Что такое градильня: Что такое градирни, виды, типы, предназначение и принцип работы

Градирня — это | Группа компаний АКВАНН

Принцип работы.

Градирня представляет собой сооружение для охлаждения воды в оборотных системах водоснабжения.

В промышленности градирни используются для охлаждения холодильных машин, машин-формовщиков пластмасс, при химической очистке веществ, для охлаждением оборудования в целях предохранения его от быстрого разрушения под влиянием высоких температур (например, цилиндров компрессоров, кладки производственных печей) и т. п. В гражданском строительстве градирни используются при кондиционировании воздуха, например, для охлаждения конденсаторов холодильных установок, охлаждения аварийных электрогенераторов.

Процесс охлаждения происходит за счёт испарения части воды при стекании её тонкой плёнкой или каплями по специальному оросителю, вдоль которого в противоположном движению воды направлении подаётся поток воздуха (вентиляторные градирни). При испарении 1 % воды, температура оставшейся массы понижается на 5,48 °C.

Более подробно вы можете посмотреть в данном видео:

Основные типы градирен:

Для чего нужна градирня и принцип её работы. На примере Благовещенской ТЭЦ — Александр Головко

В 2014 году я первый раз побывал на ТЭЦ, посмотрел всё изнутри и досконально изучил принцип работы данного типа электростанции. По итогам той поездки я написал пост — Как работает ТЭЦ или Благовещенская ТЭЦ — взгляд изнутри. Что же такое градирни? Это то, с чем у любого нормального человека ассоциируется ТЭЦ, но это лишь верхушка айсберга. Самое время сорвать покровы и разобраться с этой нехитрой конструкцией. Мне повезло, я смог посмотреть на процесс строительства новой градирни и побывать внутри действующей конструкции.

02. Посмотрите какая красота! Такое ощущение, что это кадр из какого-то фантастического фильма, но нет, это я снял внутри самой охлаждающей башни, огромного холодильника, или если называть вещи своими именами, обычной градирни каких по всей стране понастроено великое множество.

Для начала давайте обратимся к простым формулировкам, а потом попробуем их расшифровать:

Градирни — это специальные устройства для охлаждения большого количества воды посредством направленного потока воздуха. Также их называют охладительными башнями — это более понятно звучит.

Башенная градирня – это одно из наиболее эффективных устройств для охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий. Высокая башня создает ту самую тягу воздуха, которая необходима для эффективного охлаждения циркулирующей воды. Вытяжные башни служат для создания естественной тяги благодаря разности удельных весов воздуха, поступающего в градирню, и нагретого воздуха, выходящего из градирни. Под оросителем располагается водосборный резервуар. Вода подается в водораспределительное устройство по размещаемым в центре градирни стоякам. Благодаря высокой башне одна часть испарений возвращается в цикл, а другая – уносится ветром. Из-за этого в округе не образуется сырости, тумана и обледенений в зимнее время, хотя возможно появление льда вокруг оросительных устройств.

03.

Вода на электростанциях нужна для охлаждения технических узлов и агрегатов. В процессе охлаждения она нагревается и при этом она движется по замкнутому контуру, иначе говоря по кругу. Так вот, в эту цепь встраивают градирню, которая и охлаждает воду. Если рядом с электростанцией есть озеро или водоём, то вода для охлаждения берётся оттуда и соответственно градирню в таком случае строить необязательно. Важно отметить, что существует несколько видов градирен, но мы сейчас говорим о самой распространённой — градирне башенного типа. Помимо этого, существуют ещё башенные и вентиляторные градирни, у всех есть, как и свои плюсы, так и свои минусы.

Первую башенную градирню в нынешнем её виде построили в 1918г. в Нидерландах в городе Херлен. Её изобрел профессор машиностроения и директор голландских государственных шахт Фредерик ван Итерсон. Ему удалось создать максимально эффективную охлаждающую конструкцию, как в технологическом, так и в экономическом отношениях. До этого градирни не имели постоянной формы.

04.

Как происходит процесс охлаждения воды

Градирня в виде башни относится к испарительному типу градирен, внутри конструкции происходит передача тепла от жидкости атмосферному воздуху при поверхностном испарении при непосредственном контакте сред. Башенная градирня представляет собой конструкцию, в которой из-за разности давлений внутри и снаружи башни создается естественная тяга. В нижней ее части расположены технологические элементы — система водораспределения, ороситель, водоуловитель. Башенные градирни могут отличаться друг от друга формой, размерами, отдельными технологическими решениями, но в основе лежит один и тот же принцип работы.

Горячая вода из водораспределительной системы при помощи сопел разбрызгивается по всей площади орошения. Вода, попавшая на оросительное устройство, образует на его поверхности тонкую пленку или дробится на очень мелкие капли. На всей получившейся поверхности происходит процесс испарения, за счет чего и понижается температура оборотной воды. А благодаря тяге, создаваемой за счет перепада высот, насыщенная теплыми парами капельно-воздушная смесь отводится из градирни.

Если в двух словах — вода падает вниз, а воздух, который идёт вверх наперекор воде охлаждает жидкость, вот так всё просто и легко.

05. Из-за постоянного испарения внутри градирни всегда стоит туман.

06.

07. Вот так происходит процесс орошения горячей воды.

08. Мы уже разобрались, что вода стекает вниз, выглядит это так словно идёт дождь! Если подойти к градирне поближе, то можно самому посмотреть, как это выглядит со стороны.

09.

09. Посмотрите на основание градирни и обратите внимание на трубы, идущие из-под земли, по ним вода поступает в градирню, и по ним же уходит в систему. А ещё в самом внизу можно увидеть, как бы «распахнутые окна» градирни, через эти отверстия воздух нагнетается в башню, они кстати регулируются. Представьте себе жалюзи, тут действует примерно аналогичный принцип.

10. Поближе.

11. Вот тут очень хорошо видны все элементы основания градирни.

12. Ещё несколько атмосферных фотографий, на закуску!

13.

14. Вот так выглядит основание строящейся градирни.

Интересный факт!

Во время Второй мировой войны правительство Великобритании для защиты собственных электростанций от возможных ударов немецких войск камуфлировало градирни и стоящие рядом объекты под обычные городские поселения. На стены башен наносились рисунки домов и деревьев, чтобы заметные издалека стратегически важные объекты не были заметны.

15. Я напишу ещё один пост, посвящённый Благовещенской ТЭЦ, он будет посвящён строительству второй очереди электростанции.

Вот здесь очень интересная попсовая статья про различные градирни мира — http://zavodtriumph. ru/articles/452

Добавь в друзья!

Я в ВК || Группа в ВК || YouTube || Я в ОК || Твиттер || Хоккейный твиттер || Я в FB || Я в Google+ || Мой Instagram || RSS

ГРАДИРНЯ — это… Что такое ГРАДИРНЯ?

Сухая градирня. Принцип работы сухой градирни Thermokey (Термокей).

Рентабельность, эффективность и экономичность сухих градирен сделали это оборудование крайне востребованным на различных промышленных предприятиях. Они отлично справляются с обработкой большого объёма воды и понижением ее температуры, за счёт непрекращающегося потока атмосферного воздуха.

Подбирая водоохлаждающее оборудование, важно учитывать множество нюансов, включая климатические особенности региона. Например, в местах, в которых в среднем за год среднесуточная температура находится на низком уровне, лучше устанавливать сухую градирню, а не мокрую. Это обусловлено спецификой работы каждого из этих устройств. При этом их стоимость отличается доступностью, а широкие эксплуатационные характеристики гарантируют длительный срок службы.

Сухие градирни активно применяются на тепловых и атомных электростанциях, на авиационных и судостроительных предприятиях, в пищевой, перерабатывающей и химической промышленности, на машиностроительном, деревообрабатывающем и металлургическом производстве. Они полностью соответствуют санитарно-гигиеническим нормам и абсолютно безопасны для окружающей среды.

Сухая градирня – ее преимущества и особенности

Помимо низкой цены и неприхотливости в уходе, вентиляторная сухая градирня обладает и другими преимуществами:

Основным преимуществом данного типа градирни во многих аспектах можно считать ее экономичность. Она значительно снижает как количество изначальных вложений в работу производства, так и расход электроэнергии в долгосрочной перспективе.

