Аберрации оптических систем

Реальная разрешающая способность спектральных аппаратов несколько меньше, чем теоретическая, найденная по формуле (28). Одной из основных причин уменьшения разрешающей способности являются различные виды аберраций в оптической системе спектральных аппаратов. Иногда реальная разрешающая способность прибора ограничена низким качеством изготовления оптических деталей или недостаточно точной их установкой в приборе. Если разрешающая способность, вычисленная по разрешению близких линий в спектре, немного отличается от теоретической, то качество оптики спектрального аппарата хорошее. Так, например, качество кварцевых спектрографов со средней разрешающей способностью, проверяют по разрешению триплета 3100 А в дуговом спектре железа отдельные линии которого имеют близкие длины волн (ДЛ 0,ЗА). [c.106]

Теоретической разрешающей силой обладает спектрометр, чувствительность приемника которого позволяет фиксировать разность энергий между двумя дифракционными изображениями с угловым расстоянием а", при условии, что изображение не искажено аберрациями оптической системы, дефектами изготовления и неточностями юстировки. [c.40]

Минимально обнаруживаемый дефект достигает порядка 0,1 мм в диаметре. Применение металлического вращающегося зеркала увеличивает скорость сканирования в 4 раза по сравнению со стеклянным зеркалом. Возможно контролирование поверхности материала, двигающегося со скоростью свыше 15 м/с. Сканирующие лазерные системы бегущего луча могут также использоваться для получения изображения объектов контроля. Схема лазерного сканирующего инфракрасного микроскопа для контроля внутренних дефектов полупроводниковых материалов с механическим сканированием объекта контроля и неподвижным лучом лазера отличается низким быстродействием, но имеет высокую разрешающую способность. Схема с системой сканирующих зеркал отличается большим быстродействием (до 50 кад/с при 200., . 400 строках разложения телевизионного изображения), однако наличие полевых аберраций оптической системы приводит в этом случае к снижению пространственного разрешения. [c.509]

Размер многощелевой диафрагмы ограничен в основном кривизной спектральных линий и угловым увеличением диспергирующего элемента, приводящими к искажению изображения растра и рассогласованию этого изображения с выходным растром. Аберрации оптической системы можно сделать достаточно малыми по сравнению с этими искажениями. Рассогласование изображения и растра приводит к снижению амплитуды модуляции. Зависимость дисперсии от длины волны приводит только к нелинейному изменению частоты модуляции при изменении длины волны, что нетрудно учесть градуировкой. [c.379]

Оценка разрешающей способности. Методы измерения разрешающей способности решеток сводятся к определению разности длин волн двух близко расположенных спектральных линий приблизительно равной интенсивности, находящихся на преде.те разрешения. Чаще всего разрешающую способность оценивают по наблюдениям сверхтонкой структуры спектральных линий кадмия и ртути, некоторых групп линий спектра железа или полос поглощения паров иода, а также по расщеплению спектральных линий в магнитном поле. Однако выбор линий, пригодных для этих целей, очень ограничен, а процедура измерения при высоких разрешениях достаточно сложна. На точность измерений этими методами влияют не только ошибки решетки, но и аберрации оптической системы спектрографа, а также естественная ширина контура линии. Кроме того, с ростом фокусного расстояния спектрографа возрастает влияние колебаний воздуха и отдельных элементов системы, что создает дополните.льные трудности при наблюдениях и снижает их точность. При наиболее благоприятных условиях измерений относительная ошибка определения разрешающей способности составляет 5—10%, что в некоторых случаях недостаточно для характеристики решетки по этому параметру. Поэтому непосредственные наблюдения спектральных лгг-ний дополняются исследованиями формы фронта дифрагированной волны теневым и интерференционным методами, которые взаимно дополняют друг друга. [c.54]

Для обеспечения большей точности не рекомендуется пользоваться крайними делениями шкалы во избежание влияния полевых аберраций оптической системы. [c.105]

Распределение освещенности в изображении щели зависит от характера аберраций оптической системы, а также от способа освещения щели [8]. [c.16]

Влияние аберраций оптической системы. Предыдущие выводы относились к спектральным приборам, оптические системы которых дают идеальное дифракционное изображение. Но у значительной [c.18]

Как было указано выше, теоретическая разрешающая способность прибора с р-кратной дисперсией при отсутствии виньетирования в р раз больше, чем при одном прохождении света через оптическую систему. Такое разрешение на практике может быть реализовано лишь тогда, когда аберрации оптической системы не оказывают влияния на распределение энергии в дифракционном изображении щели, т. е. когда аберрационное уширение изображения Ьа, вычисляемое на основании законов геометрической оптики, не превышает нормальной ширины щели Ь . Величина 6о = остается одной и той же независимо от числа прохождений, если при этом не меняется ширина а диспергируемых пучков. Но аберрации во всех схемах многократной дисперсии приблизительно в р раз больше, чем при одном прохождении. Поэтому, чтобы при р прохождениях обеспечить разрешение, близкое к теоретическому пределу, аберрационное уширение Ьа при одном прохождении не должно превышать Ь /р, т. е. [c.182]

