Apparato per flusso continuo

L'apparato strumentale utilizzato per le misure di efficienza quantica è stato progettato e realizato presso l'Osservatorio Astrofisico di Catania.

L'immagine seguente mostra l'apparato strumentale montato sul banco ottico.

Lo schema riportato nella figura successiva ci permette di descrivere meglio le varie parti:

il primo modulo (FIRST MODULE) ospita un sistema ottico costituito da specchi e diaframmi, il cui scopo è quello di far emettere il raggio dalle sorgenti di radiazione in corrispondenza dell'ingresso del monocromatore (f/5,4).

Le sorgenti sono una lampada al deuterio e una lampada allo xeno. La lampada al deuterio da 150 W viene utilizzata per coprire la gamma spettrale da 130 - 240 nm. È sigillata con una finestra al fluoruro di magnesio. Il raggio emesso è focalizzato sulla fenditura di ingresso del monocromatore da due specchi paraboloidali fuori asse (rivestiti con fluoruro di magnesio).

Una flangia, adibita al vuoto ed inserita sulla guaina della lampada, consente la sistemazione della sorgente all'interno del modulo. La lampada allo xeno copre l'intervallo spettrale rimanente (240-1100 nm) di interesse. Usata sopra i 240 nm, la lampada viene posizionata all'esterno del modulo di fronte a una finestra al quarzo sigillata. Il raggio parallelo (alloggiamento della lampada ospita un sistema di lenti) emesso dalla lampada viene intercettato da uno specchio piano rotante e focalizzato sulla fessura dal secondo paraboloide.

Tre ruote filtranti sono poste una all'interno del primo modulo e le altre due davanti alla lampada allo xeno, all'esterno del modulo. Due ruote contengono filtri di interferenziali, filtri passa-banda e filtri longpass il cui scopo è filtrare il secondo ordine e/o ridurre il contributo della luce diffusa. La terza ruota (posizionata davanti alla lampada allo xeno) contiene filtri a densità neutra utilizzati per ridurre l'intensità della radiazione in ingresso.

Il secondo modulo, lungo il percorso del raggio di radiazione, è il monocromatore (modello VM504 prodotto da Acton Research Corporation). Ha una configurazione Czerny-Turner con una lunghezza focale di 0,39 e un rapporto di apertura di f / 5,4. Il monocromatore è dotato di tre reticoli a 1200 g/mm per coprire in modo più efficiente l'intera gamma spettrale.

Dopo essere stato disperso, il raggio di radiazione entra in una camera contenente un beam splitter di fluoruro di magnesio con un rivestimento metallico a film sottile (diametro 2''). 

I raggi riflessi e trasmessi vengono quindi focalizzati rispettivamente sul rivelatore di riferimento e sul rivelatore da caratterizzare. Questo compito viene svolto da due camere "gemelle". Il meccanismo di messa a fuoco all'interno di ciascuna camera è costituito da una lente al fluoruro di magnesio (diametro 2", lunghezza focale di 75 mm) posizionata su un supporto mobile. Il supporto corre lungo due guide e il movimento è guidato da un motore passo-passo. Il meccanismo è stato realizzato per compensare la variazione della lunghezza focale dell'obiettivo con la lunghezza d'onda, permettendo di avere sempre un'immagine della fenditura focalizzata sui rivelatori.

Queste camere sono collegate al beam splitter attraverso una valvola a saracinesca. Questo espediente consente di commutare il rivelatore di riferimento e il rivelatore da caratterizzare, mantenendo tutto il sistema, tranne le due camere, sotto vuoto. Come rilevatore di riferimento, viene utilizzato un fotodiodo calibrato NIST prodotto dalla International Radiation Detectors (IRD).

Il sistema è completamente automatizzato e tutti i meccanismi sono controllati dal computer. Un'interfaccia utente consente all'utente di selezionare: lampade e filtri, gestire il monocromatore, muovere gli obiettivi di messa a fuoco e leggere la corrente del fotodiodo. L'utente seleziona una lunghezza d'onda da un elenco e il software controlla di conseguenza tutti i meccanismi in modo da avere la configurazione corretta per iniziare una misura.

La Figura seguente mostra come appare l'interfaccia grafica iniziale. Questa GUI ci consente di inviare comandi e acquisire/archiviare dati.

Per quanto riguarda il sistema di pompaggio utilizzato per le operazioni di vuoto, il sistema è dotato di quattro pompe turbomolecolari e due pompe scroll, utilizzate come pompe primarie.

Le pompe turbomolecolari sono posizionate direttamente sul primo modulo, sul monocromatore e su ciascuna delle doppie camere. I primi due hanno una velocità di pompaggio di 80 l/s (riferita all'azoto molecolare), mentre gli altri hanno una velocità di pompaggio di 50 l/s.