Телевизионная визуализация и обработка изображений люминесцирующих объектов в криминалистике, молекулярной биологии и медицине (стр. 16 )

В качестве примера приведем таблицы с техническими характеристиками некоторых светодиодов, пригодных для использования в ИВЛ.

Сверхяркие светодиоды TELUX™ фирмы VISHAY [45]

Цвет	Доминант-ная длина волны λ, нм	Тип	Технология	Угол излучения 2Θ1/2 ○	Сила света IV (мКд) типовое значение	Номиналь-ный рабочий ток мА
Красный	618 615 615	TLWR7600 TLWR8600 TLWR9600	AIInGaP на GaAS AIInGaP на GaAS AIInGaP на GaAS	60○	1680 2400 2560	70 70 70
Красно-Оранжевый	605	TLWO7600	AIInGaP на GaAS	1680	70
Желтый	592 590	TLWY7600 TLWY8600	AIInGaP на GaAS AIInGaP на GaAS	1120 2400	70 70
Зеленый	523	TLWY7900	AIInGaP на GaAS	1120	70
Сине-Зеленый	505	TLWTG7900	InGaN на SiC	720	50
Синий	470	TLWBG7900	InGaN на SiC	560	50

Ультрафиолетовые светодиоды [45]

Фирма изготовитель	Длина волны, нм	Напряжение мин (макс), В	Сила света, мккд	Угол излучения	Tmin, град	Tmax, град
NICHIA	375	3,5 (4,0)	750	10	-30	85
NICHIA	375	3,5 (4,0)	1000	110	-30	85
NICHIA	375	3,5 (4,0)	1000	110	-30	85

Светофильтры

Светофильтры являются составной частью как источников возбуждения люминесценции, так и приемников люминесценции.

Светофильтрами, или просто фильтрами, называются устройства, меняющие спектральный состав или энергию падающей на них световой волны, не меняя (или почти не меняя) формы ее фронта.

Фильтры могут устанавливаться либо перед объективом, либо в его заднем рабочем отрезке. Фильтры могут быть стеклянными (из плоскопараллельного стекла), полиэфирными (фолиевыми), а также пластмассовыми. Фолиевые фильтры относятся к профессиональному ряду и качество их достаточно высоко. Однако они менее долговечны, чем стеклянные.

Существуют также и желатиновые фильтры, выпускаемые в виде квадратных пластин, которые перед употреблением необходимо вырезать в необходимой вам форме и укреплять перед объективом с помощью специального держателя.

Основная характеристика фильтра – его пропускание Т = Ф/Ф0, где Ф0 и Ф – падающий на фильтр и прошедший через него световой поток. Наряду с этим фильтр часто характеризуют оптической плотностью D. По определению

.

Если не учитывать многократных отражений в системе фильтров, то оптическая плотность нескольких последовательно расположенных фильтров равна сумме их плотностей

.

Фильтры называют серыми, или нейтральными, если их оптическая плотность в исследуемом спектральном интервале не зависит от длины волны. Фильтры, не удовлетворяющие этому условию, называются селективными.

Достаточно серыми в видимой и ближней ультрафиолетовой области спектра являются тонкие пленки алюминия и платины, полученные испарением металла на стеклянную или кварцевую подложку. Растворы коллоидного графита, нигрозина и некоторых других красителей также дают серые фильтры для видимой области. Но даже самые лучшие серые фильтры обладают некоторой селективностью.

Селективные фильтры предназначаются либо для отделения широкой области спектра, либо для выделения узкой спектральной области. Фильтры последнего типа называют узкополосными, или условно монохроматическими.

В большинстве случаев ширина пропускаемого участка спектра составляет десятки и сотни ангстрем. Лучшие узкополосные фильтры имеют ширину полосы пропускания меньше 1 ангстрем, но количество пропускаемого ими света невелико. Поэтому основное назначение светофильтров при спектральных исследованиях – грубая монохроматизация либо неселективное ослабление излучения.

Важнейшей оптической характеристикой светофильтра является спектральная кривая пропускания Т(l) или оптической плотности D(l).

Для изменения спектральных свойств излучения или спектральной чувствительности приемников служат так называемые корректирующие фильтры. С помощью их можно, например, с достаточной точностью приблизить спектр лампы накаливания к сплошному спектру солнца или спектральную чувствительность фотоэлемента привести в соответствие со спектральной чувствительностью глаза.

Для всех фильтров, кроме корректирующих, желательно, чтобы области пропускания были ограничены как можно более резко и чтобы вне их выполнялось условие Т = 0. К сожалению, у большинства фильтров пропускание относительно медленно меняется по спектру, а некоторая часть излучения часто проходит вне основной полосы пропускания [37].

Адсорбционные фильтры

Наиболее широко применяемый класс фильтров – абсорбционные. Ослабление света в них происходит, главным образом, в результате поглощения веществом фильтра. Частичное ослабление света обусловлено также отражением от поверхностей фильтра, однако, в большинстве случаев потери на отражение невелики и почти не селективны.

Кроме поглощения и отражения имеют место потери света, связанные с рассеянием в объеме поглощающего тела и на его поверхности. Для обычных светофильтров эти потери незначительны и ими можно пренебречь.

Световой поток, прошедший через поглощающий слой, ослабляется в соответствии с законом Бугера

.

Здесь – коэффициент поглощения, а l – толщина слоя.

Закон Бугера можно считать применимым практически всегда, за исключением очень больших плотностей светового потока, создаваемых лазерами. В соответствии с этим законом для коэффициента пропускания можно написать

,

где – коэффициент отражения света поверхностью фильтра.

Обычно в таблицах, характеризующих светофильтры, приводятся значения оптической плотности для рабочей толщины фильтра без учета потерь на отражение.

Узкополосные фильтры характеризуются длиной волны , соответствующей максимуму пропускания, пропусканием в максимуме и полушириной полосы пропускания . За эту величину принимается интервал длин волн, для границ которого .

Для фильтров, предназначенных для отрезания длинноволновой или коротковолновой части спектра, иногда приводят также – длину волны, при которой пропускание убывает по сравнению с максимальным в два раза. В большинстве случаев нужно, чтобы вся поверхность фильтра обладала одинаковым пропусканием. Такие фильтры чаще всего изготавливаются в виде плоскопараллельных пластинок или таких же кювет с поглощающим раствором.

Если изготовить клин из поглощающего вещества, то легко видеть, что его оптическая плотность линейно зависит от расстояния до ребра. Такие клинья делаются из стекла или окрашенного желатина. Применяют также осаждённые на стекло металлические пленки переменной толщины. Часто изготавливаются фильтры переменной плотности в виде дисков (круговые клинья), а также ступенчатые ослабители – фильтры, пропускание которых скачком изменяется при переходе от одного участка другому. Ступенчатые ослабители широко применяются в спектрофотометрии.

Адсорбционный светофильтр постоянной толщины по-разному ослабляет лучи света, падающие на него под разными углами. Можно показать, что относительное изменение пропускания при падении света на фильтр под углом приближенно равно

Например, пропускание стеклянного светофильтра (n = 1,5) оптической плотности для лучей света, падающих под углом = 30°, на 27% меньше, чем его пропускание для лучей, которые падают на него нормально. Из этого примера видно, что при использовании абсорбционных фильтров для количественных измерений в световых пучках с большой угловой апертурой нужно учитывать увеличение поглощения наклонных лучей.

Следует также иметь в виду, что задержанный адсорбционным фильтром световой поток полностью преобразуется им в тепло и фильтры иногда сильно нагреваются. Это приводит не только к некоторому изменению оптических характеристик фильтра, но иногда и к появлению трещин [37].