Требования к точности изготовления зеркал
Наличие дефектов (местных неровностей) поверхности зеркал приводит прежде всего к снижению разрешающей силы интерферометра и дополнительному увеличению аппаратурной ширины спектральной линии. Для оценки этого эффекта мож но представить себе такой интерферометр состоящим из множе ства элементарных интерферометров с набором толщин проме
жутков в пределах t ± M . Ңз |
основного уравнения интерферо |
метра для нормального падения лучей имеем |
|
Kh = |
2t; |
I |
(12.3) |
dK = |
(2 /Х) dt, \ |
|
где К — порядок интерференции. Необходимо, |
чтобы уширение |
линий, создаваемое локальными дефектами зеркал, было мень
ше аппаратурной ширины линии для идеального |
интерферо |
метра. определяемой формулой |
|
|
|
|
ДАл/, = (1 — R)№ Y~R- |
|
|
(12-4) |
Таким образом, получаем неравенство |
|
|
|
Д^< Ц 1 — Я)/2 я VR, |
|
|
(12.5) |
из которого можно оценить допустимые высоты |
дефектов по |
верхности в зависимости от коэффициента отражения |
зеркал. |
По-видимому, не будет большой |
ошибкой считать, |
что при |
существующем техническом уровне |
изготовления |
зеркал |
воз |
можно получение их поверхностей с дефектами не выше |
1 0 0 Â. |
Имеющиеся в литературе сообщения о зеркалах |
с размерами |
дефектов по глубине 10 Â [29, 30] скорее всего относятся к чис лу рекордных достижений, и потому такие зеркала пока прак
тически недоступны для широкого использования.
Считая, что" зеркала имеют размеры дефектов порядка. 100 А, можно определить оптимальный коэффициент отражения зеркал интерферометра Rout, при котором полуширина линии Дѵя, обусловленная конечным значением коэффициента отраже ния,’ равна ее полуширине Дѵд, вызываемой дефектами зеркал. Увеличение R свыше Яопт, хотя и позволяет несколько повысить разрешающую силу спектрального прибора, одновременно при водит к резкому снижению яркости интерференционной кар
тины.
Характер уширения, обусловленного дефектами пластин, за висит от распределения неровностей по высоте. Чаще всего можно принять, что размеры таких неоднородностей распреде лены по случайному закону, т. е. описываются функцией Гаус са [31, 32], полуширина которой
Д ѵ / = Ä 7/2 а , |
( 12.6) |
где At — средняя высота |
неровности. Предполагается, |
что в |
макромасштабе зеркала |
интерферометра |
представляют |
собой |
идеально плоские поверхности. |
|
|
С другой стороны, уширение линий, |
обусловленное |
конеч |
ным значением коэффициента отражения, описывается диспер сионной кривой с полушириной
расчетная; значки — экспериментальные данные, вертикальны ми отрезками обозначены значения коэффициентов поглощения много слойных диэлектрических зеркал по данным работы [33], числа озна чают количество нанесенных слоев; нижняя точка -- значение коэффи циента отражения; верхняя — коэффициента пропускания зеркала.
На рис. 12.2 приведена расчетная зависимость оптимального коэффициента отражения зеркал при средней высоте неровно стей 100 А (сплошная кривая). В работе [33] эти данные полу чены в результате обследования более чем 200 зеркал.
Юстировка зеркал на параллельность
Взаимная непараллельность зеркал точно так же, как и де фекты поверхности, приводит к дополнительному уширению линий. Поэтому параллельность зеркал должнаустанавли ваться с максимально возможной точностью.
На практике обычно юстировка интерферометра со средней толщиной промежуточных колец _(2—30 мм) производится по визуальному наблюдению полос равного наклона [27]. С этой
целью из свечения разряда, дающего спектр с небольшим чис лом узких линий, выделяют одну линию в видимой области и рассматривают ее интерференционную картину в прошедшем свете. Если пластины не параллельны, например, в горизонталь ном направлении, то при перемещении глаза вдоль пластины система колец стягивается к центру или выходит из него. В первом случае расстояние между пластинами уменьшается в направлении движения глаза и наоборот. Увеличивая или уменьшая с помощью юстировочных пружин давление пласти ны на распорное кольцо интерферометра, добиваются непод вижности колец при движении глаза в двух взаимно перпенди кулярных направлениях, после чего интерферометр считается
отъюстированным.
