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1、第9卷 第4期强激光与粒子束Vol.9,No.41997年11月HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSNov.9,1997上海5FW胶片的相对标定赵永蓬 王振胥 高劭宏 刘金成 王骐(哈尔滨工业大学光电子技术研究所,150001) 摘 要 介绍了利用阶梯衰减片对上海5FW胶片进行相对标定的原理、方法和操作步骤。同时对实验所得的数据处理的数学模型进行了详细的阐述,利用完善的数学模型和实验数据得到了5FW胶片的乳剂特性曲线,最后介绍了变波长标定。 关键词 相对标定 阶梯衰减片 乳剂特性曲线 5FW胶片 在利用相对论电子束泵浦氩获得VUVöXUV激光的实验中,为了避免相对
2、论电子束工作时产生的强电磁场对探测器的干扰,我们采用摄谱法来接收和测量光谱。摄谱法具有不受电[1]磁场干扰,接收面积大,能同时记录很宽波长范围的光谱,空间分辨率高等优点。对于用摄谱法获得光谱的实验来说,要通过胶片上的黑度来反映光谱强度,因而必须对胶片进行严格的[2]标定。根据实验需要我们采用了比较简便的相对标定法。通过相对标定可获得胶片的乳剂特性曲线,利用该曲线可将黑度转换成相对光强从而进行定量分析。1 实验原理及装置1.1 实验原理 用相对标定法制作乳剂特性曲线时必须以某一波长的光以不同的曝光量H1,H2,⋯照在胶片上,曝光后的胶片经显影、定影后测得相应的黑度值(Density)S1,S2
3、,⋯然后拟合S和lgH之间的关系曲线。由于H值由胶片上的照度E和曝光时间t决定,一般有关系式tH=∫Edt=Et(1)01.power;2.cathodelamp;3.mirror;4.adjuster;5.attenuator;6.monochromatorFig.1Theexperimentalsetupforrelativecalibration图1 标定实验装置3国家863激光技术领域、国家自然科学基金资助课题。1997年6月25日收到原稿,1997年10月5日收到修改稿。赵永蓬,男,1973年9月出生,博士。©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscC
4、o.,Ltd.Allrightsreserved.628强激光与粒子束第9卷所以固定t、改变E或固定E、改变t都可以改变曝光量H。然而由于光源的波动性,固定E、改变t的标定误差很大,因而在我们的相对标定中采用固定t、改变E的方法。因为E和照射到胶片上的光强I之间存在正比关系,所以可以通过改变I的方法来改变E从而改变H。为了改变I,我们制作了六级阶梯衰减片(该衰减片由北京光电技术研究所镀制)。该衰减片以石英做为基片,上面镀有五条不同厚度的介质膜,通过透过率的依次改变来改变I从而改变H。1.2 实验装置 我们利用空心阴极灯作为光源,光源发出的光经阶梯衰减片的衰减和真空紫外单色仪的分光后照在上海5
5、FW胶片上,实验装置如图1所示。在实验中首先用氦-氖激光调整光路,调节调整架使衰减片的膜层正好成像于胶片的中央。然后安装空心阴极灯,装上5FW胶片,选择合适的单色仪狭缝和曝光时间对胶片进行曝光,最后卸下胶片进行冲洗、测量、编制程序处理,根据数学模型的需要改变曝光时间得到了三个胶片。2 数据处理Fig.2Agroupoftypicalcurvesofdensity 阶梯衰减片的透过率用3101pcs型紫外分图2 典型黑度曲线光光度计进行了测量(波长为232nm的测量值如图1所示)。胶片的黑度用经自动化改造的德国产ZeissGI型黑度计进行读取,该黑度计经自动化改造后载物台的移动和黑度值的读取均
6、由计算机自动完成,图2给出了对应不同透过率的典型黑度曲线,利用Ni(232nm)空心阴极灯得到的三个胶片中不同透过率对应的黑度值参看表1。表1 不同透过率对应的黑度值Table1DifferenttransmissivitycorrespondingwithdensityS1S2S3S4S5S610135815901378939013832930140564101429737014414232013536120147064901541732016401130166213901711602301566553017651770187602001980745019859271103011transm
7、issivityö%616531912338120621596913989189 乳剂特性曲线的拟合中我们采用了文献[3]报导的完善的数学模型。三个胶片得到三组数据利用最小二乘法将它们进行多项式拟合,得到三段曲线。再将其中两条曲线向一条曲线平移[3]后得到完整的乳剂特性曲线,每段曲线拟合的多项式数学模型为2lgI=a0+a1S+a2S+a3T(2)式中lgI为相对光强的对数;S为黑度值;T的定义