Почему сухая градирня экономичнее чиллера?

В отличие от чиллера, требующего пускать электроэнергию ещё и на функционирование компрессора, в градирне она необходима только для вентиляторов. Немаловажно и то, что в холодное время года это количество существенно сокращается, позволяя ещё больше экономить, сохраняя нужный темп работы и эффективность использования оборудования.

При этом изначальная стоимость сухой градирни порадует вас своей доступностью. Она намного ниже, нежели цена чиллеров такой же производительности, а ее обслуживание в ходе эксплуатации не требует больших вложений. Впрочем, такая экономичность никак не влияет на качество оборудования и срок его службы.

Напротив, данная конструкция предполагает работу с широким спектром хладоносителей и справляется с любыми жидкостями, будь то растворы, вода или любые другие не агрессивные жидкости, редко подвергается поломкам, обладает высокой износостойкостью и прочностью. Надёжный и долговечный каркас отлично противостоит деформации и пагубным воздействиям окружающей среды, а сами вентиляторы отличаются большим рабочим ресурсом.

Удобно и то, что сухие градирни с лёгкостью монтируются на любых поверхностях, как вертикальных, так и горизонтальных, и могут устанавливаться в местах с ограниченным свободным пространством или высотой. Например, на крыше здания или на стене. Единственным отрицательным фактором при эксплуатации градирни является возможность разморозки при низких температурах, когда хладоносителем выступает вода. Чтобы этого избежать, лучше отдавать предпочтение хладоносителям на основе гликоля. Как альтернативу, можно установить автоматику, которая будет защищать теплообменники от разморозки.

Ключевые различия сухой и мокрой градирни?

Существует ряд отличий в работе сухих и мокрых градирен, которые обязательно следует учитывать при подборе подходящего варианта для организации водоохлаждения на предприятии. В первую очередь, стоит отметить, что в мокрых вода проходит через специальные форсунки и стекает в поддон, после чего поставляется потребителю. Ее основным недостатком является быстрое испарение воды, поэтому номинальный объем необходимо постоянно контролировать и вовремя пополнять. Если говорить о градирнях мокрого типа, в них придётся следить и за качеством используемой жидкости, чтобы избежать засорения оборудования и образования налёта на стенках трубок.

Поскольку мокрая градирня никак не защищена от постоянных контактов с воздушным пространством, в неё попадает много грязи, которая впоследствии осядет в теплообменнике, образуя в нем изоляционный слой. Несвоевременное устранение таких засоров приведёт к преждевременному выходу из строя устройства и значительно снизит его эффективность. Частое проведение ремонтных работ и очистка труб, влекут за собой не только лишние хлопоты, но и дополнительные расходы, которых можно легко избежать, отдавая предпочтение градирням сухого типа. Они не только обладают целым рядом ощутимых преимуществ, но и прослужат длительный срок эксплуатации без перебоев.

Основной принцип работы градирни

Для того, чтобы было проще разобраться с тем, какое устройство подойдёт именно вам для выполнения конкретных задач на производстве, стоит вникнуть в принцип работы подобного устройства и учитывать особенности его функционирования:

• Установленный в сухой градирне насос отвечает за качественное и своевременное охлаждение нагретого хладоносителя.
• Воздушный поток, с температурными показателями на несколько градусов ниже нагретого хладоносителя, благодаря установленным вентиляторам проходит через теплообменники и устраняет в них излишки тепла, тем самым снижая общую температуру в трубках, по которым проходит хладоноситель.
• После охлаждения хладоносителя, он переходит из теплообменников в обратный контур и готов к подаче потребителю.

Отдельно стоит отметить, при установке сухой градирни опционально ее можно оснастить системой орошения, снижающей температуру хладоносителя дополнительно на несколько градусов, что особенно актуально в жаркие периоды. Система работы предельно понятна: в нужный момент вентиль открывает подачу жидкости на форсунки, распыляющие воду на теплообменники. В момент испарения, она частично аккумулирует различные загрязнения и стекает в специальный резервуар, необходимый не только для более экономичного расхода воды, но и для регулярной очистки от накопившейся грязи.

Максимальная выгода для производства

В ряде ситуаций использование сухой градирни является более целесообразным вариантом, который поможет урезать расходы на производство, без ущерба качеству и безопасности работы предприятия. 

• Необходимость непрекращающегося охлаждения жидкости, соблюдение высокого уровня чистоты.
• В случае отсутствия возможности регулярно восполнять нужный баланс жидкости в оборудовании.
• При наличии ряда ограничений, препятствующих установке другого водоохлаждающего оборудования, в том числе отсутствия необходимого уровня энергоснабжения, при необходимости работы с водой высокой жёсткости, в случаях, когда оборудование невозможно использовать в определённом расположении из-за образования испарения или недостатке свободного пространства.

Мы с радостью поможем вам с подбором сухой градирни. Просто заполните форму для расчёта, внеся в неё необходимые данные, на странице оформления запроса, или же свяжитесь с нами напрямую через адрес электронной почты. Мы сами уточним у вас необходимую информацию для проведения расчётов и подбора устройства, которое вам подойдёт и сможет справиться с рядом поставленных задач.

Можно ли провести расчёт самостоятельно?

Поскольку этот процесс требует наличия определённых знаний и навыков, провести расчёт самостоятельно не получится, ведь необходимо учитывать множество показателей, в том числе и таких как:

• Температура.
• Теплоёмкость.
• Влажность.
• Химический состав.
• Относительный расход.
• Особенности окружающей среды, в которой устройство будет эксплуатироваться.
• Хладоноситель.
• Перепад физических параметров в разной среде.

Установка сухой градирни позволит оптимизировать процесс производства, снизить затраты и тем самым сделать более доступными выпускаемые товары для потребителя, повышая прибыльность предприятия и расширяя клиентскую базу. Для ее длительного использования достаточного минимального сервисного обслуживания, а само оборудование быстро окупится.

Лучшее оборудование для вашего предприятия по самым выгодным ценам

Не можете определиться с выбором и нуждаетесь в подробной консультации опытных специалистов? Тогда вы попали по адресу. В компании «Питер Холод» работают лучшие мастера, способные справиться с задачами любой сложности и имеющие за своими плечами множество успешно реализованных проектов.

Мы внимательно и с пониманием относимся к каждому новому клиенту и стремимся предоставлять услуги и товары высочайшего качества, которые полностью оправдают все возложенные ожидания. Обратившись к нам, вы смело сможете рассчитывать на подробную консультацию по интересующим вас вопросам, помощь в подборе подходящего оборудования, широкий ассортимент и целый спектр услуг. У нас вы сможете приобрести продукцию от ведущих производителей в данной отрасли, включая thermokey, и подобрать оборудование промышленного значения разной мощности по самым выгодным ценам.

Мы работаем для вас и легко справляемся с задачами любой сложности. Доверьтесь в вопросах водоохлаждения профессионалам и избавьте себя от необходимости самостоятельно их решать.

Вентиляторная градирня, мокрая градирня, чиллеры | Производство градирен

Градирни используют в промышленности и энергетике для охлаждения оборотной воды направленным потоком воздуха из атмосферы. Задача градирни — конденсация отработавшего пара и газообразных продуктов, охлаждение жидкостей, оборудования и механизмов.

От качества и стабильности работы градирен зависит эффективность работы систем оборотного водоснабжения, их экологичность, а также производительность технологического оборудования, качество и себестоимость вырабатываемой продукции, удельный расход сырья, топлива и электроэнергии.

О компании Mesan

MESAN — всемирно признанный производитель вентиляторных градирен для коммерческих и промышленных объектов. На заводе MESAN изготавливают все типы градирен с осевыми и центробежными вентиляторами.

Компания основана в Гонконге в 1972 году, а с 2010 года MESAN входит в первую в мире десятку компаний — лидеров в производстве вентиляторных градирен.

Основной завод компании находится в г. Donguan, Китай. Только в Китае у MESAN работают более 30 офисов, и еще более 30 офисов дистрибуторов градирен открыты в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Компания MESAN USA была основана в 2002 году и успешно поставляет градирни MESAN в Северной и Южной Америке, Ближнем Востоке и Австралии.

