Экспериментальное определение оптических характеристик твердых тел, страница 4

Рассмотрим в качестве примера принцип работы спектрофотометра СФ-39.

Двухлучевой автоматизированный спектрофотометр СФ-39 обеспечивает индикацию измеренных величин на цифровом табло и регистрацию их на самопишущем приборе, а также обработку измеренных величин с помощью встроенной управляющей микроЭВМ по специальным программам. Результаты измерений могут быть зарегистрированы на телетайпе (перфолента, печать).

Конструктивно спектрофотометр СФ-39 выполнен в виде отдельных блоков: монохроматора с двумя осветителями - дейтериевой лампой ДДС-30 на область ближнего ультрафиолета 190…340 нм и лампой накаливания СП-33 на область видимого света 340...750 нм; светоделителя; кюветного отделения, где устанавливаются исследуемые образцы;  приемоусилительного блока; управляющей вычислительной машины. Все блоки смонтированы на одном основании, вне прибора вынесены электрически соединенные с ним самопишущие устройства.

Излучение от выбранного источника 1 (рис.3.12.4) направляется конденсором 2 в монохроматор 3 и затем на сменные светофильтры 4 и модулятор 5. Далее световые пучки образца и эталона, пройдя кюветное отделение, цилиндрическим зеркалом направляются в регистрирующий блок 6, оснащенный ФЭУ-100, с анода 7 которого сигнал поступает в предварительный усилитель 8, здесь же происходит потенциометрическая компенсация  темнового  тока ФЭУ.  С выхода  этого  усилителя сигнал в виде последовательности прямоугольных импульсов напряжения частотой 50 Гц, задаваемой модулятором 5, поступает на вход электрофильтра 9 низкой частоты, а затем - или на вход логарифматора 10, осуществляющего преобразование в напряжение сигнала, пропорционального оптической плотности исследуемого объекта, или непосредственно в вычислительную машину.

Рис. 3.12.4. Функциональная блок-схема спектрофотометра

Если для строительного стекла, и многих других технических и бытовых изделий, максимальное и достаточное светопропускание в области видимого света является важным параметром, то для такой специфической области, как современная мощная   лазерная техника,  достижение высокой прозрачности в области длины волны 10,4 мкм – жизненно необходимая задача. Именно в этой спектральной области, во-первых, воздушная атмосфера прозрачна, во-вторых, именно в этой области изучают мощные технологические газовые лазеры, что предопределяет необходимость для лазерной оптики материалов с почти 100%-ной прозрачностью в данном оптическом диапазоне. Пока наилучшими, хотя и не полностью удовлетворяющими технику материалами являются горячепрессованные керамические материалы CdTe, ZnSe и некоторые другие. Однако дальнейшее совершенствование оптических материалов для этой отрасли техники остается актуальной задачей.

Рис.3.12.5. Зависимость от длины волны прямого светопропускания некоторых прозрачных керамических материалов (заштрихована область видимого света): 1 - окись иттрия (Y₂O₃ + % мол. НfO₂, толщина 1 мм); 2 – сульфид цинка (ZnS, горячепрессованный, 2 мм); 3 - теллурид кадмия (CdTe, горячепрессованный, 2 мм); 4 – шпинель (MgAl₂O₄ + 0,5% вес. CaO, 0,7 мм

Адекватное объяснение тонкой структуры спектров поглощения и отражения, особенно при наличии в них острых пиков, требует привлечения механизмов поглощения, перечисленных в ч.2, п. 2.2.1 и 2.2.2.

Рис.3.12.6. Спектр пропускания  листового строительного стекла толщиной 1...2,75 мм; 2...5,18 мм

При описании спектров веществ-диэлектриков, в которых при воздействии внешних излучений превалируют прямые межзонные переходы электронов, с добавлением представлений об экситонных состояниях и в сочетании с полуэмпирической техникой расчета зонных структур, можно извлечь громадное количество информации об электронных структурах кристаллов и неметаллических стекол. Безусловно, сильным инструментом в руках исследователя остаются оптические измерения и при изучении сверхпроводников.