При некогерентном освещении щели в случае отсутствия аберраций оптической системы, когда распределение у) не зависит от г, полуширина Ье этого распределения может быть найдена из уравнения [c.66]

При наличии меридионального увеличения Г призма и решетка оказывают влияние на величину суммарных аберраций оптической системы спектрографа. С одной стороны, составляющие аберраций коллиматорного объектива в меридиональной плоскости, перенесенные в пространство изображений объектива камеры, увеличиваются в Г раз с другой стороны, в связи с изменением ширины пучков лучей после дисперсии аберрации камерного объектива также зависят от Г. [c.71]

Величинами, определяющими конструкцию и аберрации оптической системы спектрографа с одинаковыми зеркальными объективами, являются фокусное расстояние зеркал f расстояние х от зеркал до решетки, оправа которой является апертурной диафрагмой системы длина спектра 2/ высота щели Л ширина падающего на решетку и дифрагированного пучков а и а длина штрихов решетки Я. В приборе с решеткой а = Га, где меридиональное увеличение решетки определяется формулой [c.116]

Соотношение (IV. 13) выражает требование к коррекции аберраций оптической системы монохроматора, если необходимое значение бЯ превышает (в два раза и более) теоретический предел разрешения бЯо = Я// о > Я о определяется формулой (1.36). Если же надо обеспечить разрешение, близкое к теоретическому пре- [c.133]

Таким образом, выгода применения схем с многократным прохождением света через диспергирующий элемент может быть значительной лишь при малых аберрациях оптической системы спектрального прибора. При этом и требования к точности изготовления оптических деталей должны быть более высокими, чем в приборах с однократной дисперсией. [c.183]

Светосила спектрографа с вогнутой решеткой, как и всякого другого, определяется освещенностью изображения входной щели. При выводе ( рмулы (1.9) для освещенности монохроматического изображения предполагалось, что диспергирующий элемент находится в параллельном пучке лучей, а аберрации оптической системы отсутствуют. Телесный угол, под которым вогнутая решетка видна с поверхности изображения, равен [c.223]

Однако при повышенных требованиях к линейности шкалы и к инструментальной погрешности анализатора необходимо учитывать аберрации оптической системы. [c.92]

Вполне очевидно, что анастигматизм и хроматическая аберрация оптической системы могут быть улучшены в результате применения фокона. Однако остаются еще проблемы сферической аберрации и проблемы исправления комы (несимметричной аберрации). Поскольку использование конического пучка увеличивает реальную скорость фотографирования всей системы, отпадает необходимость в повышении относительной апертуры системы, что способствует уменьшению сферической аберрации. С другой стороны, при применении конического пучка в сочетании с отражающей оптической системой может быть устранена проблема хроматической аберрации, а в сочетании с концентрической отражающей системой достигается значительное исправление комы по всей ширине поля. [c.142]

Подчеркнем еще раз, что разрешающая сила спектрального прибора тем больше, чем меньше спектральная ширина входной и выходной щелей. Однако при этом одновременно уменьшается и интенсивность излучения, попадающего на фотоприемник, и уменьшается отношение сигнал/шум. Кроме того, даже бесконечно узкая щель не дает бесконечно узкого изображения в фокальной плоскости. Объясняется это дифракцией, аберрацией света на элементах оптической системы монохроматора (щели, призмы и др.). От этих недостатков удается избавиться, облучая исследуемый образец сплошным спектром, длина волны X которого модулируется на своей частоте О) (см. табл. 11.2). [c.222]

Перейдем теперь к сравнению светосилы двух типов спектрографов. Напомним еще раз, что выражение для светосилы по освещенности, которым мы будем пользоваться, выведено в предположении достаточно широких щелей, т. е. таких щелей, при которых аберрациями оптической системы можно пренебречь, а конечную разрешающую силу фотопластинки можно не учитывать. На самом деле искажения изображения вследствие аберраций фокусирующей оптики, дифракции на щели и дифракции на оправах будут примерно одинаковы в рассматриваемых двух типах приборов, и уменьшение освещенности в максимуме вследствие этих причин также будет одинаковым. Поэтому конечный вывод справедлив и тогда, когда оговоренные выше условия не соблюдаются. [c.146]

