотопленка или фотопластинка 8 — при фотографической, тот или иной фотометр 9 со счетно-регистрирующим устройством 11—при фотоэлектрической регистрации. [c.49] Эти части прибора обычно жестко закреплены в определенных положениях на массивном плато и помещены в кожух для защиты от постороннего света, пыли и пр. У сканирующих приборов диспергирующий узел, камерный объектив и детектор (фотоэлемент 9, фотоумножитель, фотосопротивление, болометр, газовый или какой-либо другой счетчик фотонов) выполняют подвижными, с точной установкой взаимного расположения при регистрации каждой из спектральных линий, для выделения которой из общего спектра устанавливается выходная щель 10 (перед детектором). [c.49] Счетно-регистрирующая часть прибора обычно представляет собой конструктивно-обособленный блок. В нем сигналы от детектора усиливаются, в ряде приборов они разделяются по энергии (энергетическая дисперсия), затем регистрируются самопишущими потенциометрами или цифровым табло, цифропечатающей машинкой или на перфокарте. [c.49] Основной частью каждого спектрального прибора является его спектрально-оптическая часть, а в ней — диспергирующий узел. Размеры, состав, свойства и характеристики этого узла во многом предопределяют как материал остальных оптических деталей, так и возможности и назначение прибора в целом. [c.50] Угол между преломляющими поверхностями призмы (ф) называют преломляющим, а линию их пересечения — преломляющим ребром. Если призма однородна и плотнее окружающей среды, то дважды преломленные лучи (на входе и выходе из призмы) отклоняются к ее основанию. Степень преломления (угол б) зависит от показателя преломления для каждой из длин волн и от величины преломляющего угла призмы. Однако брать этот угол больше 60° не рекомендуется при больших углах, особенно для коротковолновых лучей, на выходе из призмы наблюдается полное внутреннее отражение, т. е. лучи не смогут выйти из призмы по заданному направлению. Поэтому дисперсию призменных приборов обычно повышают не увеличением преломляющего угла призмы, а увеличением числа призм (система диспергирующих призм) или подбором материала призм. [c.51] В основу устройства интерференционных приборов положен принцип разложения света в спектр в результате интерференции многократно отраженных лучей при их прохождении через плоскопараллельную пластинку, Такую пластинку, обычно изготовленную из цельного куска стекла или кварца (высокая однородность состава и внутреннего строения), с обеих сторон покрывают полупрозрачными покрытиями, зеркально отражающими свет. Разность хода лучей в каждом конкретном случае анализа будет постоянной, она во многом определяется толщиной пластинки. [c.51] Поэтому интерферометры применяют только для изучения очень узких интервалов спектра (тонкой структуры спектральных линий) и, как правило, в сочетании с призменными или дифракционными приборами. Эталон Фабри—Перо устанавливают либо перед входной щелью таких приборов, либо перед диспергирующим узлом в обоих случаях на него будет падать параллельный пучок лучей. [c.53] Применение интерференционных приборов для работы в широких областях спектра возможно только в сочетании с электронными машинами, способными быстро выполнить большую вычислительную работу по расшифровке спектра. [c.53] Если размеры препятствия, отверстия или щели (ее ширина) соизмеримы с длинами волн падающего на них излучения, то свет теряет свойство прямолинейности распространения. С уменьшением размеров щели свет все более отклоняется в область тени. Щели и препятствия становятся своеобразными источниками световых волн. Это явление называют дифракцией света. При этом параллельный пучок света можно преобразовать в ряд расходящихся когерентных световых пучков, которые будут интерферировать. [c.53] Явление дифракции широко используют в спектроскопии. [c.53] Первые дифракционные решетки были изготовлены Фраунгофером в виде рамок с натянутыми на них почти вплотную одна к другой тонкими металлическими нитями. Сейчас решетки, как правило, изготовляют следующим образом. На тщательно подготовленную стеклянную поверхность напылением в вакууме наносят тонкий зеркальный слой алюминия. На этом зеркале с помощью делительной машины алмазным резцом наносят большое число параллельных, равноотстоящих один от другого штрихов строго одинаковой формы и глубины. Общее число штрихов на решетке может составлять 100000 и более. Гашение света между дифракционными максимумами происходит тем полнее, чем большее число штрихов нанесено на решетку. Однако минимальное расстояние между штрихами, при котором еще наблюдается спектр от решетки, равно Я/2. Поэтому в зависимости от используемой области спектра применяют разные решетки целесообразно, чтобы на каждом миллиметре заштрихованной поверхности было от нескольких штрихов до 2400, что определяется конкретными условиями. Нанесение большего числа штрихов на единицу длины решетки — технически очень трудная задача. Такие решетки называют отражательными. [c.54] Дифракционные решетки могут работать в проходящем свете (прозрачные) и в отраженном свете (отражательные). Они могут быть плоскими и вогнутыми. Вогнутые решетки не только разлагают свет в спектр по длинам волн, но и фокусируют их на фокальном круге Роуланда. Это очень важно, ибо приводит к тому, что приборы с вогнутыми решетками и отражающими зеркалами в качестве других оптических деталей становятся незаменимыми при работе в далеких ультрафиолетовых и инфракрасных областях спектра, для которых трудно подобрать прозрачные материалы для изготовления призм, линз и других оптических деталей. [c.56] Кругом Роуланда называют окружность, диаметр которой равен радиусу кривизны вогнутой решетки и которая проведена касательно к решетке так, что штрихи решетки составляют часть ее дуги. Входную щель и фотометр располагают на этом же круге (см. рис. 16,6). [c.56] Изготовление качественных решеток — очень трудная задача. Незначительные погрешности при нанесении штрихов и небрежность при хранении решетки приводят не только к общему ослаблению интенсивности спектров, но и к появлению в общем спектре дополнительных, ложных линий (духи Роуланда, духи Лаймана и т.д.). Относительно высокая стоимость и трудность массового изготовления решеток вызвали необходимость получать и использовать в работе реплики — пластмассовые копии решеток, покрытые тонким отражающим слоем алюминия. [c.56] Угол скольжения 0 представляет собой угол падения лучей на отражающие поверхности кристалла. Простым поворотом или колебаниями последнего можно легко изменить величину этого угла при этом угол между падающим и отраженным лучами будет расти вдвое быстрее. В точках, на разности хода лучей, до которых укладывается четное число полуволн, получаются интерференционные максимумы. Разность хода можно определить из схемы (см. [c.57] Условия максимумов интенсивности запишем AS = пХ = 2d sin 0. [c.57] Измерение межплоскостных расстояний с1 по определению углов скольжения и известным длинам волн представляет собой предмет методов рентгеноструктурного анализа, а измерение интенсивностей характерных длин волн — предмет методов рентгеноспектрального анализа. [c.58] В табл. 3 приведены только наиболее часто используемые кристаллы. [c.58] Вернуться к основной статье