MESАН в цифрах:

• 47 лет на рынке!
• 3500 гигаватт в год — суммарная мощность выпускаемых за год градирен MESAN
• Более 200 000 градирен MESAN сейчас успешно работают в мире
• 60 000 м² — площадь завода MESAN
• Более чем в 30 странах работают градирни MESAN.

География компании MESAN

MESAN в России

ЭСТ является эксклюзивным дистрибутором градирен MESAN на территории России. Специалисты Эст работают с продукцией завода с 2011 года и накопили уникальные знания и значительный опыт.

Получить подробную информацию и подобрать градирню можно на официальном сайте MESAN в России

ЭСТ поставил градирни MESAN на самые ответственные и сложные объекты. Среди них две 2-секционных градирни на Астраханской ГРЭС (Лукойл Астрахань-Энерго), они используются в системе охлаждения воздуха на всосе в турбину. Благодаря ЭСТ градирни MESAN также работают на следующих объектах:

• Мазутный терминал, г. Новороссийск
• Завод медикаментов им. Филатова, г. Гатчина
• Санаторий «Русь» Управделами Президента РФ, г. Сочи
• ТРК «Пять Планет», Московская обл. и многих других объектах.

Почему MESAN

Узнать подробнее о градирнях MESAN и подобрать градирню

Сухая градирня (драйкулер). Преимущества и принцип работы.

 Драйкулер (dry cooler) это устройство для охлаждения жидкости, использующееся в современных системах кондиционирования, так и самостоятельно для обеспечения охлаждения в разных сферах промышленности.

 Включает в себя теплообменник с трубками из меди  либо других металлов и оребрением из алюминия (хотя так же могут использоваться различные металлы и покрытия) и осевые или центробежные вентиляторы, которые осуществляют обдув теплообменника воздухом. В некоторых случаях вентиляторы оснащаются регуляторами скорости вращения для более точного поддержания температуры жидкости.

 Обычно драйкулеры устанавливаются на открытом воздухе, однако некоторые производители, к примеру RC Group, выпускают модели и для внутренней установки, рассчитанные на подключение к системам воздуховодов, что позволяет использовать их в случае, когда по каким-либо причинам наружная установка не возможна (подземные помещения, бункеры, и т.д).     

Рис.1- Cухая градирня а) Наружной установки с V-образным теплообменником производства Alfa Laval ; б) Внутренней установки с центробежными вентиляторами производства RC Group

Принцип работы

 Принцип работы драйкулера предельно прост. Жидкость, которую необходимо охладить поступает в теплообменник, продвигаясь по которому она постепенно охлаждается за счет обдува внешним воздухом с помощью вентиляторов. 

 Необходимо помнить, что драйкулеру для охлаждения часто необходимы значительные объемы воздуха, и поэтому его необходимо устанавливать так, чтобы не было препятствий на входе и выходе воздуха из драйкулера. 

Рис.2- принцип работы сухой градирни

Рис.3-схема работы системы кондиционирования на базе сухой градирни

Область применения сухой градирни

 Драйкулеры имеют широкую область применения. Они могут использоваться самостоятельно для охлаждения воды или других технологических жидкостей в химической, пищевой, перерабатывающей и других отраслях промышленности.

 Увеличение стоимости электроэнергии приводит к необходимости использовать оборудование с низким энергопотреблением. Тем самым, возрастает спрос на сухие градирни, которые могут использоваться в зимний период в для работы в системах естественного охлаждения. Данное решение позволяет устраняет необходимость работы чиллеров в зимний период, продлевая их срок службы и обеспечивая значительную экономию электроэнергии.

 Так же драйкулеры могут работать в составе систем кондиционирования, например для охлаждения контура конденсатора для чиллеров с водяным охлаждением.

 Получить консультацию специалиста, Рассчитать и приобрести сухую градирню Вы можете в нашем интернет-магазине позвонив по номеру : (044) 50 000 53 или заказать ОБРАТНЫЙ ЗВОНОК.

Преимущества и недостатки драйкулера

  Надежная работа трубопроводов и насоса на длительный срок;

  Прост в монтаже и эксплуатации;

  Минимум сервисного обслуживания;

  Достаточно короткий срок окупаемости;

  Энергоноситель не испаряется за счет циркуляции по замкнутому контуру;

  Легкое внедрение новых блоков в функционирующую систему охлаждения;

  Возможность использовать практически любой антифриз;

  При эксплуатации сухая градирня не повышает уровень влажности в воздухе, и не загрязняет окружающую среду химическими соединениями.

 Один из главных недостатков драйкулера- невозможность охлаждать хладоноситель ниже температуры уличного воздуха . В летний период, когда от оборудования требуется максимальная производительность, эффективность его работы уменьшается.

 Драйкулеры не могут охладить жидкость ниже температуры окружающей среды, что сильно ограничивает область их самостоятельного применения 

Заглядываем внутрь градирни — «СГК Онлайн»

Как только ни называют самые заметные сооружения на ТЭЦ: и градиЛЬни, и грЕдирни, а некоторые даже уверены, что это дымовые трубы. На самом деле правильное название таких конструкций — ГРАДИРНИ. И нужны они для охлаждения воды, а вот эти облака над градирнями — вовсе не дым, а пар. Но гораздо интереснее, что же происходит внутри? 

Скачать

Тот самый случай, когда сначала было слово

Слово «градирня» пришло к нам из немецкого языка и в переводе означает «сгущать соляной раствор». Ведь первоначально такие конструкции использовались для выпаривания соли. Даже у Александра Блока в стихотворении 1909 года есть такие строчки:

Все та же озерная гладь,

Все так же каплет соль с градирен…

А в современном виде и предназначении первая градирня была построена 101 год назад. 

Скачать

Градирни Абаканской ТЭЦ имеют разный возраст. Вот этим трем серым — 37 лет, а две новые появились всего пять лет назад. И высота у них разная — 57 и 63 метра, соответственно. Но принцип работы един: сверху фонтаны, внизу озеро.

Скачать

Горячая вода подается в градирни, через форсунки разбрызгивается и стеной дождя падает вниз, по пути охлаждаясь. А потом из огромного бассейна поступает обратно в цикл, охлаждаясь на 8–10 градусов. В сутки через градирни проходит до 1 миллиона 300 тысяч кубометров воды, то есть 1 миллиард 300 миллионов литров! Остужают ее потоки воздуха, а сквозняк в охладительных башнях образуется благодаря особой конструкции.

Скачать

ИНТЕРЕСНО! Это не та вода, которая по трубам пойдет в город. А так называемая циркуляционная вода для внутренних потребностей. В чем отличие? Это как большой и малый круг кровообращения в организме человека, у каждого свои задачи. Так и на ТЭЦ: большой круг — для потребителей, малый — для нужд станции.

Скачать

Царь-вопрос: а купаться можно?

И вопрос этот задают все, кто впервые видит градирни вблизи. Купаться здесь нельзя, и дело не в химическом составе воды, а в конструкции градирни. В чаше бассейна — огромный шлюз, через который вода попадает обратно в цикл станции. Посторонние внутрь не заходят никогда, а специалисты заходят сюда для чистки и наладки оборудования, и только когда градирня не работает.

Скачать
 

Определение решетки по Merriam-Webster

благодарность

| \ ˈGrā-tiŋ

\

1

: деревянная или металлическая решетка, используемая для закрытия или перекрытия проема.

2

: перегородка, покрытие или рама из параллельных брусьев или поперечин.

3

: система близких эквидистантных и параллельных линий или полос на полированной поверхности для получения спектров путем дифракции.

: вызывает раздражение или раздражение

раздражающая привычка. Дело не только в том, что отвлекающие действия сами по себе вызывают утомление: что еще хуже, так это то, что они создают враждебные действия.- Хизер Шведель

довольно часто

: резкий или неприятный звук.

скрипучий голос / акцент. Если бы вы только представили эту последнюю цитату, произнесенную в резком, неприятном вопле Готфрида, теперь вы бы услышали его по телефону. — Блейк Хэннон. Грузовик затормозил с резким стальным криком.- Милдред Д. Тейлор

определение решетки по The Free Dictionary

Он получал такой свет, когда проходил через решетку из железных прутьев, напоминающую довольно большое окно, через которое его всегда можно было осмотреть с мрачной лестницы, на которую выходила решетка.

