Дифракционный монохроматор
Патент 556347
Авторы
Классы МПК
Дифракционный монохроматор
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАН ИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1и) 556347
Союз Советских.
Соыиалистических
Республик
t / с
1 (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.10.75 (21) 2177162/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 30.04.77. Бюллетень № 16
Дата опубликования описания Об.05.77 (51) М. Кл.2 G 01J 3/18
Государственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 535.853.34 (088,8) (72) Авторы изобретения
В. В. Афанасьев и Г. П. Старцев (71) Заявитель (54) ДИФРАКЦИОННЫЙ MOHOXPOMATOP
Изобретение относится к спектральным приборам, а более конкретно — к дифракционным монохроматорам и может быть использовано в научных и заводских лабораториях во всех исследованиях, требующих выделения излучения, принадлежащего узкому интервалу длин волн.
Известны монохроматоры с вогнутыми дифракционными решетками, предназначенные для работы в различных областях спектра.
При достаточно хорошей фокусировке спектра в широкой области длин волн все они либо имеют сложный механизм сканирования, либо дают изображение с большими аберрациями, Ближайшим по технической сущности к описываемому устройству является дифракционный монохроматор с углом отклонения не более 45, содержащий вогнутую дифракционную решетку, входную и выходную щели и механизм сканирования спектра, обеспечивающий поворот дифракционной решетки вокруг оси, проходящей через ее вершину.
Такая конструкция не позволяет обеспечить малые аберрации при уменьшении расфокусировки.
Целью изобретения является уменьшение расфокусировки и снижение аберрации в монохроматоре, Указанная цель достигается тем, что в известном монохроматоре с углом отклонения не более 45, содержащем вогнутую дифракционную решетку, неподвижные входную и выход5 ную щели и механизм сканирования спектра, обеспечивающий поворот решетки вокруг вертикальной оси, проходящей через ее вершину, расстояние от центра решетки до входной щели равно 0,9 — 1,1 радиуса кривизны решетки, 10 а дифракционная решетка выполнена с переменным расстоянием между соседними штрихами, изменяющимся по линейному закону, причем коэффициент неравномерности шага нарезки выбран из условия минимума расфо15 кусировки.
Расстояние о между соседними штрихами у решетки с переменным шагом нарезки, изменяющимся по линейному закону, можно записать следующим образом:
="(1+, у). где оо — расстояние между соседними штрихами у вершины решетки (при у=О);
y — координата точки на поверхности ре25 шетки в направлении, перпендикулярном штрихам; ц — коэффициент неравномерности шага нарезки решетки.
556347
Фг
1 F dô = 0, др,) где
40
Типография, пр. Сапунова, 2
1 огда условие фокусировки изображения для такой решетки запишется следующим образом:
cos2à costs) cos а + cos p
Г Г R
+ р (sin я + sin Ii) = О, где а и P — соответственно, углы падения и дифракции; гиг — расстояния от центра решетки, со- 10 ответственно до входной и выходной щелей;
R — радиус кривизны решетки.
Это условие фокусировки наиболее точно выполняется во всем диапазоне сканирования 15 при заданных значениях угла отклонения и расстояний от центра решетки до входной и выходной щелей выбором такого значения коэффициента неравномерности шага нарезки решетки, которое удовлетворяет следующему 20 уравнению:
25 где тр — угол поворота дифракционной решетки от положения, соответствующего нулевому порядку спектра; ф и ф — значения угла тр, соответственно, в начале и в конце диапазона сканиро- 30 вания.
Решение этого уравнения дает
v = Ф 6") — Ф (1 ) 1 1 Г
Ф() = — cos y +
cos 9 (2 — sfn 2ф) (r
+ —,соз(3 +2О) — — cos { + 26) +
6 2
+ — cos ф+ — cos(3 — 28)—
1 1
2 6
1 — — соз (— 24)1 — cos 6 соз2ф1, 2 где 2тт — угол отклонения.
На чертеже показана схема дифракционного монохроматора, Монохроматор содержит неподвижную входную 1 и выходную 2 щели, вогнутую дифракционную решетку с переменным шагом нарезки 3 и механизм сканирования спектра 4.
Излучение, вошедшее в монохроматор через входную щель 1, падает на вогнутую дифракционную решетку 3 под небольшим углом а к нормали. Дифрагированное под малым углом Р излучение фокусируется дифракцион ной решеткой 3 на выходной щели 2. Меха низм сканирования спектра 4 обеспечивае. поворот дифракционной решетки вокруг оси О, проходящей через ее вершину. Механизм ска нирования может быть выполнен в виде си нусного механизма, при этом будет обеспече на линейная зависимость длин волн излуче ° ния, выводимого на выходную щель, от угла поворота барабана синусного механизма.
Малые значения углов падения и дифракции, вследствие малости угла отклонения и мало отличающиеся друг от друга расстояния от центра решетки до входной и выходной щелей позволяют приблизительно в два раза уменьшить аберрации по сравнению с прототипом, а оптимальное значение коэффициента неравномерности шага нарезки дифракционной решетки позволяет при этом уменьшить расфокусировку, возникающую при сканировании спектра.
Формула изобретения
Дифракционный монохроматор с углом отклонения не более 45, содержащий вогнутую дифракционную решетку, неподвижную входную и выходную щели и механизм сканирования спектра, обеспечивающий поворот решетки вокруг вертикальной оси, проходящей через ее вершину, о тл и ч à ю щи и с я тем, что, с целью уменьшения расфокусировки и снижения аберраций, расстояние от центра дифракционной решетки до входной щели ðà но 0,9 — 1,1 радиуса кривизны решетки, а дифракционная решетка выполнена с переменным расстоянием между соседними штрихами, изменяющимся по линейному закону, причем коэффициент неравномерности шага нарезки выбран из условия минимума расфокусирочки.
Составитель М. Кротов
Редактор Н. Коляда Техред Е. Хмелева
Корректор Л. Орлова
Заказ 995/l5 Изд. Ма 400
Тираж 878 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5