Растровый спектрометр

Растровый спектрометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. РАСТРОВЫЙ СПЕКТРОМЕТР, содержащий входной и выходной растры, объективы, дифракционную решетку, систему, исключения постоянной-соетавляющей и приемно-регистрирующую систему, отличающийся тем, что, с целью расширения рабочего спектрального диапазона и увеличения светосилы за счет компенсации изменения по спектру меридионального увеличения решетки, он дополнительно снабжен устройством для одновременного с разворотом решетки разворота по крайней мере одного из растров вокруг оси, параллельной оси вращения решетки, на угол, связанный с углом разворота решетки соотношением ft - агссо cl J где oL - угол разворота решетки; Р - угол разворота растра; й,Ь,С - постоянные коэффициенты, § определяемые параметрами л оптической системы спект- /Д рометра.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОИ ЛЮ

РЕСПУБЛИК ае m) э(д) G 013 3 42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМЪ СИИДВТОЪСТВМ где

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3570336/18-25 (22) 31.03.83 (46) 15. 11. 84. Бюл. У 42 (72) В.В.Афанасьев и В.Б.Шлишевский (71) Новосибирский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (53) 535.8(088.8) (56) 1. Патент США Р 3383978, кл. 88-14, опублик. 1968.

2. Патент франции II 1430066, кл. G 01 Л 3/06, опублик. 1971. (54)(57) 1. РАСТРОВЫЙ CIIEKTPOMETP, содержащий входной и выходной растры, объективы, ди@ракционную решетку, систему исключения постоянной-составляющей и приемно-регистрирующую систему, отличающийся тем, что, с целью расширения рабоче- . го спектрального диапазона и увеличения светосилы за счет компенсации изменения по спектру меридионального увеличения решетки, он дополнитель но снабжен устройством для одновременного с разворотом решетки разворота по крайней мере одного из растров вокруг оси, параллельной оси вращения решетки, на угол, связанный с углом разворота решетки соотношением (асссое(оЪ ф(4+ 4) > с», — угол разворота решетки, — угол разворота растра, a,Ь,C — постоянные коэффициенты, определяемые параметрами оптической системы спектрометра.

1124182

2. Спектрометр по п. 1, о т л и — 3. Спектрометр по п. 1, о т л и — . ч а ю шийся тем, что устройство ч а ю шийся тем, что устройство для одновременного разворота решетки. для одновременного разворота решетки и растра выполнено в виде тангенсно- и растра выполнено в виде кривошипкосинусного рычажного механизма. но-шатунно-кулисного механизма.

Изобретение относится к спектральным приборам и может быть использовано при проведении спектрометрических измерений, главным образом, в

ИК-области спектра.

Известны растровые спектрометры, содержащие растр, объектив, диспергирующую систему, систему исключения постоянной составляющей и приемнорегистрирующую систему (1) .

Недостатком известных растровых спектрометров является ограничение в использовании растров. Поскольку перевернутое изображение растра в положении настройки совпадает с самим растром, то могут быть использованы только те растры, которые обладают симметрией при повороте на

180, например гиперболические или круговые.

Кроме того, исключение постоянной составляющей здесь возможно только при работе в режиме осцилляции., вследствие чего световая площадь растров используется лишь на 50X..

Наиболее близким к предлагаемому является растровый спектрометр, содержащий входной и выходной растры, объективы, дифракционную решетку, систему исключения постоянной составляющей и приемно-регистрирующую систему

Недостатком известного растрового спектрометра является резко выраженная зависимость меридионального

:.увеличения решетки от длины волны излучения, что приводит к ограничению размеров растров, т.е. светосилы прибора, и сужению рабочего спект рального диапазона.

Цель изобретения — расширение рабочего спектрального диапазона и увеличение светосилы за счет компен- сации изменения по спектру меридионального увеличения решетки.

Поставленная цель достигается тем, что растровый спектрометр, содержащий входной и выходной растры, объективы, дифракционную решетку, систему исключения постоянной составляющей и приемно-регистрирующую систему, дополнительно снабжен устройством для одновременного с разворотом решетки разворота по крайней мере одного из растров вокруг оси, параллельной оси вращения решетки, на угол, связанный с углом разворота решетки соотношением р "си гссо5(а+ b

При этом устройство для одновре менного разворота решетки и растра может быть выполнено в виде тангенсно-косинусного рычажного механизма. устройство для одновременного разворота решетки и растра может быть выполнено в виде кривошипно-ша лунно-кулисного механизма.

На фиг. 1 приведен растровый спектрометр, первый вариант исполнения, на фиг. 2 — то же, второй вариант.