Человек, лежавший на выступе решетки, даже замерз.

Звук колоколов и вопль кошек был таким, что, хотя герцог и герцогиня были авторами шутки, они были поражены ею, в то время как Дон Кихот стоял, парализованный от страха; и, как назло, две или три кошки пробрались сквозь решетку его комнаты и, перелетая с одной стороны на другую, создавали впечатление, будто в ней обитает целый легион дьяволов. слышал, как скрипят лестницы на стене, и видел, как чудовищная спина человека поднималась.

‘prentice пробирался ощупью; и остановившись у дома, с изуродованного и гнилого фасада грубое изображение бутылки раскачивалось взад и вперед, как какой-то упертый злодей, трижды ударившись ногой о железную решетку.

«Уже так поздно, мы тебя бросили», — ответил голос, когда его владелец остановился, чтобы закрыть и закрепить решетку. «Вы опоздали, сэр».

Однако через решетку Дантес увидел, что они проходят через улицу Кайссери, а также через улицу Сен-Лоран и улицу Тарамис к порту.Также была очень маленькая решетка, через которую поступало очень мало свежего воздуха: массивный фундамент был проложен в одном месте; В результате получился грубый альков с решеткой на конце и наверху, примерно в семи футах над земным полом. Человек удовлетворился коротким ответом: «Визиторы»; и, взяв его за руку точно так же, как накануне констебль, провел его через несколько извилистых дорог и крепких ворот в проход, где он поставил его у решетки и повернулся на пятке.Цепляясь за решетку для поддержки, он не осмеливался повернуть голову в направлении зверей позади него. В назначенный час лорд де Винтер и четверо друзей отправились в монастырь; звонили колокола, часовня была открыта, решетка хора закрыта. «Эти господа, Комминг, не пленники, — ответил Мазарини с иронической улыбкой, — всего лишь гости; но гости такие дорогие, что я поставил решетку. перед каждым из их окон и засовами к дверям, чтобы они не отказались продолжать мои посетители.

Определение и значение решетки | Словарь английского языка Коллинза

Примеры ‘решетка’ в предложении

решетка

Эти примеры были выбраны автоматически и могут содержать конфиденциальный контент.Подробнее…

Используйте половину сыра, чтобы добавить хорошую терку только к половине каждой тортильи.

Times, Sunday Times (2014)

В конце хорошо натереть пармезан и подавать.

Times, Sunday Times (2010)

Добавьте половину сыра и щедрую терку мускатного ореха.

Times, Sunday Times (2011)

Добавьте дополнительную терку цедры лимона перед подачей на стол.

Times, Sunday Times (2012)

Подавать с мелко нарезанным чесноком и щедрой теркой мускатного ореха.

Times, Sunday Times (2013)

Добавьте небольшую терку мускатного ореха и перемешайте.

Times, Sunday Times (2016)

Подавать с обильной теркой мускатного ореха.

Times, Sunday Times (2010)

Добавьте тертый мускатный орех по вкусу и хорошо приправьте солью и перцем.

Times, Sunday Times (2013)

Приправить и подавать с добавлением двойных сливок и тертого мускатного ореха.

Times, Sunday Times (2009)

Добавьте тертый мускатный орех и хорошо перемешайте.

Times, Sunday Times (2014)

Подробнее …

Завершите приготовлением хорошей теркой мускатного ореха.

The Sun (2015)

Но попытка с небольшим количеством масла и щедрой теркой свежего мускатного ореха меня выиграла.

Times, Sunday Times (2010)

Приправить морской солью, свежемолотым перцем и тертым мускатным орехом.

Times, Sunday Times (2016)

И некоторые шутки, сделанные известными лицами, были немного раздражающими и постановочными.

Солнце (2014)

Приправить по вкусу морской солью, белым перцем и тертым мускатным орехом.

Солнце (2015)

Затем добавьте лимонный сок, нарезанные кубиками помидоры и хорошо натертый пармезан.

Times, Sunday Times (2015)

Растопите оставшиеся 50 г сливочного масла и добавьте хорошую терку мускатного ореха.

Times, Sunday Times (2007)

Если хотите, посыпьте салат солью, перцем и теркой из пекорино или пармезана.

Times, Sunday Times (2015)

Я взглянул на тяжелую железную дверь и металлические решетки, закрывающие окна, в новом свете.

Times, Sunday Times (2008)

В темноте он услышал скрип ее зубов и почувствовал, как ее тело внезапно повернулось, когда она боролась с какой-то угрозой, которую могла видеть только она.

Times, Sunday Times (2006)

Варить на медленном огне несколько минут и хорошо приправить по вкусу, добавив молотый мускатный орех, мускатный орех и щедрую терку перца.

Times, Sunday Times (2009)

Подавать ломтиками с ложками сливок, крем-фреш или йогуртом, хорошо натереть цедру апельсина и немного сбрызнуть медом.

Солнце (2015)

Эта система соответствует скорости двигателя и шестерен; если он не работает, непревзойденные скорости вызывают упомянутый вами решетчатый шум.

Times, Sunday Times (2008)

Решетки разделяют свет разных цветов

Дифракционные решетки — это фундаментальные оптические элементы, на которые нанесен точный рисунок канавок. Эти мельчайшие периодические структуры дифрагируют или рассеивают падающий свет таким образом, что можно различать отдельные длины волн, составляющие падающий свет.Решетки незаменимы, помогая физикам определять структуру атомов или помогая астрономам вычислять химический состав звезд и вращение галактик. Приложения расширяются; Одна из самых быстрорастущих областей для решеток — сжатие лазерных импульсов — не существовало еще несколько лет назад.

Йозеф Фраунгофер впервые использовал дифракционные решетки в 1819 году для наблюдения спектра Солнца. Самые ранние устройства представляли собой узлы с множеством щелей, состоящие из сетки из тонкой проволоки или резьбы, намотанной и проходящей между двумя параллельными винтами, которые служили прокладками.Волновой фронт, прошедший через систему, встречался с чередующимися непрозрачными и прозрачными областями, так что он подвергался модуляции по амплитуде.% {[Data-embed-type = «image» data-embed-id = «5cdaffa9f6d5f267ee2a528c» data-embed- element = «span» data-embed-size = «320w» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «РИСУНОК 1. Второй спектр или второй порядок, образованный серией волн, сдвинутых по фазе на две длины волны, в два раза длиннее (имеет вдвое большую дисперсию), чем первая.Спектр третьего порядка, который перекрывает второй порядок, имеет в три раза дисперсию первого.Более высокие порядки также перекрывают своих соседей и длиннее, но тусклее. «Data-embed-src =» https://img.laserfocusworld.com/files/base/ebm/lfw/image/2016/01/th_lfw30219_35.png?auto= format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» РИСУНОК 1. Второй спектр или второй порядок, образованный серией волн, не совпадающих по фазе на две длины волны, в два раза длиннее (имеет вдвое большую дисперсию), чем первый. Спектр третьего порядка, который перекрывает второй порядок, имеет в три раза дисперсию первого. Высшие порядки также перекрывают своих соседей и длиннее, но тусклее.»]}%

В 1882 году Генри А. Роуленд изобрел процесс линейки, или царапания параллельных надрезов на металле, нанесенном на поверхность плоской прозрачной стеклянной пластины, — метод, позволяющий получать решетки исключительно высокого качества. Современные решетки с линейчатой ​​структурой могут быть отражающими или пропускающими и изготовлены с одним алмазным острием, которое полирует канавки на плоских или вогнутых поверхностях.

«Канавки похожи на углубления, сделанные плугом в почве», — говорит Джон Хуз из Richardson Grating Laboratory (Рочестер) , Нью-Йорк), за исключением того, что они гораздо ближе друг к другу.Можно выгравировать от 1 до 10 000 тонких параллельных линий на миллиметр. Световые волны, дифрагированные от этих линий, интерферируют, и все длины волн, кроме одной, подавляются в любом конкретном направлении посредством деструктивной интерференции. Глубина канавки изменяет длину волны дифрагированной световой волны.

