Задание по лабораторной работе

1. Включить питание спектрографа и камеры, вставив вилки в розетки сети 220 В 50 Гц и нажав переключатель на блоке питания для спектрографа.

2. Включить компьютер.

3. Включить лазер, включив блок питания напряжения. Убедиться, что охлаждение лазера заработало.

4. Проверить соединения камеры и спектрографа с компьютером посредством USB кабелей (USB кабели должны быть подключены к высокоскоростным портам USB 2.0).

5. Запустить программу для работы со спектрографом, используя ярлык на рабочем столе компьютера.

6. Включить охлаждение матрицы (раздел «hardware» (установка) главного меню), установив температуру -60С, и дождаться достижение заданной температуры, наблюдая индикатор в левой нижней части экрана. Примечание: Захолаживания матрицы камеры позволяет на несколько порядков понизить величину темнового тока.

7. Выбрать дифракционную решётку №1 (600 штрихов на мм, имеет наименьшее разрешение из 3х решёток на турели, но наибольший диапазон сканирования за 1 проход) на панели настойки положения турели.

8. Задать режим многопроходного спектра на панели настойки диапазона сканирования спектрографа. Диапазон сканирования решётки ограничен и определяется числом штрихов на мм и геометрией оптической схемы. Использование режима многопроходности позволяет перекрыть требуемый диапазон несколькими проходами.

9. Задать диапазон сканирования от 7500 до 1200.

10. Задать коэффициент перекрытия положений решётки 30% между проходами.

11. Задать время экспозиции 20 сек на панели настойки настройки времени экспозиции (увеличение времени экспозиции позволяет поднять величину сигнала, но требует большего времени на проведение эксперимента).

12. Установить размер входной щели 400 мкм на панель настойки ширины входной щели (увеличение размера входной щели позволяет поднять величину сигнала, но снижает разрешение длины волны в эксперименте).

13. Диафрагму установить в положение «Авто» на панели настойки режима диафрагмы.

14. Получить спектры 2х выданных преподавателем жидкостей (обратите на то внимание, чтобы наливать жидкость равного уровня, а высоту положения зонда не изменять). Проводить измерения при затемнении.

15. Сохранить данные, использовав экспорт данных в формат файла «*.asc».

16. Сделать 2 смеси 1:1 и 1:4. Промерьте их спектры. Сохранить данные.

17. Совместно с преподавателем воспользуйтесь обработкой в среде Mathematica 8 для преобразования графика и вычитания флуоресценции.

18. Сохраните 4 графика (графики отнормированных спектров).

19. Сопоставить полученные нормированные спектры между собой. Если есть различия, попробовать объяснить.

20. Найдите, чему соответствуют линии.

21. Найдите расчётным путём относительные концентрации веществ в спектрах.

22. Выключить охлаждение матрицы (раздел «hardware» (установка) главного меню), установив температуру +20С, и дождаться достижение температуры 10С, наблюдая индикатор в левой нижней части экрана.

23. Закрыть программу для работы со спектрографом.

24. Выключить компьютер.

25. Выключить спектрограф с камерой, отключив блоки питания от сети.

26. Выключить источник лазер.

Вопросы для контроля

1. Как думаете, что флуоресцирует?

2. Можно ли избавиться от флуоресценции?

3. Если смесь с неизвестным составом компонент, можно ли так как сделали определить относительные концентрации?

4. Зачем время экспозиции задали такое большое? Что будет, если его уменьшить в 20 раз?

5. Зачем формула перехода к волновым числам задаётся как отклонение от длины волны лазера?

6. Если возьмём лазер на 550 нм, что измениться?

7. Объясните назначение фильтров в пробнике.

8. Зачем используется захолаживание матрицы?

9. Можно ли определить значение пиков КР без вычитания флуоресценции? Попытайтесь это сделать.

10. Зачем лазеру охлаждение, если выходная мощность менее 1 Вт, что обычным маленьким радиатором без вентилятора рассеивается?

11. Как думаете, почему в атомарных спектрах линии узкие, а в молекулярных уширяются?

12. С ростом температуры, что будет происходить со спектром КР?

Список использованных источников

1. Приезжев, А.В. Лазерная диагностика в биологии и мдицине. [Текст] / А.В. Приезжев, В.В. Тучин, Л.П. Шубочкин. – М.: «Наука», 1989. – 240 с.

2. Сущинский, М.М. Спектры комбинационного рассеяния молекул и кристаллов. [Текст] / М.М Сущинский. - М.: «Наука», 1969. – 576 с.

3. Буриков, С.А. Диагностика водно-этанольных растворов методами спектроскопии комбинационного рассеяния света. [Текст] / С.А. Буриков, Т.А. Доленко, С.В. Пацаева, В.И. Южаков // Оптика атмосферы и океана. – 2009. – Т. 22. - № 11. – С. 1 – 7.

ПРИЛОЖЕНИЕ

федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования

«Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева
(национальный исследовательский университет)»

 

Лабораторная работа

«Взаимодействие лазерного излучения с веществом»

 

Работу выполнил:

Студент гр.№

ФИО

 

Проверил:

ФИО преподавателя

 

 

Самара 201_

 

 

Учебное издание

 

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ

 

Методические указания

 

Составители:

Тимченко Елена Владимировна

Тимченко Павел Евгеньевич

 

Самарский государственный аэрокосмический

университет имени академика С.П.Королева

(национальный исследовательский университет)

443086 Самара, Московское шоссе, 34