Реальная разрешающая способность зависит от ширины входной щели, разрешающей способности,приемника излучения, зернистости фотоэмульсии и аберраций оптической системы. Если а — наименьшее расстояние между двумя линиями, различаемыми на фотопластинке, то разрешаемый спектральный интервал будет [c.228]

По этим спектрограммам нетрудно определить дисперсию, пользуясь одним из двух методов. Первый метод применяется в том случае, когда имеется много интерференционных полос. Через спектрограмму, как показано на рис. 79, проводят основную прямую линию, по своему положению соответствующую толстой стороне клинообразного кристалла. Благодаря некоторым неправильностям строения кристалла многие линии могут проходить по всей длине спектра. Одну из этих линий следует выбрать в качестве направляющей для прямой линии, чтобы избежать ошибок, связанных с аберрацией оптической системы. Далее к спектрограмме прикладывают шкалу для волн и отмечают длины волн А , [c.295]

Назначение оптической системы - направлять излучение по нужному пути. Использование отражательных зеркал с наружным покрытием предпочтительнее, чем линз, так как последние имеют хроматическую аберрацию и преломляющая оптическая система должна постоянно перестраиваться с изменением длины волны. [c.19]

Для проекционного метода значение имеет качество всей оптической системы, причем в настоящее время лимитирующими являются не аберрация объектива, строящего изображение, а дифракционные ограничения, определяемые волновой природой света, и явления, связанные с рассеянием света (в том числе и в толще светочувствительного материала), интерференционными эффектами и когерентностью (частичной) света [29]. При этом необходимо учитывать, что объективы, используемые в высококачественных фотолитографических системах, являются дифракционно ограниченными. [c.26]

Изображение, получаемое на выходе оптической системы, относительно изображения объекта имеет различные искажения, называемые аберрациями. Аберрации могут быть геометрическими и хроматическими, обусловленными неодинаковым прохождением света различных длин волн. [c.229]

Хроматические аберрации проявляются при изменении длины волны монохроматического света или при использовании света сложного спектрального состава, например белого. Причина хроматических аберраций — дисперсия света, т. е. зависимость оптических свойств материала (показателя преломления вещества, затухания и др.) элементов оптической системы от длины волны света. В результате хроматических аберраций изображение размывается и в плоскости изображений образуются радужные полоски (рис. 6.2, г). [c.230]

Для уменьшения аберраций ограничивают поле зрения диафрагмами, применяют линзы из тонких и качественных материалов, а объективы делают из многих элементов (линз, зеркал и др.), подбираемых так, чтобы вносимые ими искажения взаимно компенсировались. Для расчета комплексов таких элементов и получаемых изображений в оптических системах сейчас успешно применяют ЭВМ, которые дают возможность рассчитать реальную траекторию распространения лучей через оптическую систему для огромного числа лучей, что позволяет решать оптимизационные задачи, возникающие при создании оптических приборов и анализе качества формируемого ими изображения. [c.230]

При выборе элементов оптической системы большое внимание уделено устранению остаточной аберрации приемной линзы, угловому разрешению установки, равномерной и высокостабильной освещенности диафрагм 4 и 12, ослаблению светового потока, посту-вающего на фотокатод приемника лучистой энергии. [c.66]

Если бы прибор не вносил искажений в спектральное распределение энергии этого идеализированного источника, то на выходе прибора мы получили бы ряд бесконечно узких спектральных линий. В действительности же образованные спектральным прибором линии, даже если они соответствуют монохроматическому излучению, всегда имеют конечную ширину. Это связано со следующими обстоятельствами 1) спектральная линия является изображением входной щели, которая в реальном приборе всегда имеет конечную ширину 2) дифракционные явления в приборе уширяют геометрическое изображение 3) аберрации и дефекты оптической системы приводят к дальнейшему уширению изображения 4) регистрирующее устройство в свою очередь расширяет изображение, даваемое прибором. [c.14]

Фокусировкой называется операция, в результате которой добиваются того, что инструментальный контур имеет наименьшую, характерную для данного прибора, ширину. Для этого приемные элементы прибора (фотослой, выходные щели) должны быть совмещены с поверхностью, на которой оптическая система спектрального прибора образует монохроматические изображения входной щели. Кроме того, отдельные элементы оптики должны располагаться так, чтобы аберрации всей системы были минимальны. Практически это означает, что входная щель должна находиться вблизи фокуса коллиматорного объектива, а в случае прибора с вогнутой решеткой — на круге Роуланда. [c.149]