Поскольку разные длины волн выходят за решетку под разными углами, они образуют спектр или дифракционный порядок. Решетки могут создавать более одного порядка дифракции одновременно в серии все более широких спектров по обе стороны от яркого центрального изображения; называемые первым порядком, вторым порядком и т. д. (см. рис.1) спектры вызваны интерференцией серии волн, которые не совпадают по фазе на одну или несколько длин волн соответственно. Заказы возникают, когда длина волны дифрагированного света намного меньше, чем расстояние между соседними канавками на решетке; редко встречаются, когда длина волны сравнима с шириной промежутка между канавками, и ничего не происходит, кроме отраженного луча, когда длина волны более чем в два раза превышает расстояние между канавками.% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5cdaffa9f6d5f267ee2a528e» data-embed-element = «span» data-embed-size = «320w» data-embed-align = «right» data-embed-alt = «РИСУНОК 2.Монохроматический пучок света, падающий на отражающую решетку, дифрагирует по нескольким дискретным путям, причем падающие и дифрагированные лучи остаются на одной стороне решетки (вверху). Свет, падающий на пропускающую решетку, также рассеивается по нескольким путям, но напротив решетки (внизу). Условные обозначения для угла падения a и угла дифракции b зависят от их положения относительно нормали решетки; d — расстояние между канавками. «data-embed-src =» https: //img.laserfocusworld.com / files / base / ebm / lfw / image / 2016/01 / th_lfw30219_36.png? auto = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» РИСУНОК 2. Монохроматический луч света, падающий на отражающую решетку, дифрагирует вдоль нескольких дискретные пути, при этом падающие и дифрагированные лучи остаются на одной стороне решетки (вверху). Свет, падающий на пропускающую решетку, также рассеивается по нескольким путям, но напротив решетки (внизу). Условные обозначения для угла падения a и угла дифракции b зависят от их положения относительно нормали решетки; d — расстояние между канавками.»]}%

Решетки с относительно небольшим количеством линий на единицу длины имеют ограниченную разрешающую способность, то есть разделение спектральных компонентов, но дают много дифрагированных порядков, близких друг к другу. Уравнение решетки: ml = d (sina + sinb), где m — порядок дифракции, d — расстояние между канавками, a — угол падения, а b — угол дифракции (см. рис. 2). Для источника с широким непрерывным спектром, такого как вольфрамовая нить, когда m = 0, или нулевой порядок, изображение соответствует неотклоненному виду источника в белом свете.Для любого значения, где m не равно 0, уравнение решетки зависит от длины волны l, поэтому различные цветные изображения источника, соответствующие немного разным значениям b, распределяются в непрерывный спектр.

Коммерческие решетки с рельефом поверхности производятся с использованием процесса репликации эпоксидного литья, разработанного в середине 1900-х годов. Процесс включает в себя заливку жидкости в форму, позволяющую жидкости затвердеть, а затем удаление затвердевшего материала из формы без повреждения.В процессе репликации получается решетка, которая является оптически идентичной копией оригинала. Два основных типа решетчатых мастеров — это линейчатые и интерференционные.

Линейчатые решетки могут быть блестящими или формованными для определенных длин волн. С помощью интерференционных решеток труднее получить определенные длины волн, потому что процесс изготовления по своей сути не дает острых краев и плоских поверхностей. Но поскольку интерференционные или голографические решетки создаются оптически, создается меньшее рассеяние.Интерференционная полоса или линия на решетке образуется, когда фотографическая пластинка подвергается воздействию двух мешающих лучей одного и того же лазера. После экспонирования узор проявляется, создавая мастер рельефа поверхности. Плотность канавок может составлять от 65 до более 5000 канавок / мм. Производственные трудности ограничивают большинство голографических решеток 600-5000 штрихов / мм. Поскольку голографические решетки имеют синусоидальный профиль, они не так эффективны, как линейчатые решетки (см. Рис. 3). Однако ионное измельчение, при котором канавки голографической решетки бомбардируются ионами, может изменить профиль с синусоидального на «почти» треугольный.

Применение решеток

Свет, падающий на дифракционную решетку, рассеивается от поверхности решетки под углом, зависящим от ее длины волны, что позволяет использовать решетку для выбора узкой спектральной полосы из гораздо более широкой полосы. Эта способность решетки особенно полезна для настройки лазера, особенно в видимой области спектра. Две основные конфигурации для выбора узкой длины волны — это Литтроу и Литтман. В конфигурации Литтроу интересующая длина волны дифрагирует точно под тем же углом, что и свет, падающий на решетку.Настройка Литтроу выполняется либо с помощью решеток первого порядка с мелким шагом (обычно 1800 или 2400 штрихов / мм, линейчатых или голографических), либо с помощью более грубых решеток, используемых в более высоких порядках. Альтернативный подход — использовать решетку в режиме фиксированного скользящего падения вместе с вращающимся отражающим зеркалом.% {[Data-embed-type = «image» data-embed-id = «5cdaffa9f6d5f267ee2a5290» data-embed-element = «span «data-embed-size =» 320w «data-embed-align =» left «data-embed-alt =» РИСУНОК 3. Гофрирование поверхности решетки обычно треугольное или синусоидальное.Треугольная «лестница» профиль обычно создается механической линией и может рассеивать больше света в определенном порядке (для данного диапазона длин волн), чем синусоидальный профиль. «data-embed-src =» https://img.laserfocusworld.com/files/base /ebm/lfw/image/2016/01/th_lfw30219_37.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed-caption =» РИСУНОК 3. Гофрирование поверхности решетки обычно имеет треугольную или синусоидальную форму. Треугольный «лестничный» профиль обычно создается механической линией и может рассеивать больше света в определенном порядке (для данного диапазона длин волн), чем синусоидальный профиль.»]}%

Пары дифракционных решеток также могут использоваться для сжатия или растяжения лазерного импульса. Когда на дифракционную решетку падает спектрально широкий лазерный импульс, различные длины волн, составляющих импульс, будут дифрагировать от решетки под углом определяется этими длинами волн. Если импульс чирпируется так, что частота изменяется линейно в течение его длины, то дифракция распространит импульс на вторую решетку. Когда свет дифрагирует от второй решетки, которая ориентирована параллельно На первой решетке разные части импульса будут дифрагировать под углами, которые дают импульс, части которого синхронизированы.Это увеличивает пиковую мощность, в то время как общая энергия остается прежней. Сжатие импульсов использует две решетки с одинаковой частотой штрихов и эффективностями, максимальными для поляризации и длины волны лазера.

Если решетки расположены непараллельно, импульс может быть растянут. Для растяжения импульса используются две идентичные решетки, позволяющие передавать более низкую пиковую мощность через лазерную систему и увеличивать количество накопленной энергии, которая может быть извлечена.

С момента изобретения репликационной техники дифракционные решетки заменили призмы во многих коммерческих спектрометрах.Призма изгибает короткие волны больше, чем более длинные (см. Laser Focus World, январь 1997, стр. 101). Призмы, которые пропускают видимый свет, поглощают большинство длин волн УФ и инфракрасного излучения, тогда как на отражающие решетки можно нанести подходящее покрытие для обеспечения высокой отражательной способности в широких спектральных областях. Во многих приложениях решетки превосходят призмы. Стремясь объединить лучшее из обоих, лаборатория решеток Ричардсона изготовила «гризму», оптический элемент с частичной решеткой и частичной призмой, полезный в спектрометрах, которые, как в астрономии, требуют линейного представления спектра.Свет, дифрагированный решеткой, изгибается обратно за счет преломляющего эффекта призмы. Дисперсия гризмы не является линейной, потому что дисперсионные эффекты призмы и решетки накладываются друг на друга.

Новые технологии изготовления

Компания Kaiser Optical Systems Inc. (KOSI; Ann Arbor, MI) разработала альтернативу классической или поверхностно-рельефной голографической решетке — голографическую решетку с объемным пропусканием (см. Фото на стр. 93; также Laser Focus World, октябрь 1995 г., стр.95). Решетка создается традиционным способом путем записи интерференционных картин, генерируемых двумя взаимно когерентными лазерными лучами. После того, как узор определен в светочувствительном материале, нанесенном на стекло, и проявлена ​​пленка, добавляется верхний слой стекла, создавая полностью прозрачную решетчатую сборку. Свет падает на решетку с одной стороны и рассеивается с другой.

