> Тому на самому початку вимір кривих ППР розглядалося тільки як дуже чутливий метод вивчення оптичних властивостей і стану поверхні металів, оптичних властивостей металевих плівок, а пізніше - як один з найточніших методів рефрактометрії, тобто визначення показника заломлення рідин і газів. Адже цим методом вдається вимірювати показник заломлення з точністю до 6-го знака після коми. Завдяки останньому метод ППР почали використовувати і для визначення концентрації в рідинах розчинених речовин, які дещо змінюють їх показник заломлення.
Криву ППР можна спостерігати в одному з двох режимів.
Якщо зафіксувати кут падіння і опромінювати металеву плівку світлом широкого спектра, то, розклавши це світло в спектр, ми будемо спостерігати ППР, як резонансний мінімум у розподілі спектральної інтенсивності відбитого світла. Ці залежності показані на малюнку нижче. По горизонталі відкладені значення т.зв. хвильового числа в см - 1, по вертикалі - коефіцієнт відбиття в%. Чутливість виявлення змін в цьому випадку визначається мінімальним спектральним зрушенням мінімуму ППР, який можна зареєструвати.
Малюнок 7 - Зліва - спектральні і праворуч - кутові криві ППР
Якщо застосувати монохроматичне світло, то спостерігається резонансний мінімум в кутової залежності інтенсивності відображення (малюнок, праворуч). Тут по горизонталі відкладені значення кута відбиття в градусах. Чутливість виявлення змін в цьому випадку визначається вже найменшим кутовим зсувом мінімуму ППР, який можна зареєструвати. В обох випадках на малюнку суцільною лінією показана крива ППР при відсутності, а штриховий - за наявності покриття на золотий плівці. Мінімуми відображення відзначені пунктирними лініями.
2.3 ППР сенсор з паралельним світловим пучком
Рисунок 8 - Оптична схема спостереження ППР з використанням паралельного пучка світла і поворотного механізму
Джерело монохроматичного світла 1 (найчастіше - лазерний діод) розміщується у фокусі лінзи 2, формує паралельний пучок світла. Таку лінзу в оптиці називають коллиматором. Далі світло проходить через поляризатор 3 і прямує до скляної оптичної ретропрізме 4, на верхній поверхні якої знаходяться тонкий металевий шар з лігандом і досліджуваний розчин 5. Відбитий від цього об'єкта світло повторно відбивається від сусідньої грані ретропрізми, розташованої під прямим кутом до робочої грані. Користуючись законами відбиття світла, Ви можете переконатися в тому, що цей повторно відбитий пучок світла завжди спрямований протилежно падаючому пучку. Тому такі оптичні призми і називають ретропрізмамі raquo ;. За допомогою лінзи 6 відбитий назад світло збирається на чутливій поверхні фотоприймача 7, перетворюється в ньому в електричний сигнал, посилюється і надходить на АЦП. Отримане значення інтенсивності відбитого сигналу передається в мікропроцесор. Джерело світла 1, лінзи 2 і 6, поляризатор 3 і фотоприймач 7 встановлені на рухомому (щодо ретропрізми) вузлі 8, який за допомогою точного механічного приводу 9 може переміщатися, обертаючись навколо осі, що проходить через центр робочої ділянки 5 ретропрізми. Відстань, на яку переміщається вузол 8, досить для зміни кутів падіння і відбиття світла від робочої ділянки ретропрізми 4 в межах 5-10. Мікропроцесор може точно врахувати деяку нелінійність залежно кута відбиття від переміщення вузла 8 і вплив температурних змін на цю залежність.
Але от паралельність пучка світла, сформованого навіть найкращої лінзою, не є ідеальною, оскільки джерело світла не є точковим. Кут розбіжності світлового пучка в оптичній схемі на малюнку вище визначається розміром випромінюючої області джерела світла і фокусною відстанню коллимационной лінзи 2:
Кутове розбіжність пучка світла призводить до деякого розмивання кутового розподілу інтенсивності відбитого світла. І резонансний мінімум на кривій ППР стає менш гострим і менш глибоким. Наприклад, якщо джерелом світла є світлодіод з розміром випромінюючої області=0,2 мм, то для фокусної відстані=40 мм кут розбіжності пучка складе приблизно 0,3. Приблизно на стільки ж зростає і кутова ширина смуги ППР. Якщо ж використовувати напівпровідниковий лазер з розміром зони випромінювання 2 мкм, то для фокусної відстані 40 мм кут розбіжності паралельного пучка світла складе лише близько 0,003. Формула (23.2) визначає фізичну кутову роздільну здатність схеми з паралельним світловим пучком, пов'язану з розмірами джерела світла.
Цю роздільну здатність можна назвати фізичної raquo ;, оскільки, використовуючи спеціальну математичну обробку результатів багатьох відліків резонансної кривої ППР, величину кутового зрушення, як виявилося, можна визначити значно точніше. Можливість уточнення заснована на тому, що резона...
