Многоканальные олектрофотометры

Многоканальные олектрофотометры являются комбинацией в одном приборе двух и большего числа одноканалъных электрофотометров и пред назначаются для одновременных наблюдений одного и того же объекта в разных спектральных областях, одновременного наблюдения объекта и фона или одновременного же наблюдения двух звезд, например, переменной и зве зды сравнения. Сигналы, поступающие от разных каналов, могут обрабаты ваться как независимо, так и поступать в общую измерительную систему, которая выдает предварительно обработанный результат: блеск звезды,

Рис. 217.

освобожденный от влияния фона неба, и т. д. Ввиду большого разнообразия существующих многоканальных электрофотометров мы рассмотрим здесь лишь представителей трех основных типов.

а) Электрофотометры с одновременным учетом фона неба. Ввиду того, что яркость фона неба подвержена заметным колебаниям, достигающим иногда нескольких процентов за считанные ми нуты, то при наблюдении слабейших небесных объектов последовательные измерения звезды+фон и фона могут привести к потере точности. Можно, конечно, и на одноканальном олектрофотометре быстро чередовать наблюде ние звезды+фон и фона, например, при помощи диафрагм-спутников, и при менить метод счета фотонов или интегрирование, осуществляя регистрацию по двум каналам. Но при наблюдении слабых звезд наличие фона требует значительного увеличения времени наблюдения. Для сокращения послед него Джонсон разработал специальный двухканальный электрофотометр с одновременным наблюдением фона, а Хилтнер, Баум, Джонсон ж Сэндидж по этому же принципу построили даже шестиканальный колориметр.

Принципиальная оптическая схема двухканального фотометра Джон сона приведена на рис. 217. Свет, прошедший через основную диафрагму поля D и ее спутник d s , падает на две аллюминированные грани призмы Р 1 и после отражения от них проектируется линзами Фабри О 1 и О 2 на фотока тоды фотоумножителей ФЭУ 1 и ФЭУ 2 В оба канала могут вводиться светог фильтры f 1 и F 2 . В фотометре Джонсона не предусмотрена калибровка обоих каналов при помощи одного фотометрического стандарта, но не представляет труда осуществить такую калибровку посредством простой оптической системы. А это очень важно для учета относительных изменений чувствитель ности обоих каналов. Возможное реше ние представлено также на рже. 217. Здесь S — фотометрический стандарт; O 3 — линза, аналогичная линзе ( O 4 на рис. 202; Р 6 призма с прецизионным поворотом на 180°, а Р 2 и Р 3 — вдвиж ные призмы. Измерения фототоков в таком электрофотометре могут вестись любым методом.

б) Многоканальные э л е к трофото метры — э л е к т р о колори метры для одновре менных наблюдений в не скольких спектральных областях. Здесь могут использо ваться различные средства разделения спектральных областей: светоделитель ные дихроичные светофильтры, диспер гирующие системы с призмами или дифракционной решеткой, а также спе циальные интерференционно-поляриза ционные светофильтры, выделяющие ряд спектральных полос. Последняя система, осуществленная Вальравеиами, дает

определенное соотношение между положениями этих полос и не обладает по этому необходимой гибкостью их выбора. Наилучшими являются системы о применением диспергирующего элемента. На рис. 218 приведена оптическая схема трехканалы-юго электроколориметра, разработанного Н. А. Димо вътм. В нем использованы две кварцевые призмы Р 1 и Р 2 . Его оптико-механи ческий блок совершенно аналогичен блоку обычного одпоканального электро фотометра. Здесь D — круглая диафрагма поля, Р 3 — сдвоенная вдвижная призма, служащая для контроля положения звезды в диафрагме и для вве дения в оптический путь света от фотометрического стандарта S . Зеркала M 1 и М 2 — внеосевые. В плоскости А, где получается изображение спектра, располагается светоделитель, проектирующий три различные спектральные-, области на три отдельных фотоумножителя. Принцип его работы поясняет рис. 219. В плоскость изображения спектра можно вводить маску В, которая и выделяет три необходимых участка спектра. За маской располагаются две призмы Р4 и Р 5 , направляющие свет от спектральных областей I и II на ; фотоумножители ФЭУ 1 и ФЭУ 2 соответственно. Свет от спектральной обла- сти III проходит к ФЭУ 3 непосредственно. 0 1: О г и 0 3 — линзы Фабри. Из мерение фотото'ков ведется по трем независимым измерительным каналам ж может осуществляться как по методу счета фотонов, так и по методу постоян ного отклонения. Применение последнего метода необходимо для регистра ции быстрых. изменений блеска звезд одновременно в трех спектральных областях, например, при наблюдении вспыхивающих звезд. Недостатком описываемого прибора является необходимость очень точной гидировкп наблюдаемой звезды. Действительно, при ее смещении в диафрагме D весь спектр сместится по направлению дисперсии и в результате изменятся гра ницы областей пропускания. Общий вид трехканального электроколориметра приве ден на рис. 220.

