Двойной монохроматор со сложением и вычитанием дисперсии MSA-130

Двойной монохроматор MSA-130 представляет собой компактный оптический прибор с расширенным функциональным потенциалом и минимальным уровнем рассеянного излучения. Ключевой особенностью аппарата является способность работы в двух принципиально различных режимах — сложения и вычитания дисперсии. Переключение между режимами осуществляется посредством двухпозиционного переключателя без необходимости дополнительных юстировочных процедур, что обеспечивает высокую эксплуатационную надежность и удобство использования.

В режиме сложения дисперсий прибор функционирует как классический двойной монохроматор с суммарным фокусным расстоянием 260 мм, демонстрируя исключительно низкий уровень паразитной засветки. В конфигурации вычитания дисперсии аппарат работает в качестве перестраиваемого полосового фильтра с регулируемой шириной пропускания, где спектральный диапазон определяется промежуточной щелью, а центральная длина волны устанавливается синхронным вращением парных дифракционных решеток. Благодаря полному соответствию обратного хода лучей во втором каскаде прямому ходу в первом, достигается полная дисперсионная компенсация, приводящая к формированию выходного сигнала в виде единой пространственной линии.

Конструктивной особенностью прибора является использование прецизионных щелевых диафрагм с ручной микрометрической регулировкой ширины раскрытия, расположенных под углом 66° к вертикали. Синхронное вращение дифракционных решеток, смонтированных на общей оси и приводимых в движение одним шаговым двигателем, гарантирует высокую точность установки длины волны. Управление системой осуществляется через USB-интерфейс с персонального компьютера. 

Эксплуатационная гибкость прибора подчеркивается возможностью оперативной замены комплектов решеток с сохранением заводской калибровки. Принцип многофункциональности реализован посредством переключаемой системы оптического сопряжения на основе плоских зеркал для режима вычитания и зеркальной «крыши» для режима сложения дисперсии. 

Программное обеспечение предоставляет инструменты для оперативной коррекции калибровок и расчета спектральной ширины линии в зависимости от конфигурации щелевых диафрагм.

Переключение режима работы двойного монохроматора MSA-130 представляет собой ручной перевод двухпозиционного переключателя из положения “Addition” (сложение) в положение “Subtraction” (вычитание) и обратно без каких-либо дополнительных юстировок со стороны пользователя. Прибор является многофункциональным, компактным, удобным и надежным.

В режиме сложения дисперсий MSA-130 представляет собой стандартный двойной монохроматор (суммарное фокусное расстояние 260нм) с промежуточной щелью и чрезвычайно низким уровнем рассеянного света.

В режиме вычитания дисперсий MSA130 является перестраиваемым фильтром с регулируемой полосой пропускания и резким краем. Ширина выделяемого спектрального диапазона задается промежуточной щелью, а центральная длина волны устанавливается синхронным поворотом двух дифракционных решеток

Так как в режиме вычитания дисперсии ход лучей во второй половине двойного монохроматора полностью соответствует обратному ходу лучей в первой половине, то в результате осуществляется полная компенсация дисперсий и достигается нулевая дисперсия. Весь спектр, выделяемый промежуточной щелью, отображается на выходе второго монохроматора в виде одной пространственной линии.

MSA-130 имеет широкий выбор нарезных дифракционных решеток. Для достижения идеальной компенсации дисперсии в режиме вычитания (нулевой дисперсии) изготовитель тщательно следит за тем, чтобы дифракционные решетки обоих половин монохроматора являлись репликами, изготовленными из одной и той же матрицы.

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ

Входная, промежуточная и выходная щели MSA-130 имеют ручное управление и плавную микрометрическую регулировку ширины раскрытия. Входная и выходная щели расположены под углом 66° к вертикали.

Обе дифракционные решетки MSA-130 установлены на одной оси и приводятся в движение одним и тем же шаговым двигателем. Это позволяет обеспечить полную синхронность вращения решеток и высокую точность установки длины волны. Управление дифракционными решетками MSA130 производится от компьютера через USB интерфейс.

