Univerza v Ljubljani, FMF Fizika, Pot na Golovec 25, 1000 Ljubljana
 

DVOJNI MONOKROMATOR DFS-12

 

Dvojni monokromator - princip delovanja

Dvojni monokromator je spektroskopska naprava, ki omogoèa opazovanje svetlobe v zelo ozkem delu spektra. Njegove glavne optiène komponente so vstopna re?a S (sl. 1), stirje kolimatorski objektivi (parabolièna zrcala I, II, III, IV), uklonski mre?i (C1, C2), srednja re?a S' in izstopna re?a S". Prvo zrcalo I transformira svetlobo iz vstopne re?e S v vzporeden snop in jo usmeri na prvo uklonsko mre?o C1. Na uklonski mre?i se razliène valovne dol?ine odbijejo v vzporedne snope pod razliènimi koti.
 
Slika 1. Optièna shema in potek ?arkov v dvojnem monokromatorju na uklonske mre?e. 
Te vzporedne snope zbere drugo zrcalo II in poslje uklonsko sliko na srednjo re?o S'. Srednja re?a je v gorisèu prvega zrcala III v drugem delu monokromatorja, zato se pot ?arkov v drugem delu ponovi. Skozi izstopno re?o opazujemo sliko vstopne re?e v razliènih barvah, glede na izbrani snop uklonjene svetlobe, ki ga izbiramo s sukanjem uklonskih mre?.
 
 

 Tehnièni podatki in karakteristike dvojnega monokromatorja DFS-12

Dvojni monokromator DFS-12 sovjetske izdelave, je monokromator s sestevanjem disperzije in deluje med valovnimi dolþinami 3600 Å  in 6800 Å. Sestavljen je iz dveh enakih monokromatorjev, ki sta zaprta v skupno kovinsko ohiðje, pri èemer je srednja re?a hkrati tudi vstopna re?a drugega monokromatorja.
 
Slika 2. Shema dvojnega monokromatorja DFS-12. 
 
 

 
 
 

Sestavne dele monokromatorja lahko razdelimo na stiri glavne skupine:

ohisje, optièni del, mehanski del in elektrièni del.
 

· Ohisje je sestavljeno iz masivnega dna, na katerega so priviti optièni in mehanski deli, iz dvodelnega kovinskega pokrova, ki prepreèuje dostop zunanji svetlobi v monokromator, in osrednjega fiksnega pokrova, na katerem sta pritrjeni vstopna in izstopna re?a.
 

· Optièni deli monokromatorja so: ukrivljena vstopna re?a (1), prvo sekundarno zrcalo (2), ki preusmeri svetlobo iz vstopne re?e na prvo parabolièno zrcalo (3), prva uklonska mre?a (4), drugo parabolièno zrcalo (5), srednja ukrivljena re?a (6), tretje parabolièno zrcalo (7), druga uklonska mre?a (8), zadnje parabolièno zrcalo (9), sekundarno zrcalo (10) ter ukrivljena izstopna re?a (11).Vsa stiri parabolièna zrcala imajo gorisèno razdaljo 822 mm in relativno odprtino D/f=1/5.3. Uklonski mre?i v prvem in drugem delu  sta enaki, velikosti 15x14 cm in 600 èrtami na mm.
 

· Mehanski in elektrièni deli, ki so namenjeni vrtenju uklonski mre?: To so sinhronski motor (14) z vgrajenim reduktorjem obratov (1:625), prenosni zobèeniki (15-17), mehanski menjalnik hitrosti (18), vrteèa miza za uklonski mre?i (27), stikala za omejitev hoda motorja, stikalo za vklop motorja, stikalo za izbiro smeri hoda motorja, roèica za roèno vrtenje mre? (28) in boben s skalo valovnih dol?in (31).
 

· Mikrometrski vijaki za nastavitev sirine in pomik re?.
 
 
 

Slika  3. Sprednja stran dvojnega monokromatorja DFS-12. Svetloba gre skozi vhodno re?o (levo) in zapusti monokromator skozi izstopno re?o za katero je pritrjena fotopomno?evalka. Valovne dol?ine odèitamo na vrtljivi skali (31). 
 
 
 

Vstopno in izstopno re?o odpiramo in zapiramo z mikrometrskima vijakoma (av in ai), srednjo re?o pa z vijakom as. Za fino justiranje sta namenjena vijaka bv in bi, ki omogoèata pomik re? za najveè 20 mm in vijaka cv in ci s katerima spreminjamo nagib re?. Srednja re?a je nepomièna.
Mre?i sta postavljeni na skupni mizi v monokromatorju, ki je vrtljiva roèno preko roèice (28) ali z vgrajenim motorjem. Pri avtomatskem vrtenju je na raspolago 8 hitrosti (glej tabelo meritev hitrosti skeniranja).
Interval hoda motorja med izbranima valovnima dol?inama nastavimo s pomoèjo pomiènih stikal v okencu (d). Stikali prekineta napajanje motorja, ko je na izstopni re?i izbrana mejna najveèja oz. najmanjsa valovna dol?ina. Dodatni stikali onemogoèata, da bi motor zasukal uklonske mre?e preko delovnega obmoèja.
 
 
 
 

 Tehnièni podatki dvojnega monokromatorja DFS-12

1 - Vstopna re?a 
visina  40 mm
sirina re?e 0 - 2.2 mm 
polmer ukrivljenosti  162 mm
natanènost nastavitve sirine 0.001 mm (med 0 in 0.2 mm) 
0.01 mm (med 0.2 in 2.2 mm)
 
2, 10 - Ravni sekundarni zrcal
3, 5, 7, 9 - Parabolièna zrcala (kolimatorji) 
 
gorisèna razdalja  822 mm 
relativna odprtina  1/5.3 
 
4, 8 - Uklonski mre?ici 
 
velikost  150 X 140 mm 
stevilo èrt na milimeter   600/mm 
delovni uklonski red  prvi
 
6 - Srednja re?a 
visina 40 mm
sirina reze 0 - 2 mm
polmer ukrivljenosti 170 mm
natanènost nastavitve sirine  0.001 mm 
 
11 - Izstopna re?a 
 
visina 40 mm
sirina reze 0-22mm
polmer ukrivljenosti 179mm
natanènost nastavitve sirine  0.001 mm (med 0 in 0.2 mm) 
0.01 mm (med 0.2 in 2.2 mm) 
 
14 - Sinhronski motor z reduktorjem 

razmerje reduktorja    1:625 
 
 
Masa monokromatorja   500 kg 
 
Izmerjene hitrosti skeniranja 
 
hitrost Å/s
8 0.125
7 0.044
6 0.026
5 0.015
4 5.7· 10-3
3 4.3· 10-3
2 2.9· 10-3
1 5· 10-4
 
Teoretiène optiène karakteristike dvojnega monokromatorja DFS-12 
 
loèljivost d = 180000
inearna disperzija na izstopni re?i   l0.2 mm/ Å
delovno obmoèje  3600 Å - 6800 Å