Такой способ юстировки, несмотря на свою простоту, обес печивает довольно высокую взаимную параллельность пластин. Изменение толщины интерферометра на одну сотую длины вол ны сопровождается уже заметным изменением интенсивности света в центре и может быть обнаружено глазом. Непарал лельность пластин составляет при этом всего 0,2". Благоприят ным при юстировке интерферометра по описанному способу яв ляется и тот факт, что чувствительность глаза к изменению диаметра кольца тем выше, чем меньше его ширина. Поэтому пластины с высоким коэффициентом отражения, когда требова ния к установке пластин на параллельность повышаются, могут быть отъюстированы с большей точностью.
Таким образом, потери разрешающей силы, обусловленные неточностями юстировки, могут быть снижены до меньшей ве личины, чем уширение из-за локальных дефектов поверхности. Кроме того, роль этого фактора может быть уменьшена диа фрагмированием пучка, падающего на интерферометр.
Влияние конечных размеров пластин на разрешающую силу интерферометра становится заметным лишь при работе с тол стыми распорными кольцами (^>5 см). Такие кольца сравни тельно редко используются в практике изотопного спектраль ного анализа. Диафрагмирование входного пучка и в этом слу чае позволяет уменьшить роль снижения интенсивности интер
ферирующих лучей. |
регистрации |
спектров |
возникает |
При фотоэлектрической |
еще один источник аппаратурного уширения линий, |
связанный |
с конечной шириной диафрагмы, через |
которую сканируются |
интерференционные кольца. |
Функция пропускания диафрагмы, |
выделяющей центральное пятно, имеет |
прямоугольный вид и |
легко может быть исследована графически. Так, в работе [32] найдено, что если спектральная ширина диафрагмы меньше 1/3 полуширины регистрируемого контура, то ее действие сво дится в основном к занижению интенсивности линии в макси муме по сравнению с истинной. Форма и ширина линии при этом изменяются незначительно.
К о н т р а с т н о с т ь и н т е р ф е р е н ц и о н н о й к а р т и н ы
При решении ряда задач изотопного анализа необходима аппаратура, обладающая высокой контрастностью. Радикаль ный способ увеличения ее был предложен Герке и Байером [34] еще в 1906 г. Он заключается в последовательном пропу скании света через несколько интерферометров (обычно не бо-
Рис. 12.3. |
Регистрограммы |
сверхтонкой структуры линии Rel |
4889 А |
с простым |
(а) и двойным |
(б) интерферометром Фабри — Перо |
(t2lt\ = |
лее двух). Тогда общая контрастность спектральной установки
определяется |
произведением контрастностей отдельных интер |
ферометров. |
Подробное описание |
сложного |
интерферометра |
или «мультиплекса» имеется в работе [26]. |
|
Об эффективности применения |
сложных |
интерферометров |
для повышения контрастности и разрешающей силы можно су дить из рис. 12.3, на котором приведены регистрограммы линии рения Rel 4889 А (переход 5d56s6p28R7/2—5d56s2a65 S/2) для об разца с содержанием 3,3 ат. % 187Re. Спектры возбуждали в разрядной трубке с полым катодом, охлаждаемым жидким азотом (Г=180°К ). Верхняя регистрограмма получена с про
|
|
|
|
стым |
интерферометром (Лѵ= 2,674 см-1), |
а нижняя — со слож |
ным |
(Лѵі = 2,674 см-1, Дѵг= 0,І78 см -1). Вследствие того что оба |
изотопа рения имеют ядерный |
спин / = 5/2, а переход, соответ |
ствующий^ данной линии, характеризуется |
большими значения |
ми У (У 1 — 5/2, / 2 = 7/2), структура линии |
имеет флагообразный |
вид |
(всего 15 компонент). |
Так как некоторые компоненты |