Конструктивно дифракционные решетки закреплены в едином держателе, который тщательно съюстирован нашими сервис-инженерами. Держатель с рабочим комплектом решеток установлен в приборе. По Вашему желанию прибор может быть дополнительно укомплектован одним или несколькими комплектами дифракционных решеток в держателях.

Смена дифракционных решеток в MSA-130 является простой и удобной (см. рисунок).

Для смены решеток достаточно открыть крышку на задней панели двойного монохроматора MSA-130, открутить два крепежных винта и извлечь держатель с дифракционными решетками. Держатель помещается в специальный бокс из комплекта ЗИП. Вновь выбранный комплект решеток устанавливается в корпус MSA-130 и фиксируется двумя винтами. Этого достаточно, чтобы идеально восстановить положение дифракционных решеток, соответствующее калибровке завода-изготовителя.

Комплект поставки MSA-130 содержит визир Sight, предназначенный для проверки текущей калибровки монохроматора пользователем. Визир содержит объектив-ахромат, устанавливается на выходную щель и используется для визуального наблюдения положения изображения известных спектральных линий относительно центра выходной щели. Спектральный диапазон работы визира: 200нм-2000нм.

Программное обеспечение двойного монохроматора MSA-130 содержит возможности оперативной коррекции калибровки пользователем.

Программное обеспечение также позволяет вычислить спектральную ширину линии, выделяемой монохроматором в режимах сложения и вычитания дисперсий в зависимости от установленной ширины входной, промежуточной и выходной щелей.

Выходная щель двойного монохроматора MSA-130 содержит два крепежных отверстия М2.5, позволяющие Вам при необходимости закрепить на корпусе щели Ваш собственный детектор. Два дополнительных отверстия M3 имеются на корпусе рядом с узлом щели. Расположение крепежных отверстий указано на рисунке.

ОСОБЕННОСТИ ОПТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

Основным преимуществом двойного монохроматора MSA-130 является его многофункциональность, т.е. способность работать как в режиме сложения, так и в режиме вычитания дисперсий без дополнительных подъюстировок и без ручной замены оптических элементов.

Это уникальное свойство было достигнуто путем ввода в оптическую схему двойного монохроматора переключаемой системы оптического сопряжения двух составляющих его одинарных монохроматоров.

В режиме вычитания дисперсии сопряжение монохроматоров осуществляется с помощью двух плоских зеркал, между которыми находится промежуточная щель. При переключении MSA-130 на режим сложения дисперсий одно из плоских зеркал заменяется «крышей», т.е. отражателем, выполненным в виде двух зеркал, образующих между собой двугранный угол величиной 90°.

Эффект от такой замены аналогичен классическому подходу при изменении режима сложения дисперсии на вычитание, который представляет собой «переворот» оптической схемы второго одинарного монохроматора относительно первого. Разница в том, что при стандартном подходе смена режимов требует полного изменения конструкции прибора, а в MSA-130 она осуществляется простым поворотом двухпозиционного переключателя в рамках одного и того же дизайна. Таким образом, в MSA-130 достигается многофункциональность работы при сохранении жесткости конструкции и компактного дизайна.

Все оптические элементы MSA-130 тщательно съюстированы изготовителем и не требуют дополнительных подъюстировок ни при смене режимов работы, ни при замене комплекта решеток.

Основные метрологические и технические характеристики:

Оптическая схема: Модифицированный двойной монохроматор Черни-Тернера, с системой оптического сопряжения, обеспечивающей сложение или вычитание дисперсии

Фокусное расстояние, мм (1-й монохроматор):

• Коллиматор: 130 мм
• Камера: 142 мм

Фокусное расстояние, мм (2-й монохроматор):

• Коллиматор: 142 мм
• Камера: 130 мм

Порты: 1 входной, 1 выходной

Относительное отверстие: 1 : 4,5

Входная/выходная щели: микрометрические регулируемые

• Ширина щели: 0 - 2 мм
• Высота щели: 12 мм
• Параллельность: ±1 мкм
• Точность считывания деления микрометра: ±1 мкм

