Астигматизм. Компенсация астигматизма.

Свернуть меню
 


 

Астигматизм.

Компенсация астигматизма.

 

   

Зеркальные объективы, применяемые в спектральных приборах, не имеют оси симметрии и обладают помимо аберраций, свойственных обычным центрированным системам, еще и астигматизмом.

Астигматизм это аберрация внеосевых пучков, при которой точки фокуса для меридиональной и сагиттальной плоскостей не совпадают. По мере увеличения относительного отверстия астигматизм увеличивается.

При различных положениях плоскости наблюдения изображение точки принимает различный вид. По мере движения от оптической поверхности сначала эллипс уменьшается, в точке меридионального фокуса вырождается в линию (перпендикулярную меридиональной плоскости), при дальнейшем движении преобразуется в эллипс, дальше в круг, эллипс, в точке сагиттального фокуса в линию(перпендикулярную сагиттальной плоскости), затем эллипс опять увеличивается.
В спектральных приборах без компенсации астигматизма плоскость выходной щели и фотоприемника располагается в плоскости меридионального фокуса. При этом обеспечивается высокое спектральное разрешение, но точечный источник света на входной щели преобразуется в монохроматические вертикальные линии в фокальной плоскости прибора.

Во всех спектрографах “SOL instruments” астигматизм скорректирован за счет использования асферической оптики. Приборы с компенсацией астигматизма принято называть монохроматорами или спектрографами (imaging spectrograph).

Если на входную щель такого спектрографа подать разнесенное по высоте щели излучение от нескольких точечных источников, то в фокальной плоскости сформируются разнесенные по высоте спектры. Это позволяет использовать приборы с компенсацией астигматизма в многоканальной спектроскопии (Multi-track / multi-channel spectroscopy), когда полученные в фокальной плоскости разнесенные по высоте спектры одновременно регистрируются матричным фотоприемником.

Использование оптической схемы с компенсацией астигматизма позволяет также минимизировать потери света в случае, если приемник излучения имеет малые размеры. Это характерно для ИК-приемников, размеры фотоприёмных площадок которых, как правило, очень малы вследствие необходимости снижения шумов.

При компенсации астигматизма появляется дополнительное вертикальное увеличение прибора, которое необходимо учитывать при выборе световода и системы регистрации.

Рассмотрим несколько примеров регистрации сигнала при помощи ПЗС детектора на приборах с компенсацией астигматизма.

 

 

Рис.1. Проявление астигматизма при исп.вогнутого внеосевого зеркала

Рис.1. Проявление астигматизма при использовании вогнутого внеосевого зеркала.  

 

 

Рис.2.Спектральное изображен.оптического волокна

Рис.2.Спектральное изображение оптического волокна диаметром 200 мкм в фокальной плоскости монохроматора-спектрогарфа MS7504 (без компенсации астигматизма). Ширина входной щели: 25 мкм. 

Пример 1.

Изображения, полученные на монохроматоре-спектрографе MS7504i

 

Для ввода излучения в спектральный прибор использовался многоволоконный световод с диаметром волокон 200 мкм, и расстоянием между сердцевинами волокон – 50 мкм.

 

Увеличенный фрагмент изображения.

Увеличенный фрагмент изображения.

 

Изображение, полученные на монохроматоре-спектографе MS7504i (дифракционная решетка 1800 штр/мм, источник излучения - ртутно-гелиевая лампа, размер пикселя ПЗС камеры 24х24 мкм).

SOL instruments: спектрометр, рамановский микроскоп, эмиссионный спектрометр. s kompensaciej ru


Пример 2.

Спектральное изображение пинхола 20х20 μм

 

Cпектр строки, на которую попадает изображение пинхола.

Пример 3.

 

Спектральное изображение пинхола 20х20 μм полученное
с помощью многоканального детектора с размером пикселя 24 мкм.

 Cпектр строки, на которую попадает изображение пинхола.

Верхняя часть рисунка: спектральное изображение восьми оптических волокон, полученное на приборе MS3504i с помощью многоканального детектора (1024х122 пикселей, размер пикселя 24 мкм); решётка 1200 штр/мм, ширина входной щели 15 μм.)

Нижняя часть рисунка: спектр строки, выделенной горизонтальным маркером (зеленая линия) на верхнем рисунке.

 

Назад к списку статей