Файл: Мюллер Г. Специальные методы анализа стабильных изотопов.pdf

имеют совпадающие волновые числа, на регистрограмме наб­ людается 6 компонент сврехтонкой структуры.

Как следует из верхнего рисунка, контуры отдельных ком­ понент в основном обусловлены аппаратурной функцией про­ стого интерферометра. Вследствие низкой контрастности интен­ сивность интерференционной картины между компонентами имеет заметную величину. Применение двойного интерферо­ метра (нижняя регистрограмма) позволяет при тех же усло­ виях возбуждения спектров получить интерференционную кар­ тину совершенно иного вида. Ширина линий в этом случае определяется уже в основном эффектом Доплера, а аппара­ турная ширина составляет всего ~4% общей ширины линий. Благодаря более высокой разрешающей силе установки и кон­ трастности интерференционной картины на регистрограмме от­ четливо наблюдаются пики изотопа 187Re (на регистрограмме отмечены звездочками), которые совершенно не видны в первом случае.

ной картины, поскольку зеркала с металлическими покрытиями обладают заметным поглощением. К настоящему моменту до­ стигнут существенный прогресс в технике изготовления зеркал со сложными диэлектрическими покрытиями, которые обладают исключительно малым коэффициентом поглощения. Так, в ра­

го цинка и криолита). В работе [36] сообщается об изготовле­ нии тринадцатислойных зеркал (комбинации слоев сернистого цинка и фтористого магния), обладающих максимальным коэф­

фициента отражения зеркал и соотношения между толщинами промежуточных колец. При исследованиях изотопической и сверхтонкой структуры спектральных линий этот факт действи­ тельно усложняет расшифровку полученной регистрограммы. Для изотопного анализа это явление не имеет большого значе­ ния, поскольку, как правило, анализ проводится по линиям, структура которых заранее известна.

Значительные трудности при работе со сложным интерферо­ метром возникают при его юстировке, так как последняя долж­ на обеспечивать не только взаимную параллельность рабочих поверхностей каждого из интерферометров, но и параллель­

317

ность пластин разных интерферометров между собой. Однако эти трудности вполне преодолимы, особенно в связи с появле­ нием лазеров для настройки оптических приборов, и вполне окупаются теми выгодами, которые дает такой прибор.

Принципиально возможно осуществление сложного интер­ ферометра и с произвольным соотношением толщин. Такой спо­ соб установки мультиплекса, основанный на скрещивании ин­

персии второго интерферометра перпендикулярно направлению дисперсии первого. Преимущество, такой установки кроме про­ извольного соотношения толщин состоит еще и в том, что от­ падает необходимость в тонкой регулировке осей интерферо­ метров. Кроме того, поскольку юстировка мультиплекса остается примерно одинаковой для всех линий спектра, то дан­ ная схема может одновременно работать как в видимой, так и в ультрафиолетовой области спектра. Существенный недостаток сложного интерферометра, установленного по схеме скрещивания, — уменьшение светосилы, и поэтому такой способ может применяться только в редких случаях, когда исследуемые ли­ нии имеют достаточную яркость.

Интересной разновидностью мультиплекса является установ­ ка интерферометра по автоколлимационной схеме. Впервые такая установка была предложена Дюфуром [38], но она преду­ сматривала фотографическую регистрацию спектров и не поз­

новка интерферометра в сочетании с фотоэлектрической реги­ страцией спектров. Установка применялась для изотопного» анализа свинца. Благодаря увеличению контрастности схемы в, Ю раз по сравнению с обычной схемой было достигнуто хоро­

шее разрешение компоненты линии, принадлежащей изото­ пу 204РЬ.

Приведенные данные о возможности увеличения контраст­ ности интерференционных картин и повышения разрешающей силы спектро-аналитических установок свидетельствуют о том, что предел разрешения спектральных приборов высо’кой разре­ шающей силы уже в настоящее время может быть снижен до уровня, когда общая ширина линий определяется не аппаратур­ ными факторами, а свойствами применяемых источников света. Однако эти возможности, за исключением последнего примера, не получили пока еще распространения в практике изотопного анализа, хотя их перспективность очевидна. Разумеется, любое»

318

усложнение спектро-аналитической установки должно дикто­ ваться насущной необходимостью, и если решение конкретной, задачи возможно и с простым интерферометром Фабри— Перо, следует отдать предпочтение последнему.

12.4. Учет взаимного наложения изотопических компонент

Одним из замечательных свойств интерферометра Фабри — Перо помимо высокой разрешающей способности и большой светосилы является симметричный вид аппаратурного контура,, распределение интенсивности в котором для идеального интер­ ферометра и монохроматического излучения передается форму­ лой Эйри. При высоких значениях R (~90% ) эта формула с хорошим приближением может быть записана в виде

СО

Если теперь возьмем вместо монохроматического света излу­ чение, имеющее конечную спектральную ширину, то наложе­ ние порядков в интерференционной картине увеличится. Однако' при хорошем разрешении порядков, т. е. интенсивность в цен­

Согласно оценкам, сделанным в работе [32], если интенсивность в центре между порядками / Мии не больше 8% /о, то наложение

крыльев соседних порядков на максимум рассматриваемой

линии определяется суммарным действием нескольких факто­ ров уширения. Основными из них являются тепловое движение излучающих атомов в источнике света (эффект Доплера), де­ фекты пластин интерферометра и конечное значение коэффици­

ренца. Результирующий контур представляет собой, таким образом, свертку этих распределений. Обозначим эти функции G(v) и L(v). Интеграл свертки

319

получил название интеграла Фойхта, который впервые предло­ жил его для описания формы спектральных линий [40]. Функ­ ции G(v) и L(v) согласно определению имеют вид:

6ѵ/— половина гауссовской и лоренцевской полуширины линии.

контур все равно остается фойхтовским и по-прежнему может

Это свойство интеграла Фойхта позволяет проанализировать форму зарегистрированного контура при одновременном дейст­ вии нескольких факторов уширения линии.

Для нахождения вклада лоренцевского и гауссовского уширений в общую ширину линии необходимо вычислить интеграл (12.9). Его решение с помощью степенных рядов Фурье в чет­ вертом приближении дано в работах [41]. Полученные формулы имеют вид:

(0ѵШбЛ/бѵ0)2* 1 + 1,0651 (6vi/övG) -j- 0,51012 (бѵі/бѵо)2 +

компонент безразлично, какими факторами обусловлены гаус­ совская и лоренцевская части линии. Необходимо лишь знать отношение их полуширин, на основании которого можно найти интенсивность контура в заданной точке с помощью табличных значений интеграла (12.9). В практическом отношении для этой цели удобна таблица, составленная Дэвисом и Войханом [42] (табл. 12.1). Помимо того, что данные таблицы позволяют бы-

.320