Промежуточная щель: микрометрические регулируемые

• Ширина щели: 0 - 5 мм
• Высота щели: 12 мм
• Параллельность: ±1 мкм
• Точность считывания деления микрометра: ±1 мкм

Рассеянный свет: 6 * 10⁻⁹

Интерфейс связи с компьютером: High Speed USB

Требования к электросети: Однофазная сеть 85 - 264 В; 47 - 63 Гц

Ахроматический объектив: Трехлинзовый объектив f = 41.18 мм (поставляется вместе с прибором; используется для коррекции калибровки)

Вес: 8 кг

Характеристики решеток:

	1200 штр/мм	600 штр/мм	300 штр/мм
Размеры решетки	25 x 25 x 8 мм	25 x 25 x 8 мм	25 x 25 x 8 мм
Длина волны в блеске	280 нм	750 нм	1500 нм
Рекомендуемый диапазон²)	190 - 650 нм	385 - 1300 нм	770 - 2600 нм
Мех. диапазон сканирования	0 - 760 нм	0 - 1300 нм	0 - 3000 нм
Обратная линейная дисперсия (1-й монохр.)	5,8 нм/мм	11,6 нм/мм	23,2 нм/мм
Точность определения ДВ	± 0,15 нм	± 0,25 нм	± 0,6 нм
Повторяемость	± 0,05 нм	± 0,1 нм	± 0,2 нм
Шаг сканирования	0,01 нм	0,02 нм	0,04 нм
Скорость сканирования ДВ	19 нм/с	38 нм/с	76 нм/с
Обратная линейная дисперсия (сложение)	3,0 нм/мм	6,0 нм/мм	12,0 нм/мм
Ширина спектрального интервала (сложение)	0,2 - 6 нм	0,4 - 12 нм	0,8 – 24 нм
Спектральное разрешение	0,07 нм	0,14 нм	0,28 нм
Обратная линейная дисперсия (вычитание)	0 нм/мм	0 нм/мм	0 нм/мм
Ширина спектрального интервала (вычитание)	0,2 - 40 нм	0,4 - 80 нм	0,8 – 160 нм
Ширина изображения при 2,5 мм входной щели	32 мкм	32 мкм	32 мкм
Ширина изображения при входной щели 5,0 мм	43 мкм	43 мкм	43 мкм

Монохроматор-спектрограф MSA-130 предлагает расширенный набор опциональных компонентов и аксессуаров, обеспечивающих эффективное решение различных экспериментальных задач. Конфигурация системы позволяет осуществлять сбор оптического излучения как от близко расположенных объектов, так и от удаленных источников. Доставка сигнала в прибор может реализовываться с помощью оптического волокна и без него.

Ключевые опции и аксессуары:

• Адаптеры для апертурного согласования;
• Адаптеры для ввода излучения в волокно;
• Конденсоры для прямого ввода в монохроматор;
• Оптические волокна;
• Объективы Кассегрена;
• Aдаптер волокна ахроматический AFA;
• Кронштейны для обеспечения вертикального положения щелей.

Все выходные порты оснащены прецизионными механизмами фокусировки щелей, а детекторные адаптеры обеспечивают точную юстировку положения детектора относительно фокальной плоскости. Конструкция адаптера предусматривает возможность регулировки угла наклона детекторной плоскости для оптимизации качества регистрируемого сигнала. Адаптеры серии PS-2 и PS-3 предназначены для сбора излучения в широком угловом диапазоне с последующей эффективной передачей в оптическое волокно. Модель PS-2 отличается повышенным пропусканием в УФ-области, а PS-3 предусматривает установку краевых фильтров для отсечки нежелательных спектральных компонентов. Объективы Кассегрена обеспечивают работу с объектами, расположенными на расстоянии от 3,5 метров до бесконечности, что делает их идеальным решением для дистанционных измерений. Выходная щель М150 содержит 4 отверстия М3, позволяющие Вам при необходимости закрепить на корпусе щели собственный детектор.