Вакуумная спектроскопия. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Вакуумная спектроскопия - раздел спектроскопии, включающий получение, исследование и применение спектров испускания, поглощения и отражения в вакуумной ультрафиолетовой (200-10 нм) и мягкой рентгеновской (от 10 до 0,4-0,6 нм) областях спектра. В этом интервале длин волн воздух обладает сильным поглощением, поэтому спектральные приборы должны быть вакуумными - их оптич. части, источник излучения и приёмник помещают в откачанную до давления 10^-4-10^-5 мм рт. ст. герметич. камеру, к-рую можно заполнить инертным газом (миним. длина волны излучения, к-рую при этом можно использовать, -ок. 58 нм -получается при заполнении камеры гелием).

Спектральные приборы и методы, применяемые в вакуумной спектроскопии, обладают рядом специфич. особенностей. Не существует оптич. материалов, прозрачных во всей вакуумной области, поэтому в её КВ-области окна, линзы и призмы непригодны. В КВ-приборах с длиной волны

до 110 и 125 нм с призмами и линзами применяют кристаллы LiF и CaF₂. Для ещё более коротковолновой области изготовляют вакуумные приборы с вогнутыми дифракц. решётками; в этом случае дополнит. фокусирующие системы не нужны. В приборах для

>110 нм, имеющих отражающие покрытия с достаточно высоким коэф. отражения (напр., алюминий с защитным слоем из LiF или MgF₂), используются вогнутые решётки, на к-рые излучение падает под углами, близкими к нормали. В этой же области работают приборы с плоской решёткой и отражающей фокусирующей оптикой. Для

<100 нм коэф. отражения всех материалов при нормальном падении значительно уменьшается, и для повышения светосилы спектрального прибора разработаны схемы со скользящим падением излучения на вогнутую дифракц. решётку, причём миним. рабочая длина волны (в нм) примерно равна значению угла скольжения излучения (в град); коротковолновая граница рабочей области таких приборов 5-1 нм. Повышение дисперсии и разрешающей способности приборов с вогнутой дифракц. решёткой осуществляется увеличением радиуса кривизны (достигает 10 м), а также уменьшением периода решётки (число штрихов до 3600 на 1 мм). Для исследования излучения

<~1,5 нм применяют спектральные приборы, в к-рых диспергирующим элементом служит кристалл (слюда, кварц и т. д.).

В качестве источников излучения в вакуумной спектроскопии служат газовые разряды, электрич. искры, рентг. трубки, а также плазма, образующаяся в вакууме при фокусировке мощного импульсного лазерного излучения на твёрдую мишень. Важным способом получения спектров в вакуумной спектроскопии является пучково-плёночный метод, в к-ром атомные или ионные спектры возбуждаются при прохождении через тонкую фольгу пучка быстрых ионов. Абс. стандартом интенсивности в вакуумной спектроскопии является синхротронное излучение.

Для регистрации спектров в вакуумной спектроскопии применяются спец. маложелатиновые фотоматериалы и фотоэлектрич. приёмники: фотодиоды, ионизац. камеры, счётчики фотонов, фотоумножители и т. д. Составленные из миниатюрных (диам. до 10 мкм) каналовых электронных умножителей микроканаловые пластины позволяют получать изображения спектров в вакуумной области и объединяют, т. о., свойства фотографич. и фотоэлектрич. методов регистрации. Для градуировочных целей в вакуумной спектроскопии используются также термопары.

Ввакуумная спектроскопия широко применяется при исследованиях атомов, ионов, молекул и твёрдых тел для изучения их энергетич. структуры, вероятностей переходов и др. характеристик. В область

<200 нм попадают резонансные переходы ряда нейтральных атомов, подавляющего большинства одно- и двукратно ионизованных атомов, а также всех ионов более высокой кратности ионизации. Электронно-колебательно-вращательные переходы многих молекул, как и прямые переходы из валентной зоны в зону проводимости у нм. полупроводников, также расположены в вакуумной УФ-области спектра. В KB-части вакуумного диапазона

находятся L-, M- и т. д. серии рентгеновских спектров. Вакуумная спектроскопия имеет большое значение для диагностики высокотемпературной плазмы, в работах по получению УТС, а также для исследования Солнца, звёзд, туманностей и т. д.

Литература по вакуумной спектроскопии

Знаете ли Вы, что такое "усталость света"?
Усталость света, анг. tired light - это явление потери энергии квантом электромагнитного излучения при прохождении космических расстояний, то же самое, что эффект красного смещения спектра далеких галактик, обнаруженный Эдвином Хабблом в 1926 г.
На самом деле кванты света, проходя миллиарды световых лет, отдают свою энергию эфиру, "пустому пространству", так как он является реальной физической средой - носителем электромагнитных колебаний с ненулевой вязкостью или трением, и, следовательно, колебания в этой среде должны затухать с расходом энергии на трение. Трение это чрезвычайно мало, а потому эффект "старения света" или "красное смещение Хаббла" обнаруживается лишь на межгалактических расстояниях.
Таким образом, свет далеких звезд не суммируется со светом ближних. Далекие звезды становятся красными, а совсем далекие уходят в радиодиапазон и перестают быть видимыми вообще. Это реально наблюдаемое явление астрономии глубокого космоса. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.