ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Аберрации оптических систем из "Приборы и методы анализа в ближней инфракрасной области" Безаберрационные системы, вообще говоря, являются чисто условным понятием. Безаберрационными называют системы, в которых искажения светового пятна в плоскости изображений (в анализаторах обычно в плоскости светочувствительного слоя приемника), вызванные теми или иными видами аберраций, незначительны, и с ними можно не считаться. В частности, в связи с большими размерами щелей можно не считаться с аберрациями в ИК-спектрофотометрах [3]. Еще в большей мере это относится к бесщелевым недисперсионным фотометрам, какими являются ИК-анализаторы. Несмотря на это, некоторая неравномерность светового пятна на фотоприемнике в анализаторах остается. Для устранения этого диафрагмируют световой поток перед приемником таким образом, чтобы на приемник падала центральная, наиболее равномерная часть пучка. Однако эта мера, во-первых, ухудшает эффективность системы из-за неполного использования прошедшего через систему светового потока, во-вторых, не позволяет установить приемник так, чтобы его светочувствительная площадка была в плоскости изображения излучателя, а это, в свою очередь, приводит к необходимости увеличивать светочувствительную площадку, чтобы весь диафрагмированный поток попадал на приемник. Увеличение же площадки светочувствительного слоя фотопри-емника снижает его пороговую чувствительность, так как его шумы возрастают пропорционально корню квадратному из площади светочувствительного слоя [22]. Для выхода из этого положения достаточно между диафрагмой и приемником установить конденсор, называемый иногда линзой поля (рис. 3.13). [c.91] Однако при повышенных требованиях к линейности шкалы и к инструментальной погрешности анализатора необходимо учитывать аберрации оптической системы. [c.92] Аберрации являются функциями конструктивных параметров системы, координат самой точки (тела излучателя) и координат исходящих из нее лучей. Выражения этих функций очень сложны, поэтому для расчета оптических систем их разлагают в ряд, состоящий из слагаемых третьего, пятого и т. д. порядков. Соответственно, аберрации, определяемые каждым слагаемым, называют аберрациями третьего, пятого и более высших порядков. Наибольшими значениями обладают коэффициенты при первом слагаемом, из-за чего аберрации третьего порядка являются максимальными, а для систем с небольшими относительными отверстиями — основными. [c.92] Аберрации третьего порядка делят на два основных вида хроматические, зависящие от длины волны излучения, и монохроматические, не зависящие от длины волны излучения. [c.92] Хроматические аберрации возникают в линзовых системах, в которых рассеяние светового потока происходит из-за различия в коэффициентах преломления материала линзы для разных длин волн. В ИК-анализаторах в оптическую систему фотоприемника поступает уже фильтрованное излучение, имеющее узкий спектральный диапазон, определяемый полушириной пропускания интерференционного фильтра. Полуширина пропускания интерференционного фильтра для ближней ИК-области не превышает обычно 0,05 мкм, поэтому влиянием хроматических аберраций (как продольной, так и поперечной) можно пренебречь. [c.92] К монохроматическим аберрациям относятся сферическая аберрация, кома, астигматизм, кривизна поля и дисторсия. [c.93] При сферической аберрации лучи, вышедшие из одной точки на оптической оси и прошедшие через оптическую систему на разных расстояниях от оси, уже не собираются в одной точке. [c.93] Кома создает изображение точки, лежащей на оси, в виде пятна рассеяния кометообразной формы с максимальной освещенностью в ядре этого изображения. Астигматизм, кривизна поля и дисторсия проявляются в изображениях точек, удаленных от оптической оси. Поскольку в ИК-аналй-заторах источник излучения (нить накала лампы) имеет небольшие размеры и расположен на оптической оси, то эти три вида аберраций будут мало влиять на параметры анализатора. Таким образом, основными аберрациями для оптических систем ИК-анализаторов остаются сферическая и кома. [c.93] Сферические аберрации имеют место в линзах и в системах со сферическими зеркалами. Они приводят к неравномерному освещению фотоприемника. Наибольшую неравномерность освещенности вызывает поперечная сферическая аберрация. [c.93] Угловой диаметр кружка рассеяния обычно выражают в миллирадианах. На рис. 3.15 показаны зависимости углового размера сферической аберрации от размера относительного отверстия для тонких линз из различного материала и сферического зеркала. [c.93] Для уменьшения сферической аберрации конструктивные размеры оптической системы корректируют до получения минимального значения суммы 51. Уменьшение сферической аберрации с помощью дополнительных оптических элементов, например корректирующих менисков (системы Максутова и Шмидта) или выпуклых сферических зеркал (система Кассегрена), в ИК-анализаторах нецелесообразно, так как при этом значительно удлиняется оптическая система и интенсивность падающего на фотоприемник излучения может оказаться недостаточной. [c.94] Сферическая аберрация отсутствует у параболического зеркала (параболоида вращения). Поэтому, если сферическая аберрация недопустима для оптической системы фотоприемника, нужно использовать параболические зеркала. Кроме того, если для повышения светосилы и для оптической системы излучателя применено параболическое зеркало, то для ИК-анализатора наиболее предпочтительна оптическая схема, показанная на рис. З.Иб. [c.94] Аберрацию комы можно снизить путем подбора конструктивных параметров оптической системы или ее отдельных элементов. [c.95] Каждый раз при изменении конструктивных параметров необходимо определять новое значение комы по приведенным выше формулам. [c.95] Вернуться к основной статье