Входная Прерыватель оптическая /

Приходящее

излучение

Входная щель

Подвижная призма-

Выходные щели

Детекторы

оптГская .прерыватель система

Приходящее излучение

Подвижная стражат-эльная дифракционная решётка

Детекторы

Рис. 11.25. Типичная схема расположения диспергирующих элементов:

а - в спектрорадиометре с диспергирующей призмой, б - в спектрорадиометре с дифракционной решеткой

ред детектором для отделения конкурирующих порядков спект* ра от отражательной дифракционной рещетки. Кроме того,, диспергирующая призма дает единственный порядок в данном направлении и нет необходимости в сортировке порядков. Однако пространственная дисперсия прибора с диспергирующей призмой меньше, чем у прибора с дифракционной решеткой, и поэтому установить детекторы в приборе с диспергирующей призмой с механической точки зрения гораздо сложнее.

Кроме того, со спектральной точки зрения приборы с дифракционной решеткой более точные, так как результирующий спектр растягивается на большую площадь. Прибор с дифракционной решеткой требует более аккуратного обращения и обычно не способен на такое быстрое спектральное сканирование, как прибор с диспергирующей призмой, поскольку механизм, используемый для крепления дифракционной решетки, должен быть довольно массивным и механически сложным для того, чтобы обеспечить правильное положение дифракционной решетки в данном диапазоне спектра. Механизм призмы более груб и прост и поэтому, по существу, он способен на более быстрое спектральное сканирование. Однако спектральный охват прибора с диспергирующей призмой ограничивается материалом, из которого изготовлена призма. Поскольку призма - это в основном преломляющий лучи прибор, то для того, чтобы охватить оптический диапазон спектра, для изготовления дне-

Lue/ii, определяющие длину волны

Рис. 11.26. Интерференция в многослойном диэлектрическом интерференционном фильтре

Рис. 11.27. Конический интерференционный фильтр. Длины волн выбираются расположением фильтра или щелями, определяющими длину волны

пергирующих призм должны использоваться материалы различных типов.

Еще один тип полевых приборов - это те, в которых в качестве основных диспергирующих элементов используются интерференционные фильтры. Интерференционный фильтр - это многослойная диэлектрическая структура, позволяющая излучению-проходить через нее. В результате многократных отражений и пропусканий возникает явление интерференции. Только одна спектральная полоса, соответствующая определенной длине волны, интерферирует с усилением и поэтому проходит эту многослойную структуру без существенного ослабления. Это явление проиллюстрировано на рис. П.26.

Данный метод диспергирования требует такой сортировки порядков, которая применяется в системах с дифракционной рещеткой. Любая длина волны, кратная первичной длине волны, прошедшей через интерференционный фильтр, также пройдет через него, так как интерференция с усилением будет также иметь место для компонент кратных длин волн. Необходим фильтр, способный удалять все кратные порядки излучения,, падающего на фильтр. Длина волны, которая должна пройти через интерференционный фильтр, зависит от толщины диэлектрических элементов. Поэтому, чтобы сделать регулируемый диспергирующий элемент, удобно использовать конический интерференционный фильтр, как показано на рис. П.27. Вместо того, чтобы применять щели, определяющие кратные длины волн, как показано на рисунке, можно поставить перед входной щелью детектора прибора такой фильтр и изменять его положение относительно щели, чтобы выделить из приходящего потока излучения спектральную компоненту.

Особенно удобная форма интерференционного фильтра - это вращающиеся сменные фильтры (ВСФ), у которых толщина

диэлектрических элементов изменяется в зависимости от углового положения на ободе, как показано на рис. 11.28. Сортирующие порядок (срезающие) фильтры расположены на поверхности кольца фильтра перед детектором, который исполь-зуетзя для улавливания проходящего через фильтр излучения. ВСФ могут вращаться для получения быстрых спектральных • сканов и По существу представляют собой грубый метод диспергирования в полевом приборе. На рис. 11.29 представлен •способ объединения ВСФ с детектором и прерывателем для охвата спектрального диапазона от 0,4 до 2,8 мкм. В этой системе прерыватель обеспечивает как способ оптического получения переменного сигнала для последующей электронной обработки, так и установку внутреннего опорного излучателя в приборе. Отметим, что данный сектор ВСФ может пропускать Только октаву длин волн из-за трудностей сортировки порядков. Поэтому для охвата диапазона от 0,62 до 2,5 мкм необходимы два сектора.

На рис. П.30 (между с. 32 и 33) показан прибор ВСФ, который может работать в полевых условиях и измерять излучение, идущее от объекта, а также от Солнца. На рис. П.31 (между с. 32 и 33) дан общий вид всей инструментальной системы, использующей такой прибор ВСФ.

В табл. П.4 приведено краткое описание четырех типов рассмотренных здесь спектрорадиометров. В ней даны относительные достоинства и недостатки четырех типов приборов.

Калибровка. Особенно важный момент полевых спектральных измерений - калибровка данных. На протяжении многих

Таблица II.4

Краткая характеристика различных спектрорадиометров