Типы спектрографов в спектрометрах

Спектральный анализ, исследование спектрального состава электромагнитных излучений по длинам волн, определение спект­ральных характеристик излучателей и объектов, которые взаимодействовали с излучением, проводятся при помощи спектральных приборов. Классифицировать приборы для анализов спектров можно несколькими основными способами.

Классификация

По типу оптических схем:
  1. Обычные устройства, имеющие оформленные отдельно коллиматорную и камерную трубы
  2. Автоколлимационные приборы, где конструктивно соединены коллиматор и камера
По принципу диспергирования:
  1. Призменные
  2. С дифракционными решетками
  3. Интерференционные
По способу регистрации спектра:
  1. Визуальные (спектроскопы)
  2. Фотографические (спектрографы)
  3. Фотоэлектрические (монохроматоры и полихроматоры)
По назначению:
  1. Монохроматоры – простые и двойные, выделяющие узкую спектральную область или спектральную линию
  2. Полихроматоры, выделяющие одновременно несколько узких областей спектра или несколько спектральных линий
  3. Спектрографы и спектроскопы, позволяющие получать или наблюдать одновременно широкие области спектра
  4. Спектрометры – приборы, сканирующие спектры при помощи фотоэлектрического или теплового приемника и регистрирующего устройства

Конструктивные особенности

В качестве диспергирующих элементов в спектральных приборах используются призменные системы, дифракционные решетки или интерференционные системы. Из спектральных призм чаще всего используются стеклянная равнобедренная призма, кварцевая призма Корню, призмы постоянного угла отклонения (призма Аббе, призма Водсворта), автоколлимационная призма Литрова, сложная призма прямого зрения Амичи.

Дифракционные решетки используются двух видов: плоские и вогнутые. Плоские решетки, используемые в видимом и ультрафиолетовом диапазонах спектра, имеют 2400, 1200, 600, 300, 200 штрихов на 1 мм. В качестве интерференционных систем используются интерферометр Майкельсона и эталон Фабри и Перо. Спектрограф в спектрометре состоит из следующих конструктивных узлов:

  1. Механизм щели
  2. Узел крепления призмы или решетки с необходимыми перемещениями и юстировочными движениями
  3. Кассетная часть

Комплекс спектрального оборудования

Для проведения любого спектроскопического исследования в распоряжении спектроскописта должен быть некоторый комплекс приборов.

Этот комплекс выглядит следующим образом:

  1. Генератор возбуждения спектра (наиболее распространенными источниками света являются дуговой разряд постоянного или переменного тока, искровой разряд, импульсный разряд)
  2. Спектральный прибор
  3. Приемник энергии излучения
  4. Глаз
  5. Фотопластинка
  6. Фотоэлектрический приемник
  7. Усилитель
  8. Микрофотометр – устройство для измерения плотности почернения
  9. Спектропроектор – устройство для рассматривания спектрограмм и идентификации спектральных линий
  10. Измерительный микроскоп или компаратор для измерения длин волн
  11. Регистрирующее записывающее устройство
  12. Автоматическое отсчетное устройство
Типы спектрографов зависят от конструкции прибора. В основном их разделяют на дифракционные и призменные в зависимости от типа диспергирующей системы. Рассмотрим основные типы.

ИСП-28 и ИСП-22

Спектрографы ИСП-28 и ИСП-22 с кварцевой оптикой предназначены для работы в ультрафиолетовой и видимой областях спектра. Основные характеристики приборов и их оптические схемы одинаковы за некоторыми небольшими исключениями. Оба спектрографа комплектуются призмой Корню с преломляющим углом 60°.

Рабочий диапазон спектра составляет 170 - 600 нм при его длине в 220 мм. Линейное увеличение спектрографов меняется от 1,2х до 1,5хИСП-28 выполнен на литом основании, где крепятся все основные узлы прибора: зеркальный объектив, объектив камеры и кассетная часть.

В отличие от ИСП-22 корпус устройства легко снимается, он состоит из отдельных секций. Кассета крепится на рамке кассетной коробки с помощью клиновых зажимов. Можно управлять движением кассеты и со стороны щелевого механизма с помощью маховчика. Время экспозии в спектрографе ИСП-28 может регулироваться затвором, находящимся за щелью.

ИСП-30

Кварцевый ИСП-30 предназначен для количественного и качественного спектрального эмиссионного анализа и для других и спектроскопических исследований. Он является некоторой модификацией прибора ИСП-28. ИСП-30 снабжен реле времени, с помощью которого имеется возможность автоматически выдерживать время обжига и время экспозиции. Щель для фокусировки может перемещаться. На основании устройства под кассетной частью укреплен электродвигатель.
  • Рабочий диапазон: 200 – 600 нм.
  • Длина спектра: 220 мм.
  • Фокусное расстояние объектива коллиматора: 703 мм
  • Диаметр объектива коллиматора: 40 мм
  • Преломляющий угол призмы: 600
  • Фокусное расстояние объектива камеры при 257 нм – 830 мм.

ИСП-51

Трехпризменный стеклянный спектрограф ИСП-51 работает в видимой области спектра и имеет две камеры с фокусными расстояниями 120 и 270 мм. Прибор предназначен для эмиссионного спектрального анализа, комбинационного анализа, анализа по спектрам поглощения и для других спектроскопических исследований.

Трехпризменная система обеспечивает при любом положении ее составляющих прохождение вдоль оси прибора луча любой длины волны в минимуме отклонения. Это достигается согласованным поворотом каждой из трех призм. Конструкция спектрографа разборная. Могут быть легко отделены: призменная часть, коллиматорная трубка и камерная труба.

  • Преломляющие углы призм: 600
  • Материал призм: ТФ-1
  • Рабочий диапазон спектра: 360 - 800 нм

ДФС-8 и ДФС-13

Другим типом спектрографов является ДФС-8 с плоской дифракционной решеткой предназначен для фотографирования спектра участками по 100 нм на пластинке 13-18 см в диапазоне спектра 200-1000 нм. Прибор выпускается в двух вариантах: с решеткой 600 и 1200 штрихов на мм. Прибор построен по автоколлимационному принципу. Для привидения разных участков спектра в центр пластинки решетка поворачивается вокруг вертикальной оси.

Осветительная система – трехлинзовая. Углы поворота решетки меняются от 6 до 370. Дифракционный регистратор спектра ДФС-13 – прибор большой дисперсии. Он дает возможность работать со сложными спектрами. Прибор построен по автоколлимационной вертикальной-симметричной схеме: лучи, идущие от щели, проходят на зеркало над решеткой, а лучи, возвращающиеся от решетки на зеркало, идут под решеткой. Возможен спектральный анализ в области от 200 до 1000 нм.

СТЭ-1 и ДФС-29

СТЭ-1 предназначается для спектроскопических работ, требующих большой дисперсии в широком диапазоне длин волн. Он дает возможность получить широкую область спектра за одну экспозицию. В оптической схеме СТЭ-1 использованы два диспергирующих элемента – дифракционная решетка и призма, дисперсии которых взаимно перпендикулярны. Это дает возможность работать в разных порядках дифракционного спектра без переналожения порядков.

К вакуумным спектрографам относится ДФС-29, который предназначается для получения и регистрации атомных и молекулярных спектров различных элементов в области 50 - 4000 нм. Прибор построен по схеме нормального падения лучей на дифракционную решетку. Спектр фотографируется участками по 150 нм.

Наша продукция