Приймочі випромінювання. Застосування в телескопобудуванні техніки. Астрономічні обсерваторії.
Приймачі випромінювання
Приймачами випромінювання називають елементи, що призначені для перетворення енергії оптичного випромінювання в енергію будь-якого іншого вигляду (електричну, теплову). Приймачі, що перетворюють ІЧ-випромінювання у видиме, називаються перетворювачами. За принципом дії приймачі ділять на такі основні групи: теплові, фотоелектричні і фотохімічні.
Приймачі випромінювання (ПВ), що перетворюють невидиме випромінювання у видиме називаютьперетворювачами. ПВ бувають:
- Теплові.Бломери, термоелементи, калориметри, піроелектричні, оптикоакустичні, діпотометричні.
Бломер — фоточутливий прилад, комплексний опір якого збільшується при зростанні температури чутливого елемента, викликаного поглинанням оптичного випромінювання. Термоелемент — принцип дії базується на термоелектричному ефекті. Калориметри — теплові приймачі випромінювання, що базуються на піроелектричному ефекті (тобто, при зміні температури піроелектричного кристалу змінюється його поляризація). Оптикоакустичні ПВ — принцип роботи полягає на ефекті розширення об’єму газу під дією випромінювання. Діпотометричні ПВ — приймачі випромінювання, які використовуються теплове розширення твердих тіл. Прийомним матеріалом здебільшого є біметалева пластина.
- Фотоелектричні.
ПВ з внутрішнім фотоефектом. В фотоелектричних приймачах випромінювання фотони оптичного випромінювання на пряму взаємодіють з його кристалічною решіткою, в результаті чого вивільняються носії електричного струму. Якщо вивільнені носії струму залишаються у напівпровіднику, то це є явище внутрішнього фотоефекту. Фоторезистор — ПВ, явище внутрішнього фотоефекту якого проявляється у збільшенні електропровідності. Вентильні фотоелементи — складаються з двох контактуючих матеріалів: метал-напівпродвіник або напівпровідник-напівпровідник, які в контактній зоні створюють запираючий шар. Фотодіод — монолітна структура, що має області з різними типами провідності (n- та р-типу), які утворюють область об’ємного заряду, що включає два р-n переходи, один у прямому напрямку, інший — в протилежному. Фототранзистор — здійснює підсилення електричного сигналу в наслідок потрапляння світлового випромінювання на одну з його областей (на базу). Фототеристори — приймачі випромінювання на р-n-р структурах, що переходять при освітленні із закритого стану у відкритий (в прямому напрямку). ПЗЗ — матричні приймачі, що є періодичною структурою із ємнісних елементів на основі метал-діелектрик-напівпровідник з послідовним переносом заряду.
ПВ із зовнішнім фотоефектом. Якщо носії струму фотоелектрона, що виникають в речовині при його освітленні імітується у вакуумі чи газу, утворюючи струм у зовнішньому ланцюгу, то спостерігається явище зовнішнього фотоефекту. Фотоелемент — електронно-вакуумний або газонаповнений пристрій, що перетворює оптичне випромінювання в електричний сигнал і складається з фотокатоду та аноду.Фотопомножувач — електронно-вакуумний прилад, перетворює оптичне випромінювання в електричний сигнал з його підсиленням. Електронно-оптичний перетворювач — призначений для підсилення яскравості оптичного зображення, що створює оптична система, а в деяких випадках і для перетворення спектрального складу випромінювання.
- Фотохімічні— різні фоточутливі фотографічні матеріали, які використовуються в оптичних і оптоелектронних приладах.
- Інші ПВ— відносяться кондермоторні ПВ (основані на ефекті тиску світла), суперортикони та супервідікони.
Застосування в телескопо-будовані техніки
Застосування в телескопобудуванні досягнень техніки і технологій Справжня революція в телескопобудуванні відбулась у 70-х роках XX ст. На зміну системі Кассегрена прийшла телескопічна система Річі-Кретьєна, у якій головне дзеркало за формою дещо відрізняється від параболоїда, а допоміжне — від гіперболоїда. Тому і довжина труби, і діаметри павільйонів у два — чотири рази менші, ніж у попередніх телескопів. На 2000 рік введено в дію. Близько десяти телескопів системи Річі-Кретьєна з діаметром дзеркал 3,6-4,2 м. З 1996 р. працює багатодзеркальний (діаметр сегмента становить 1,8 м) телескоп «Кек-І» з сумарним.діаметром дзеркала 10 м, а з 1998 р. — такий же «Кек-ІІ». Введено в дію «Джеміні» з діаметром дзеркала 8,1 м та японський «Субару» з діаметром дзеркала 8,3 м. З 1998 р. почергово вводяться в дію одне із шести (діаметром 8,2 м) дзеркал «Дуже великого телескопа».
При побудові таких телескопів використовуються найновітніші досягнення техніки, і працюють вони, керовані на відстані зі спеціальних приміщень, без присутності людей поблизу телескопа.
Обсервато́рія — наукова установа, в якій за допомогою особливих інструментів виконують астрономічні (астрономічна обсерваторія), магнітні (магнітна обсерваторія),сейсмологічні, метеорологічні та інші спостереження, а також обробляють одержані результати.
Обсерваторії звичайно спеціалізуються на проведенні певних видів астрономічних досліджень. Тому вони оснащені різними типами телескопів та інших приладів, призначених, наприклад, для визначення точного положення зір на небі, вивчення Сонця або розв’язання інших наукових завдань. Часто для вивчення небесних об’єктів їх фотографують за допомогою спеціальних телескопів. Положення зір на одержаних негативах вимірюють відповідними приладами в лабораторії.
Наземні оптичні телескопи
Телескоп має три основних призначення: збирати випромінювання від
небесних світил на приймальний пристрій (око, фотопластинка, спектрограф
тощо); будувати у своїй фокальній площині зображення об’єкта чи певної
ділянки неба; збільшувати кут зору, під яким спостерігаються небесні
тіла, тобто розділяти об’єкти, розташовані на близькій кутовій відстані
й тому нероздільні неозброєним оком.
Обов’язковими складовими частинами своєї конструкції мають: об’єктив,
який збирає світло і будує у фокусі зображення об’єкта чи ділянки неба;
трубу (тубус), яка з’єднує об’єктив з приймальним пристроєм; монтування
— механічну кострукцію, що тримає трубу і забезпечує її наведення на
небо; у разі візуальних спостережень, коли приймачем світла є око,
обов’язково — окуляр. Через нього розглядається зображення, побудоване
об’єктивом. При фотографічних, фотоелектричних, спектральних
спостереженнях окуляр не потрібний, тому що відповідні приймачі
встановлюються безпосередньо у фокальній площині. Першими було збудовано
лінзові телескопи-рефрактори (від лат. «рефракто» — «заломлюю», мал. 1).
Проте світлові промені різних довжин хвиль заломлюються по-різному, і
окрема лінза дає забарвлене зображення. Для усунення цього недоліку з
часом почали будувати об’єктиви з кількома лінзами зі скла з різними
коефіцієнтами заломлення.