По словам Джеймса Арнса из KOSI, преимуществом решетки для измерения пропускаемого объема является ее относительная нечувствительность к углу.Структура типа Брэгга следует классическому уравнению решетки относительно положения изображения, но с добавленной способностью регулировать профиль интенсивности в диапазоне длин волн. Чтобы описать возможности, Арнс сравнивает жалюзи с линиями, нарисованными на окне. Когда жалюзи расположены так, чтобы ламели располагались горизонтально, они рассеивают свет так же, как нарисованные линии или решетка с рельефом поверхности. Когда ламели расположены под углом, к тому, как свет рассеивается, добавляется элемент глубины. Благодаря этому дополнительному размеру эффективность решетки можно регулировать в диапазоне длин волн в пользу той или иной стороны.Кроме того, низкая чувствительность к углу падения означает, что решетку можно настраивать под углом, не влияя на положение изображения.

«Он также обладает высокой эффективностью», — говорит Арнс. «В зависимости от конфигурации решетка может обеспечить 90% -ный КПД в первом порядке. Если толщина или частота решетки достаточно высоки, более высокие порядки, которые в противном случае могли бы распространяться, гаснут». Еще одно преимущество, по словам Арнса, заключается в том, что с элементом можно обращаться и чистить так же, как с высококачественной цементированной линзой, поскольку решетка зажата между двумя слоями стекла.Кроме того, поскольку решетка брэгговского типа является передающим устройством, оптические элементы и инструменты могут быть приближены к ней, что приводит к компактной конструкции.

Голоплексирование, методика, разработанная KOSI, в которой две решетки размещаются вместе в одной структуре для одновременного охвата нескольких спектральных диапазонов, полезен для получения изображений на камерах с зарядовой связью (CCD) для широкополосных приложений. Голографические пропускающие решетки также используются в рамановской спектроскопии и для сжатия импульсов в сверхбыстрых лазерах.

Голографические решетки также могут быть изготовлены из интерференционных картин, сгенерированных компьютером. Рисунки записываются на хромированную маску с помощью электронно-лучевой машины. Затем узоры на маске вытравливаются на материале, таком как плавленый кварц, с использованием методов фотолитографической маскировки и травления. «Компьютерные решетки действительно только достигли зрелости за последние два года», — говорит Майкл Фельдман из Digital Optics Corp. (Шарлотт, Северная Каролина). «Они очень гибкие и легко производятся в массовом порядке.«

Их универсальность дает множество преимуществ.« Линейчатые и голографические решетки ограничены относительно простыми структурами из-за используемых методов изготовления », — говорит У. Хадсон Велч, также из Digital Optics.« Гибкость, обеспечиваемая решетками, генерируемыми компьютером, позволяет создание практически произвольных рисунков решеток ».

Волоконные решетки

Волоконные решетки Брэгга, еще одна недавняя разработка в области применения решеток, изготавливаются внутри оптоволоконного кабеля. Волоконно-оптические решетки изготавливаются путем воздействия на сердцевину одномодового волокна 8 Толщиной 10 мкм с периодическим рисунком интенсивного ультрафиолетового света.Этот узор создается, когда лазер с длиной волны 248 или 193 нм проходит через специальную дифракционную фазовую маску. Когда волокно помещается в интенсивный ультрафиолетовый световой узор маски, в сердцевине волокна создается постоянная модуляция показателя преломления. Эта генерируемая фотографиями модуляция индекса действует как решетка.% {[Data-embed-type = «image» data-embed-id = «5cdaffa9f6d5f267ee2a5292» data-embed-element = «span» data-embed-size = «320w» data-embed-align = «right» data-embed-alt = «РИСУНОК 4. Когда волоконная решетка с внешним резонатором управляет излучением лазерного диода, боковые полосы на многомодовом выходе (слева) подавляются, чтобы получить одномодовый выход (справа).»data-embed-src =» https://img.laserfocusworld.com/files/base/ebm/lfw/image/2016/01/th_lfw30219_38.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed-caption = «РИСУНОК 4. Когда волоконная решетка с внешним резонатором управляет излучением лазерного диода, боковые полосы на многомодовом выходе (слева) подавляются, чтобы получить одномодовый выходной сигнал (справа).»]}%

Свет, проходящий по сердцевине волокна, падает на решетки, и каждая область с различным показателем преломления рассеивает небольшую часть луча.Если длина волны сигнала в два раза превышает расстояние между периодическими преломляющими элементами (обычно

) Существуют также длиннопериодные волоконно-оптические решетки с модуляцией показателя преломления с периодами сотен микрон (см. Laser Focus World, июнь 1996 г., стр.293). Вместо того, чтобы создавать отраженный сигнал, эти решетки создают условие фазового согласования, или условие Брэгга, которое объединяет идущий вперед сигнал с бегущими вперед модами оболочки. Сигналы, поступающие в оболочку, поглощаются покрытием, создавая потери. Таким образом, длиннопериодические решетки действуют как избирательные по длине волны фильтры поглощения и используются в сетях мультиплексирования с разделением по длине волны и в фильтрах формирования усиления для волоконных усилителей, легированных редкоземельными элементами.

Волоконные решетки Брэгга поступают в продажу только с 1995 года.Они становятся все более популярными в телекоммуникациях и лазерной промышленности для таких применений, как внешние отражатели для стабилизации полупроводниковых лазеров (см. Рис. 4) и одночастотных волоконных лазеров.

Концепция дифракционных решеток проста, но элегантна. Более ста лет они используются в дисперсионных оптических системах. Применение решеток расширяется по мере развития технологий производства. Эти изменения вызывают такие разнообразные области, как телекоммуникации, астрономия, микролитография, лазеры и анализ металлов.o

БЛАГОДАРНОСТЬ

Автор благодарит Джона Хуса из Richardson Grating Laboratory (Рочестер, штат Нью-Йорк) за помощь в подготовке этой статьи.

Что нужно знать о дифракционных решетках? — Oxford Instruments

Дифракционная решетка — это оптический элемент, который разделяет (рассеивает) полихроматический свет на составляющие его длины волн (цвета). Полихроматический свет, падающий на решетку, рассеивается, так что каждая длина волны отражается от решетки под немного другим углом.Дисперсия возникает из-за разделения волнового фронта и интерференции падающего излучения от периодической структуры решетки.

Рассеянный свет затем повторно отображается спектрографом, и требуемый диапазон длин волн направляется в систему обнаружения. Решетки состоят из равномерно расположенных параллельных канавок, сформированных на отражающем покрытии и нанесенных на подложку. Форма канавок (угол блеска) влияет на диапазон длин волн, для которого решетка лучше всего оптимизирована. Форма канавок (угол блеска) влияет на то, для какого диапазона длин волн решетка лучше всего оптимизирована.

Дисперсия и эффективность решетки зависят от расстояния между соседними канавками и угла канавки. Решетки, как правило, лучше призм — они более эффективны, они обеспечивают линейную дисперсию длин волн и не страдают от эффектов поглощения, которые имеют призмы, которые ограничивают их полезный диапазон длин волн.

Уравнение решетки

Дисперсия решетки определяется уравнением решетки , которое обычно записывается как:

где: n — порядок дифракции, λ — длина дифрагированной волны; d — постоянная решетки (расстояние между последовательными канавками); θ _i — угол падения, измеренный от нормали, а θ _d — угол дифракции. измеряется от нормального.На диаграмме выше показаны порядка дифрагированной длины волны . Помимо положительных порядков, свет может также дифрагировать в противоположном направлении (например, n = -1, -2 и т. Д.). Могут появляться и более высокие порядки, но они уменьшаются по интенсивности. Обычно линии первого порядка (n = 1 или n = -1) являются наиболее интенсивными.