Отражающая оптика может иметь плоские, сферические либо более сложные поверхности, такие, как тороиды, параболоиды или эллипсоиды (рис. 2.3). Оптические системы с большей апертурой для уменьшения аберрации и потери энергии обычно требуют использования асферической оптики. В частности, зеркало коллиматора - обычно внеосевой параболоид а фо1 усирующее зеркало термоэлемента — эллипсоид. Хотя зеркала такой формы и дают значительно лучшее изображение, чем сферические, они оптически несовершенны даже теоретически, за исключением случая точечного источника. [c.19]

Практическую разрешающую способность (ширина полосы манохроматора /I/) вычисляли по приведенным в работе [8] формулам. А/ определяется главным образом спектральной шириной щелей, а также дифракцией на границах пучка, аберрациями оптической системы и искривлением изображения щели. Спектральная ширина щелей равна [c.218]

Заметим, что на верхнюю границу ширины 62 средней щели не налагается никаких ограничений. Если Ьз = Г1Й1 = 6, то и при отсутствии средней щели разрешаемый интервал длин волн 8Х и поток 2 через выходную щель выражаются теми же формулами (IV. ) и (1У.55), что и при 2 = Ширина Ь не должна быть, однако, слишком большой, чтобы сохранить главное достоинство двойного монохроматора — малое количество рассеянного света. Необходимо лишь, чтобы средняя щель не ограничивала величины потока, который может пройти через выходную щель. При наличии аберраций оптической системы это имеет место, если [c.172]

Спектрограф снабжен механизмом для поворота призм, ксторыГ[ позволяет вывести на середину кассеты любую область спектра от 3600 до 10 ООО А. Лучи, приходящиеся на середину кассеты, направлены вдоль оптической оси камеры и, кроме того, проходят через призменную систему в минимуме отклонения. Оба эти обстоятельства приводят к наименьшим ошибкам (аберрациям) оптической системы спектрографа, поэтому вблизи середины кассеты качество изображения спектральных линий наилучшее. Если, как обычно, возбуждать спектр рассеяния синей линией ртути А,==4358 А, то середина рабочего интервала спектра рассеяния (Av = 700 сж " ) приходится на длину волны около 4500 А. [c.104]

Хрусталик. Хрусталик удерживается на месте радиальными мышцами, стремящимися растянуть его, а также сфинктерной мышцей, расположенной вокруг основания радиальных мышц. Сфинктерная мышца снимает напряжение с хрусталика, представляющего собой полутвердое упругое тело, и позволяет ему вновь вернуться в исходное выпуклое состояние. Для того чтобы видеть близлежащие объекты с достаточно высокой резкостью, сфинктерная мышца при аккомодации глаза должна сократиться, позволяя хрусталику принять естественную выпуклую форму. При рассматривании удаленных объектов сфинктерная мышца при аккомодации глаза расслабляется и позволяет радиальным мышцам сделать поверхность хрусталика почти плоской. С возрастом вещество хрусталика постепенно теряет свою упругость, так что растягивающие радиальные мышцы на него не действуют. Так наступает время, когда нам для работы необходимы очки. Кроме того, с возрастом хрусталик желтеет, а иногда и столь сильно изменяется, что совершенно теряет свою прозрачность — наступает катаракта. Ее появление может быть вызвано и продолжительным облучением инфракрасными излучениями при работе у нагревательных или иных печей. По мере того как хрусталик мутнеет, все предметы в поле зрения воспринимаются как сквозь туман, и так до тех пор, пока глаз не перестает различать какие бы то ни было детали, а опознает предметы лишь по их цвету. Хирургическое удаление хрусталика возвращает возможность различения деталей, но для фокусировки изображения на сетчатке в этом случае требуются очень сильные очки илп контактные линзы. При этом, конечно, теряется аккомодация зрения. Как уже упоминалось, для оптической системы хрусталика глаза характерны два дефекта, известные под названием сферической и хроматической аберраций. Вследствие хроматической аберрации синие и фиолетовые лучи фокусируются в точке, расположенной ближе к хрусталику, чем точки, где собираются в фокус зеленые, желтые и красные лучи. [c.18]

Реальные оптические системы СВИД обладают остаточными аберрациями, что приводит к уширению ин-дикатрисьг отражения, которое связано с размером функции рассеяния. Обычно размер функции рассеяния не превышает размера а одного пиксела ПЗС-матрицы. В этом случае максимальный угловой размер индикатрисы, обусловленной аберрациями, составит [c.647]

Ионно-оптическая система отечественного масс-спектрометра с двойной фокусировкой МС 3301 [47] построена по типу схем Хин-тербергера — Кенига. Эта система обеспечивает полную коррекцию аберраций второго порядка, обусловленных горизонтальной расходимостью и разбросом ионов по энергиям (рис. 11). На этом приборе достигается разрешение 20 тыс. а. е. м. на уровне 5% пиков равной интенсивности. [c.30]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология