Выбор конденсора

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.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 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.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.