Выбор конденсора

Свернуть меню
 


 

При работе со спектральными приборами часто возникает необходимость использования дополнительных оптических узлов для оптимизации измерительной схемы: сбора и фокусировки излучения, согласования апертур и т.д. Для решения этих задач применяются конденсоры. В зависимости от поставленной задачи и условий работы можно выделить три общих случая:

  • Введение излучения во входную щель спектрального прибора, если источником является торец световода. В этом случае конденсор необходим для согласования апертуры световода с апертурой спектрального прибора. Для решения этой задачи мы предлагаем линейку конденсоров для согласования апертур (F-matcher).

 

  • Излучение заводится в спектральный прибор непосредственно от источника (например лампы). При этом нужно собрать излучение и без потерь завести его в спектральный прибор. Эту задачу успешно решают конденсоры из линейки устройств переноса изображения Предемет-Входная щель.

 

  • На выходе из спектрального прибора излучение необходимо собрать и без потерь перенести на фотоприемник. В зависимости от типа и размера фотоприемника можно выбрать подходящий конденсор из линейки устройств переноса изображения Выходная щель – Фотоприемник.

 

 

   
Линейка конденсоров для согласования апертур (F-matcher)

Конденсоры служат для согласования рабочих апертур при формировании изображения. Используемые со световодом, наши конденсоры изменяют выходную апертуру пучка, выходящего из световода, согласуя её со входной апертурой спектрального прибора.

Применение конденсора F-matcher позволяет:

  • Согласовывать апертуры световодов с апертурами спектральных проиборов.
  • Обеспечивать хорошее качество изображения по высоте щели наших спектральных приборов.
  • Уменьшать рассеянный свет. 

 

 

   

Описание и принцип работы   

Излучение, выходящее из световода,  распространяется в пределах телесного угла, определяемого числовой апертурой волокна. Поэтому без специальных устройств это затрудняет эффективный ввод излучения в спектральный прибор: происходит потеря части излучения (снижается эффективность), а внутри спектрографа или монохроматора оказывается много рассеянного света.

На рис.1 и рис.2 представлены два способа введения излучения из световода в спектральный прибор. В первом случае (рис.1) демонстрируется способ введения излучения во входную щель монохроматора или спектрографа непосредственно из световода. Из рисунка видны все недостатки такого способа, которые устранены в случае использования специального устройства согласования апертур (рис.2). Благодаря такому устройству выходная апертура световода согласована со входной апертурой спектрального прибора. При этом появляется возможность избежать значительного рассеянного света внутри прибора и эффективно использовать всё излучение, выходящее из световода.

В случае, когда свет из оптического волокна направляется непосредственно в спектральный прибор, часть энергии теряется, если угол, под которым излучение выходит из световода больше угла, под которым это излучение  входит в монохроматор,  и/или  если размер волокна больше размера щели. Эти потери можно оценить с помощью коэффициента потерь (Кп):

где
(F1/#) -  фокальное число световода,

(F2/#)- фокальное число спектрального прибора,

V - коэффициент виньетирования, который равен 1 только в случае, если размер световода меньше размеров входной щели спектрального прибора; иначе V < 1.

Таким образом чем больше коэффициент потерь, тем меньше энергии теряется при вводе излучения. В случае применения нашего конденсора, согласующего выходную апертуру световода с входной  апертурой спектрального прибора, отношение и коэффициент потерь (Кп) зависит только от коэффициента виньетирования V . Следует помнить, что поскольку конденсор имеет линейное увеличение β крат, то размер изображения световода на входной щели спектрального прибора будет соответственно иувеличен в β раз. Виньетирование же будет отсутствовать (V = 1), только когда размер изображения световода будет меньше размеров входной щели спектрального прибора. Конденсор также можно использовать на выходе спектрального прибора для ввода излучения в световод. В этом случае размер изображения выходной щели уменьшится соответственно в β раз.

 

 

 

Рис.1 Ввод излучения в спектральный прибор непосредственно из световода.

Рис.1 Ввод излучения в спектральный прибор непосредственно из световода.

Рис.2 Ввод излучения из световода в спектральный прибор с помощью устройства апертур.

Рис.2 Ввод излучения из световода в спектральный прибор с помощью устройства апертур.

Если световод представляет собой набор жил (например, жила с 5-ю волокнами диаметром 200мкм каждое, расположенных на расстоянии 400 мкм друг от друга - как показано на рис.3), то на входную щель спектрального прибора придет изображение торца световода. Качество данного изображения напрямую зависит от качества изображающей системы – конденсора.

Наличие в конструкции конденсоров F-matcher сменных диафрагм позволяет свести к минимуму попадание рассеянного света в спектральный прибор. Также предусмотрена возможность установки 6-ти либо 8-мипозиционного фильтрового колеса со сменными светофильтрами. На все конденсоры линейки F-matcher при работе со световодами могут устанавливаться держатели световода, которые позволяют проводить точное позиционирование торца световода по трем взаимно перпендикулярным направлениям, включая направление вдоль оптической оси.

Задние отрезки конденсоров F-matcher могуть изменяться в соответсвии с предпочтительным рабочим спектральным диапазоном.

В таблице 1 приведены основные характеристики линейки конденсоров F-matcher. Среди них есть как универсальные средства для согласования апертур, так и инструменты, специально разработанные для работы в определенных условиях.

Наши специалисты проконсультируют Вас по любым вопросам и исходя из Ваших задач и условий работы Вашей системы  подберут конденсор из нашей линейки F-matcher либо предложат новую конструкцию, оптимизированную специально под ваши требования.

 

 

Рис.3 а). Использование простого двухлинзового конденсора

Рис.3 а). Использование простого двухлинзового конденсора

Рис.3 б). Использование конденсора линейки F-matcher 

Рис.3 б). Использование конденсора линейки F-matcher

Для разных спектральных приборов и световодов мы предлагаем несколько моделей конденсоров F-matcher.

 

Линейка устройств переноса изображения Предмет-Входная щель.

При работе со спектральными приборами зачастую излучение во входную щель заводится непосредственно от источника излучения (например, ртутной лампы). При этом возможны два варианта:

  • Источник излучения (лампа) находится на значительном расстоянии от входной щели спектрального прибора. В этом случае для более эффективной работы и  во избежание потерь излучения применяют конденсоры для ввода излучения, рассчитаные на работу с бесконечностью. Схематически этот тип конденсоров представлен на рис.4.

 

  • Источник излучения удален от входной щели спектрального прибора незначительно. При этом целесообразно использовать конденсоры, предназначенные для работы с источником на конечном расстоянии. Это позволяет вводить излучение в спектральный прибор без потерь. Общий вид данного типа конденсоров представлен на рис.5.

 

 

 

 

 

Рис.4

Рис.4

Рис.5

Рис.5

Линейка устройств переноса изображения Выходная щель – Фотоприемник.

На выходе спектрального прибора часто возникает задача сбора излучения и переноса его без потерь на приемную площадку фотоприемника. В зависимости от рабочих условий (размера приемной площадки фотоприемника, рабочего спектрального диапазона, высоты выходной щели спектрального прибора) можно выбрать наиболее подходящий конденсор для фокусировки на детектор.