Растровый спектрометр (фиг. 1)

35 содержит входной растр 1, объективы

2, дифракционную решетку 3, выходной растр 4, приемно-регистрирующую систему 5 и устройство для одновременного разворота решетки и растра, состоя40 щее из кулисы 6, толкателя 7 и кривошипа 8. Кулиса б жестко связана с

t дифракционной решеткой 3 и установлена с возможностью разворота вокруг оси 0 . Кривошип 8 жестко связан с входным растром 1 и установлен с

1124182 4

Угол разворота решетки, как иэвест1 но, связан с углами (и (соотношением возможностью разворота вокруг оси

О,. Сферическая опора толкателя 7 установлена в постоянном контакте с рабочей плоскостью крипошипа 8, а опорная плоскость толкателя 7 установлена в постоянном контакте с рычагом.

Во втором варианте (фиг. 2) спектрометр содержит также кривошипношатунно-кулисный механизм, состоящий tp из кулисы 9, камня 10 кулисы, полэуна 11, шатуна 12 и кривошипа .13. Кулиса 9 жестко связана с дифракционной решеткой 3 и установлена с возможностью разворота вокруг оси 0 .

Ползун 11 шарнирно связан с камнем

10 кулисы и шатуном 12 и установлен с возможностью поступательного перемещения. Кривошип 13 шарнирно связан с шатуном 12, жестко связан с входным растром 1 и установлен с воэможностью разворота вокруг оси 0 .

Вследствие разворота растра на угол Р =агссо (а + Ь t,g (et, + с)) видимые размеры его проекции на гаус-25 совой плоскости изменяются обратно пропорционально изменению меридионального увеличения решетки, компенсируя тем самым его отрицательные действия. Например, входной растр . gp имеет в направлении дисперсии размер у. При развороте его относительно гауссовой плоскости на угол Р размер проекции у растра на этой плоскости у = ycos P . В выходной фо-. кальной плоскости спектрометра размер у монохроматических изображений входного растра у = уГ, где Г

= созе /cos (у — меридиональное увелиI чение решетки, ср, (p — углы падения 40

I и дифракции пучков на решетке. Дпя компенсации вредного влияния Г необходимо, чтобы в процессе сканирования спектра выполнялось условие,м =(+ Ч )(2 > тогда

В результате

1 где а=(q со ВЯ) ° const;

b = (g sin e)) q =соий; с = 8)2 - const. (1) 45

) * Г= const.

1 илй Г coSP**) .

50 дифра

955 со6 Q co5(Q М

= cd 9 sinQ4f ц>. (2)

Г cosy coe g

«3

Отсюда СОИ Г °

Ч

Если угол между падающим и гированным на решетке пучками

-(g =8, то

q Гол-q -aI e f2; (3) « =cog 9+ ejn Й Д (eL 18/2), (4)

Г (3 =а ссо (а Ыфа c)) (5) Таким образом, разворот растра на угол Р в соответствии с выражением (5) приводит к выполнению условия (1) и, следовательно, к компенсации изменения меридионального увеличения решетки по спектру, что позволяет увеличить размеры растров, т.е. светосилу прибора, и расширить рабочий спектральный диапазон.

Устройство работает следующим образом.

Свет от источника излучения (не показан) проходит входной растр и коллиматорным объективом 2 параллельным пучком направляется на дифракционную решетку 3. Разложенное в.: спектр излучение вторым объективом 2 фокусируется на выходном растре 4.

Выходной растр выполнен, например, в виде двух взаимно дополнительных растров, перемещающихся возвратно поступательно в направлении, перпен- дикулярном направлению дисперсии решетки 3, обеспечивая тем самым селективную модуляцию с глубиной 100Х и исключение постоянной составляющей в приемно-регистрирующей систеие 5, настроенной на частоту модуляции. Сканирование спектра осуществляется разворотом дифракционной решет:ки на угол < вокруг оси 0 . При этом

Фиг.Р

ВЯИИПИ Заказ 8270/32 Тираж 822 Подди(сыое

Фщикал ШШ "Патеат"г г,Ужгород, уа.Проеытыая, 4

5 11

:по первому варианту (4иг. 1) на такой же угол разворачивается кулиса 6, перемещая толкатель 7, который разворачивает. кривошип 8, а вместе с ним и входной растр 1 вокруг оси О,.

Положение кривошипа 8 связано с по- ложением кулисы 6 соотношением

L -1, : p.агс сов — tg (ai 8(z)J (6). которое переходит в (5) прн (4

- )/" = () со )/g и L,/R(э и 9 )/). о второму варианту (фиг. 2) при развороте решетки на угол at, на такой же угол разворачивается кулиса 9, перемещая ползун 11. При зтом шатун

12 разворачивает кривошип 13, а

24182 6 вместе с ним и входной растр 1 вокруг оси 0 . Положение кривошипа 13 г ° связано с положением кулисы 9 соотношением

5 е,-е, е, ! ("г-агссог — (q@2)1 (1)

2r 2r )) которое переходит в соотношение (5) при (6 — 1 )/2 = (g + co9S )/g и 8 /2г = (j si 8 )/q.

Изобретение позволяет за счет снижения зависимости мериодионального увеличения решетки от длины волны излучения расширить рабочий спектральный диапазон примерно в 510 раз и увеличить светосилу прибора в 2 раза.