Выбор решетки для спектрографа Черни-Тернера

Ключевыми параметрами, которые следует учитывать при выборе решетки для данного приложения, являются требуемое спектральное разрешение (для эффективного определения химических сигнатур или отслеживания незначительных изменений поведения спектральных характеристик), диапазон длин волн , представляющий интерес, , одновременная пропускная способность (диапазон длин волн, проецируемых на фокальную плоскость спектрографа во время одного захвата детектора), поляризация входящего сигнала и спектрографа F / # .

Они влияют на выбор линейной плотности решетки, угла блеска / длины волны , главного (разные эталоны для заданной линейной плотности и угла блеска дают разные характеристики эффективности и поляризации) и размера решетки .

Ожидаемое спектральное разрешение и одновременная полоса пропускания также зависят от того, как свет попадает в спектрограф, центральной интересующей длины волны и соответствующего «рабочего угла» решетки, а также от формата массива пикселей детектора в выходной плоскости.Некоторые из этих компромиссов можно оценить с помощью калькулятора разрешения Andor для спектрографов Kymera и Shamrock Czerny-Turner.

Полезные ссылки

1. Палмер, Кристофер. (2014). Справочник по дифракционным решеткам (7 ^{-е издание} ).

Веб-сайт лаборатории решеток

2. https://www.gratinglab.com/Products/Product_Tables/Tables.aspx

Дифракционная решетка — Руководство по выбору решетки

Что такое дифракционная решетка?

Дифракционная решетка — это пассивный оптический компонент, который перенаправляет свет, падающий на поверхность, под углом, уникальным для каждой длины волны в заданном порядке.Это перенаправление (или дифракция) является результатом изменения фазы электромагнитной волны, когда она встречается с регулярной фиксированной структурой поверхности решетки. Каждая длина волны претерпевает различный фазовый сдвиг и, как результат, дифрагирует под другим углом, что приводит к дисперсии широкополосного света.

Типы дифракционных решеток

Линейчатые дифракционные решетки со светом

Мастер-решетки изготавливаются путем формирования поверхности мягкого металлического покрытия алмазным формовочным инструментом.Полученный профиль канавки имеет четко определенный и управляемый профиль канавки, который эффективно направляет энергию в желаемый диапазон длин волн.

Решетки с линейчатым светом очень эффективны и, как правило, являются лучшим выбором для приложений, требующих высокой мощности сигнала. Однако из-за механической природы процесса мастеринга могут возникать случайные и периодические ошибки разнесения, которые могут ухудшить чистоту дифрагированных спектров.

Теоретический профиль линейчатой ​​дифракционной решетки

Расчетная теоретическая глубина канавки дается как:

h = d (cosθ) (sinθ), где:

h = теоретическая глубина канавки
d = расстояние между канавками
θ = угол светового пятна

Когда создается эталонная линейчатая решетка, алмазный инструмент фактически не удаляет материал и не вырезает канавку теоретической формы.Скорее, покрытие полируется инструментом. В результате происходит некоторое смещение и деформация материала на короткой грани в ранее размеченную канавку каждый раз, когда образуется новая канавка. Результирующий профиль покажет некоторое округление пиков и не достигнет теоретической глубины. Фактическая глубина канавки обычно составляет 90% от теоретической.

Голографические дифракционные решетки

Голографические мастер-решетки изготавливаются путем воздействия на тонкий слой фоторезиста двух пересекающихся когерентных монохроматических лучей.Полученная интерференционная картина по-разному экспонирует фоторезист. После проявления синусоидальное изменение интенсивности света во время экспонирования преобразуется в физическую структуру того же профиля. Добавление светоотражающего пальто завершает процесс.

Голографические мастер-решетки обычно демонстрируют лучшие свойства рассеянного света, чем линейчатые мастер-решетки. Однако с голографическими решетками не так просто сверкать, и, за некоторыми заметными исключениями, они не будут такими эффективными, как решетки с линейчатым светом.

Большинство мастеров голографических решеток изначально создаются с симметричным профилем канавок. Важно отметить, что голографическая дифракционная решетка с симметричным профилем будет иметь симметрию по эффективности только с обеих сторон от нулевого порядка, когда свет падает под углом 0 градусов (нормальное падение). Это объясняет, почему некоторые симметричные голографические решетки могут достигать более 50% абсолютной эффективности в заданном порядке, хотя большинство этого не делает. Можно использовать специальные методы для придания некоторым голографическим решеткам асимметричного профиля и, следовательно, свойств пламени.Эти решетки сочетают в себе полезные свойства голографической решетки с низким уровнем паразитного света с высокой эффективностью решеток с линейчатой ​​структурой.

Угол пламени

Канавки линейчатой ​​решетки имеют пилообразный профиль, одна сторона которого длиннее другой. Угол, образованный длинной стороной канавки и плоскостью решетки, называется «углом пламени». Угол воспламенения решетки с горящим светом, как правило, является самым большим фактором при определении максимума кривой эффективности при определенном наборе условий.

Угол свечения абсолютно не влияет на угол дифракции на любой длине волны.

Уравнение решетки

Уравнение, определяющее дифракционные свойства решетки:

nλ = d (sin i + sin i ’)

n = порядок дифракции
λ = длина волны света
d = расстояние между соседними канавками
i = угол падения относительно нормали решетки
i ’= угол дифракции относительно нормали решетки

ПРИМЕЧАНИЕ

• Не существует единственного решения для λ для данного набора углов.Каждое допустимое целочисленное значение n предоставит другую длину волны.
• Наибольшая длина волны, на которой дифракционная решетка может дифракционировать (дифракционный предел), равна двукратному расстоянию между ними. Наибольший достижимый угол падения (i) составляет 90 градусов (sin 90 = 1). Максимально возможный угол дифракции составляет 90 градусов. Самый низкий порядок дифракции равен 1. Подставляя эти значения в уравнение решетки, получаем λ = 2d. что является пределом длины волны дифракции для любой решетки.
• Особый случай возникает, когда угол падения i равен углу дифракции i ’. Это называется условием Литтроу. При этом условии (в порядке 1 ^st ) уравнение решетки сводится к λ = 2d (sin i). Это уравнение используется для расчета угла светового пламени порядка 1 ^{-го порядка} для желаемой длины волны пламени и расстояния между канавками.

Эффективность решетки

Абсолютная эффективность решетки определяется как процент монохроматического света, дифрагированного в заданном порядке, по сравнению со всем монохроматическим светом, падающим на решетку.

Относительная эффективность решетки определяется как процент монохроматического дифрагированного света в заданном порядке по сравнению с коэффициентом отражения монохроматического падающего света от зеркала, покрытого тем же материалом.

Поскольку ни один материал не обладает 100% отражающей способностью, измерения абсолютной эффективности всегда будут давать более низкое численное значение эффективности, чем измерение относительной эффективности на той же решетке. Эффективность решетки для данной длины волны и расстояния между канавками строго зависит от формы канавки и отражательной способности покрытия.Оптимальная форма канавки зависит от угла падения и порядка использования.

Светоотражающие покрытия

Чистый алюминий (Al) — Обеспечивает хорошую отражательную способность в УФ, видимом и инфракрасном диапазонах.

Protected Aluminium (Al) — Алюминиевое покрытие с тонким слоем фторида магния (MgF ₂ ), который предотвращает образование оксида алюминия, поглощающего в глубоком УФ-излучении. Он не дает никаких преимуществ по сравнению с чистым алюминием для решеток, используемых в видимом и инфракрасном диапазонах.

Золото (Au) — Превосходные характеристики по сравнению с алюминием в ближней инфракрасной области.Ниже 600 нм коэффициент отражения золота значительно падает, и это плохой выбор. Выше 1200 нм золото дает очень мало преимуществ для нанесения за один проход.

Эффекты поляризации

Решетки демонстрируют поляризационно-зависимое поведение. Этот эффект может варьироваться от умеренного до сильного.

Эффективность решетки в поляризованном свете зависит от ориентации плоскости поляризации относительно направления канавок. Для максимальной эффективности решетка должна быть ориентирована так, чтобы плоскость поляризации была ориентирована перпендикулярно (s-поляризация) длине канавок.

Дисперсия

Дисперсия — это способность решетки разделять под углом соседние длины волн света. Чем выше разделение, тем выше дисперсия.

