Спектрограф 1S2133 для спектрометров «Искролайн»

Изначально спектрограф 1S2133 проектировался нами при разработке спектрометра СПАС-01. Прибор получился очень удачным. С высокой светосилой, широким спектральным диапазоном (одним из лучших среди спектральных приборов данного класса), высокой температурной стабильностью, а также с хорошим потенциалом для дальнейшего совершенствования.

При разработке спектрометра Искролайн-100 спектрограф 1S2133 претерпел ряд изменений, которые можно было бы назвать незначительными, если бы они не улучшали характеристики прибора. Был модифицирован узел входной щели. Претерпели изменения устройства, удерживающие линейные ПЗС-детекторы. Усовершенствована методика установки и юстировки самих детекторов. Осуществлены и другие конструктивно-технологические изменения. Были использованы более современные материалы. Стали применяться дифракционные решетки специально оптимизированные для повышения светосилы прибора в коротковолновой области длин волн (в первую очередь это улучшает показатели по таким элементам, как сера, фосфор, углерод).

Технология изготовления и настройки спектрограф позволяет достичь значений, приближающихся к теоретически возможным. И эта же технология в совокупности с используемыми материалами, обеспечивает исключительную температурную стабильность, причем без использования специализированных систем температурной стабилизации. При изменении температуры в помещении на 10 градусов, остаточный дрейф спектра не превышает 0,015 нм. Это очень-очень мало. Но даже этот незначительный уход учитывается программным обеспечением без вмешательства оператора. Для обеспечения наилучшей чувствительности в коротковолновой области спектра, в вакуумном спектрографе поддерживается вакуум не хуже 200 мкБар (2×10^-4атм). В результате получился спектральный прибор со следующими характеристиками:

Характеристики вакуумной версии спектрографа

Возможные модификации:

На скриншоте представлен участок спектра ртутной лампы с характерным дублетом шириной 0,028 нм. Видно, что по критерию Рэлея он разрешается с хорошим запасом. То есть данный участок спектрального прибора имеет разрешение лучше, чем 0,028 нм. И это не самый лучший результат в данном приборе, просто типичный участок спектра. (Нажмите на картинку чтобы увеличить её.)

• Воздушный спектрограф:
  отличается спектральным диапазоном: 185-443 нм, а также значительно меньшим весом, так как тяжелый вакуумный кожух заменен на лёгкий герметичный.
• С расширенным спектральным диапазоном:
  В этом приборе используется 9 ПЗС-детекторов. Благодаря этому рабочий спектральный диапазон увеличен в «красную» область и стал 174-513 нм без ухудшения спектрального разрешения.
• С расширенным спектральным разрешением:
  спектральное разрешение 0,015-0,03 нм (средняя обратная линейная дисперсия 1,12 нм/мм). В данном приборе используются также 9 линейных ПЗС-детекторов в совокупностью с дифракционной решеткой с большим числом штрихов на мм.
• С расширенным в далекую ВУФ-область диапазоном:
  спектральный диапазон расширен в область далекого вакуумного ультрафиолета и составляет 130-443 нм. 9 ПЗС-детекторов. Улучшенный вакуум. Оптические элементы (линзы, стекла), пропускающие «жесткий» ультрафиолет.**

* хочется добавить, что область наилучшей фокусировки спектра имеет форму круга, а ПЗС детекторы плоские. Поэтому их невозможно настроить так, чтоб спектр был в фокусе по всей длине детектора. Но можно сделать так, чтоб подавляющая часть спектра имела наилучшее разрешение. Это и было сделано. В результате, большая часть спектра прибора имеет разрешение 0,020 — 0,025 нм. И только в районе стыковок между соседними детекторами разрешение падает до 0,03 — 0,04 нм. ** Эта модификация спектрографа находится в стадии тестирования и в серийные приборы пока не устанавливается.