Описание и конфигурация спектрографа NP250-2

Спектрограф NP250-2 производства СОЛ инструментс – это автоматизированный двухканальный прибор с относительным отверстием 1/4.2 и фокусным расстоянием 270 мм.

Каждый из каналов является спектрографом изображения с относительным отверстием 1/6.1, выполненным по модифицированной схеме Хилла. Используемая схема, включающая параболические зеркала, позволяет получить спектральные линии высокого качества и обеспечивает высокое пространственное и спектральное разрешение.

Освещение входной щели может быть реализовано как напрямую, так и с помощью световода. Максимальная рабочая высота входной щели составляет 4 мм. При освещении напрямую на входную щель требуется установить диафрагму с регулировкой высоты освещения щели не более 4 мм. При использовании световода, кроме требования согласования апертур световода и прибора, есть еще одно требование: суммарный размер волокон световода вдоль щели не должен превышать 4 мм.

Спектральное изображение входной щели формируется одновременно в двух каналах и в фокальной плоскости NP250-2 наблюдаются два спектра, разнесенных по высоте. Расстояние между центрами двух спектров равно 4.8 мм. Высота каждого спектра в его центральной части равна высоте входной щели из-за отсутствия аберраций и вертикального увеличения равного единице. Максимальная высота спектров каждого из каналов при максимальной высоте щели равна 4 мм. Таким образом, для регистрации спектров максимальной высоты с учетом расстояния между центрами спектров требуется матричный детектор высотой не менее 8.8 мм.

В NP250-2 имеется два выходных порта. Переключение портов осуществляется с помощью автоматизированных выходных зеркал, установленных в каждом канале. Использование выходных зеркал в каждом из каналов позволяет не только направить спектры обоих каналов на один из выходных портов, но и распределить спектры каждого из каналов на отдельный порт. В первом случае регистрация спектров двух каналов производится одновременно одним матричным детектором. Во втором – возможна установка двух линейных детекторов на различные спектральные диапазоны, что в определенных областях спектра является единственно возможным вариантом ввиду спектрального ограничения применимости матричных детекторов.

Наличие в NP250-2 двух спектрально независимых каналов, каждый из которых является спектрографом изображения, расширяет пользовательские возможности и даёт следующие преимущества:

1. Регистрация расширенного спектра, практически удвоенного спектрального диапазона. Спектральные диапазоны каналов выбираются таким образом, чтобы длинноволновая граница одного канала являлась коротковолновой границей другого. При этом применяются дифракционные решетки с одинаковой плотностью штрихов.
2. Одновременная регистрация одной и той же спектральной линии с разным спектральным разрешением. Дифракционные решетки выбираются с разной, обычно, сильно отличающейся плотностью штрихов. В одном канале измеряется спектр, захватывающий широкий спектральный диапазон, так называемый обзорный спектр. В обзорном спектре выбирается спектральная линия, и ее длина волны устанавливается в другом канале, позволяющим регистрировать небольшой участок спектра, но с высоким разрешением. Таким образом, можно последовательно детализировать все интересующие спектральные области обзорного спектра, наблюдая их в высокоразрешающем канале.
3. Одновременная регистрация двух спектральных диапазонов, сильно разнесенных по длинам волн. В данном случае возможно использование дифракционных решеток как с одинаковой плотностью штрихов, так и разной, в зависимости от требуемой задачи.

Благодаря использованию параболических зеркал, при вертикальном увеличении, равном 1, NP250-2 идеально подходит для многоканальной спектроскопии. С помощью многоканального световода излучение от нескольких источников света поступает на входную щель прибора. В фокальной плоскости каждого канала формируются разнесенные по высоте, в соответствии со структурой световода, спектры и регистрируются одновременно матричным детектором.

В отличие от обычной многоканальной спектроскопии, когда все спектры регистрируются в одном и том же спектральном диапазоне, наличие двух независимых каналов в NP250-2 позволяет одновременно регистрировать все спектры от различных источников в двух спектральных диапазонах. Все преимущества двухканального прибора, описанные выше, присущи использованию NP250-2 в многоканальной спектроскопии.