プラズマ分光、レンズでの集光に関して。

プラズマの発光分光計測を行っています。
発光線強度から励起準位密度を求めたいのですが、
レンズを用いてファイバへ集光する場合、ファイバはレンズの焦点に置くということで良いのでしょうか？
粗末ながら図を添付しました。
焦点に集まる光はレンズに対し光軸方向に平行に入射する光なので、
ファイバの口を焦点に置けば、発光線強度としては光軸方向の積分値が得られる
という考え方で合ってますでしょうか？

プラズマ計測をやっているのですが、光学の知識が無いもので
プラズマからどのように光が入るのわからず混乱してしましまったので
質問させて頂きました。
よろしければご回答の程よろしくお願いします。

No.3 ベストアンサー 回答者： tance 回答日時： 2011/01/10 16:03

正確さをともかくとすれば、レンズのこのような使い方は問題ないと

思います。（私はプラズマ計測の専門家ではないので一般論です）

大きな誤差にならないように気をつけなければならないのはNA
でしょう。

ファイバのNAよりレンズのNAが小さくなるような焦点距離と径の
レンズを選ぶことに注意が必要かと思います。

この回答へのお礼

丁寧に回答していただき本当にありがとうございました。

お礼日時：2011/01/11 08:33

No.2 回答者： tance 回答日時： 2011/01/08 17:50

再度tanceです。

補足させてください。

レンズが１点に集光可能で、ファイバも限りなく細い（？）という条件で
幾何光学としてだけ考えるなら、光軸方向の積分で良いのだろうと思います。

しかし、実際にはファイバに入る光線には範囲があり、受光可能な角度と径を
全部考えないと取りこぼしが生じるということです。

ファイバに入って行ける光線の、光軸に対する角度はNAから三角関数で簡単に
求められます。そして、±その角度の光線がファイバ端面のどこに当たるか
で径の要素も加味され、これら全部が計測されます。

ここから逆算してください。　ファイバに入ることのできる全光線がレンズを通る前は
どのような位置からどのような角度で出た光線か、ということが需要です。
これらの総和が計測できることになるからです。

プラズマから出てファイバに入れる（はいれる）光線は、必ずしも光軸に平行なもの
だけではありません。そのため、単純な軸方向の積分だけでは合わなくなると
考えられます。

この回答への補足

補足ありがとうございます。

では正確さをともかくとすれば、およそ発光強度を見積もれるということですよね。
この場合光軸方向のおよその位置分解能というのは得られるのでしょうか？

レンズを用いる目的としては、
プラズマの単位体積あたりからの放射量を見積もりたいのですが
ふつう、どのようにしてやっているのかわからなかったもので
今回の質問をさせて頂きました。

補足日時：2011/01/10 15:37

No.1 回答者： tance 回答日時： 2011/01/08 15:36

プラズマの計測に関しては素人ですが、一般論として、ファイバの

サイズとNAとレンズ径と焦点距離によりプラズマ中のどの範囲の
光がファイバに入るかが決まります。

普通はプラズマ発光の指向性はまったくないと思われますが
ムラはあるはずです。そうすると、どの部分の光がファイバに入り
どの範囲は入らないかが重要なのかと思います。

この観点で考えてみたらどうでしょうか。そもそもレンズを使う
目的は何でしょうか。明るくする為でしょうか。

レンズの収差を考えると径の太いファイバをつかった方が精度が
あがると思います。通信用の９ミクロン径では細くてだめでは
ないかと思います。少なくとも62.5ミクロンかそれ以上の太いものが
良いと思います。

回答になっていませんが、ヒントになれば幸いです。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

お礼日時：2011/01/08 17:06