Дисперсия строго зависит от угла дифракции.

По мере приближения угла дифракции к 90 градусам угловая дисперсия увеличивается. Уменьшение расстояния между канавками, увеличение угла падения и работа в более высоких порядках — все это эффективные способы увеличения дисперсии.Любой набор условий, допускаемых уравнением решетки, который увеличивает угол дифракции, увеличивает угловую дисперсию.

Критерии выбора дифракционной решетки

1. Определите расстояние между канавками, которое соответствует требованиям к дисперсии для конкретного применения.
2. Выберите решетку с максимальной эффективностью в интересующей спектральной области.
   ** На этом этапе в 80% случаев выбор решетки завершен **
3. Умерьте выбор любыми смягчающими факторами, такими как (но не ограничиваясь) характеристиками рассеянного света, эффектами поляризации или распределением энергии между порядками, когда используются несколько порядков.

Внешний вид

Из всех тем, которые могут быть обсуждены в связи с дифракционной решеткой, внешний вид, вероятно, является наиболее субъективным, неправильно понятым и оклеветанным свойством, о котором только можно подумать. Причины понятны. Когда кто-то смотрит на решетку и видит то, что кажется дефектом, естественным побуждением является отрицательное влияние на производительность. Теоретически это может быть, а может и не быть, но на практике это не так. Внешний вид решетки, если она явно не повреждена, никогда не следует использовать для оценки ее функциональности.

Простой факт заключается в том, что, за исключением крайних случаев, характеристики дифракционной решетки в первую очередь зависят от того, что вы не видите невооруженным глазом. Эффективность решетки зависит от формы канавки и отражательной способности покрытия. Невооруженным глазом это не оценить. Характеристики рассеянного света в первую очередь зависят от микроструктуры, а не от макро структуры поверхности решетки. Невооруженным глазом нельзя увидеть шероховатую структуру с бороздками или незеркальную отражающую поверхность, но легко увидеть небольшую выемку или легкую царапину.

Качество и функция Здесь в игру вступает субъективность. У всех будет свое определение качества. Некоторые будут включать внешний вид, некоторые будут включать только функцию, а некоторые будут включать комбинацию функции / внешнего вида / согласованности относительно стоимости. Когда будет принято универсальное определение, споров по этому поводу больше не будет. А пока споры продолжаются.

Раскопки — Раскопки характеризуются как регулярные или неправильные включения в решетке или на ее поверхности.Они могут находиться на основной решетке или вводиться в процессе репликации или нанесения покрытия.

Царапины — Царапины в общепринятом смысле представляют собой линии деформации, идущие в любом направлении других , чем направлении канавок решетки.

Линейные дефекты — Линейные дефекты выглядят как царапины, которые совершенно прямые и идеально параллельны направлению канавки. Они появляются только на решетчатых решетках и являются артефактом правящего процесса.Во время операции регулировки эталонной решетки небольшой кусочек алюминиевого покрытия эталонной заготовки время от времени заедает на алмазную иглу и деформирует несколько канавок перед тем, как очиститься от инструмента. Деформированные канавки параллельны всем остальным и имеют тот же шаг, что и все остальные. Если деформированные канавки сильно изрезаны, можно утверждать, что они могут ухудшить характеристики рассеянного света, но их наиболее вероятное влияние состоит в том, чтобы просто переопределить свойства пламени для этих нескольких канавок.Сбои в управлении не считаются функциональными дефектами, если они не являются чрезмерно многочисленными.

Пинхолы — Пинхолы в отражающей решетке служат только для уменьшения общего количества света, доступного для дифракции, на отношение их площади к общей освещенной площади. Это несущественно. Любой свет, проходящий через точечное отверстие в покрытии, автоматически отклоняется от оптического пути системы.

Пылающая стрелка Ориентация

Все решетки оптометрии отмечены с одного края светящейся стрелкой.На рисунке ниже показана типичная стрелка и ее отношение к углу воспламенения решетки. Для максимальной эффективности стрелка должна быть ориентирована так, чтобы кончик стрелки указывал на источник, отмечая наименьший возможный угол, как показано.

Для максимальной эффективности стрелка должна быть ориентирована так, чтобы острие было направлено назад к источнику, отмечая наименьший возможный угол, как показано ниже.

типов дифракционных решеток | Что такое дифракционная решетка

Если вам нужно компактно и эффективно разделить световые волны разных длин с превосходным спектральным разрешением, вам может потребоваться дифракционная решетка.

Дифракционные решетки — это широко используемые оптические компоненты с периодической структурой, которые позволяют рассеивать свет в более компактном и удобном формате, чем призма. Они работают по принципу интерференции, разделяя многоспектральный свет на составляющие его длины волн и, подобно призме, рассеивают их в пространстве под разными углами. Наиболее распространенный тип решетчатой ​​структуры использует множество параллельных линеек на поверхности аналогично серии прорезей, что приводит к наложению волн, которые рассеивают свет по длине волны, эффективно разделяя его на цвета.Это не единственный фундаментальный тип дифракционной решетки, но он стал широко используемым стандартом для многих приложений.

Существует много типов дифракционных решеток, которые могут затруднить процесс выбора. Эта статья предназначена для использования в качестве краткого руководства по различным типам дифракционных решеток, чтобы помочь вам выбрать наиболее подходящий вариант для вашего приложения.

Дифракционные решетки отражения и пропускания

Отражение или пропускание — одно из самых фундаментальных различий в терминологии дифракционных решеток.По сути, отражательная решетка дифрагирует свет обратно в плоскость падения, в то время как пропускающие решетки пропускают рассеянный свет. Благодаря способности лучше компенсировать аберрации, оптические системы с пропускающими решетками имеют сравнительно низкую чувствительность юстировки, что может быть значительным преимуществом для приложений, где незначительные ошибки юстировки или изменения температуры могут нанести ущерб результатам. Следовательно, пропускающие решетки предпочтительнее отражающих компонентов для многих OEM-приложений.

Несмотря на свою важность, отражение и пропускание — не последнее слово в выборе дифракционной решетки.

Принципы проектирования дифракционной решетки

Решетки изменяют фазу отраженного или проходящего света в зависимости от их уникальных структурных свойств. Обычная решетка для рельефа поверхности создается путем нанесения на материал подложки канавок, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга, что создает популярную и легко узнаваемую «блестящую» поверхность. Это дорогостоящий и трудоемкий процесс проектирования, который может потребовать изготовления нескольких испытательных решеток с помощью алмазной оснастки, прежде чем окончательный компонент будет произведен путем репликации.Линейчатые решетки также страдают от достаточно сильного светорассеяния. После изготовления решетки в линейку необходимо обращаться осторожно, так как ее нельзя очистить без значительного риска повреждения. Пыль, отпечатки пальцев или другие загрязнения увеличивают естественный разброс решетки с течением времени.

Голографические решетки предназначены для устранения многих ошибок, связанных с традиционными компонентами рельефа поверхности. Вкратце, они созданы путем выборочного воздействия на подложку или фотореактивный материал на подложке лазерно-оптической интерференционной картиной выдающейся однородности.Затем это действие «записывает» периодическую структуру в выбранный носитель. Голография в настоящее время является золотым стандартом изготовления дифракционных решеток. Узнайте больше о преимуществах решеток VPH.

Но мы можем расширить различные типы дифракционных решеток, чтобы обсудить новые и появляющиеся технологии изготовления голографических решеток. Вытравленные рельефные решетки, состоящие, например, из плавленого кварца и дифракционных решеток с объемно-фазовой голографией (VPH), представляют собой две радикально разные парадигмы проектирования современных оптических систем.В то время как оба предлагают значительно более высокий КПД, чем линейчатые решетки, технология решеток VPH предлагает инженерам-оптикам больше вариантов дизайна для достижения желаемого профиля эффективности.

Выбор дифракционной решетки

Выбор дифракционной решетки сводится к нескольким ключевым взаимосвязанным факторам производительности, в том числе:

• Эффективность: эффективность дифракционной решетки обычно выражается как процент падающего света, преобразованного в желаемый порядок в зависимости от длины волны, при этом большинство обычных решеток дают асимметричные кривые эффективности во всем диапазоне длин волн.