в) Электрофото метры для одновре менного наблюде ния двух звезд. Решение задачи одновремен ного наблюдения двух звезд может идти по двум путям, С одной стороны, можно све сти в двухканальный электро фотометр свет от сравни ваемых звезд, находящихся одновременно в поле зрения телескопа, которое для этого должно быть достаточно боль шим, как, например, в кассегреновском фокусе телескопов

системы Ричи — Кретьена, где хорошее поле может достигать 1° и даже более. С другой стороны, можно вести одновременные наблюдения на двух телескопах, канализируя полученные фототоки в общую измерительную схему. Для этого специально построен двойной высокоавтоматизированный

Рис. 220.

40см телескоп Эдинбургской обсерватории, описанный Лоуренсом и Рэд дишем. Очень интересен также проведенный У. Вейсмапом в Тартуской астрофизической обсерватории опыт непосредственного сравнения блеска двух звезд, наблюдаемых одновременно на двух независимых телескопах при помощи единой регистрирующей аппаратуры. Что же касается пер вого пути, то здесь можно описать прибор, разработанный Мак-Кордом и применяемый на обсерваториях Маунт Вилсон и Маунт Паломар для наблюдения переменных звезд и сравнения между собой участков лунной поверх ности.

Оптическая схема прибора представлена на рис. 221. Плоскость чер тежа совпадает с фокальной плоскостью телескопа. В центре поля на опти ческой оси телескопа расположено под углом в 45° к плоскости поля зер кало S ± . Вдоль по радиусу поля S 1 R может передвигаться зеркало S 2 , анало гичное S 1 и механически связанное с зеркалом S 3 так, что последнее при перемещении S 2 по радиусу поля перемещается по оси RD . На рис. 221, а цифрами I и II показаны два положения узла S 2 — S 3 . Под углом в 45°

к оси RD установлена зеркальная трехлопастная вращающаяся с частотой 30 гц диафрагма S 1 (рис. 221, б), которая попеременно либо отражает к диа фрагме поля D свет от звезды, находящейся в центре поля (по пути S 1 , S 4 , D ), либо пропускает свет от звезды, находящейся на расстоянии г от центра поля (по пути S 2, S 3, D ). За диафрагмой поля S , как и во всяком олектрофотометре, располагаются светофильтры F , линза Фабри О 1 и фотоумножитель ФЭУ. За фотоумножителем установлен синхронный электронный переключатель СЭП который переключает выход ФЭУ па соответствующий измерительный капал, когда либо полностью отражается от вращающейся диафрагмы S 4 весь пучок от первой (центральной) звезды либо полностью проходит через сектор весь пучок от второй звезды. Измерение фототоков может вестись по методу накопления (интегрирование, счет фотонов) при помощи накопи телей Н 1 и H 2 .

Наводка па измеряемые объекты осуществляется в полярных координа тах. На оптическую ось телескопа ставится один объект измерения, а для установки второго зеркало S 2 смещается па расстояние r , равное расстоянию между изображениями сравниваемых объектов, после чего вращением всего прибора по позиционному углу центр зеркала S 2 совмещается с изображением второго объекта. При любом положении зеркал S 2 и S 3 положение фокальном плоскости для обоих объектов будет одинаковым, так как S 1 a = S 4 S 3 , следовательно, всегда S 1 S 4 D = S 2 S 3 D при наблюдении слабейших звезд, когда одновременный учет фона неба становится весьма важным, можно сочетать рассматриваемую оптическую схему со схемой Джонсона, поставив за диафрагмой D алюминированную призму и ведя измерения при помощи двух фотоумножителей по схеме, аналогичной рис. 217.

Схема, предложенная Мак-Кордом, весьма удобна и для визуальных наблюдений и фотографирования участков, выделяемых из некоторого протяженного объекта. Для этого диафрагма поля изготовляется в зеркаль ном диске, который ставится под углом в 45° к оси RD . Изображение поля с находящейся на нем диафрагмой D может либо наблюдаться визуально, либо фотографироваться при помощи объектива O 2 . Для выделения одной из двух сравниваемых областей перед O 2 ставится черненая трехлопастная диафрагма S 5 , вращающаяся синхронно с зеркальной диафрагмой S 4 . Но ло пасти черненой диафрагмы могут смещаться относительно оси объектива на 60°, пропуская на фотопластинку Р или в заменяющий ее окуляр только один из наблюдаемых объектов.

Задачи по физике с решениями

Интересное и познавательное о астрофизике