Способ измерения разрешающей способности асферических дифракционных решеток для вакуумной ультрафиолетовой области спектора

Способ измерения разрешающей способности асферических дифракционных решеток для вакуумной ультрафиолетовой области спектора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социапистическни

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 13.11.79 (21) 2841344/18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 13.09.81. Бюллетень.№ 34 (5l )M. Кл.

G 02 В 5/18

3Ъеумрстванвй комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УД 1 535. 853..3!(088.8) Дата опубликования описания 17

09. B l (72) Авторы изобретения

С. А. Стрежнев и Т. С. аамова., с (71 ) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ АСФЕРИЧЕСКИХ

ДИФРАКЦИОННЫХ РЕШЕТОК ДЛЯ ВАКУУМНОЙ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ

ОБЛАСТИ СПЕКТРА

Изобретение относится к способам контроля оптических элементов, в частности дифракционных решеток, и может быть использовано в оптико-механической промышленности при изготовлении асферических дифракционных решеток и копий.

Известен способ измерения разрешающей способности сферических дифракционных решеток путем определения по1О луширины спектральной линии решеток в видимой области спектра, установленных в спектрографе по автоколли- . мационной схеме (1).

Указанный способ позволяет произ35 водить измерение разрешающей способности асферических решеток в видимой области только для тех типов решеток, у которых произведено исправление аберраций для автоколлимационной установки в видимой области спектра.

Точность измерений. указанным способом разрешающей способности асферических решеток, рассчитанных для работы в вакуумной ультрафиолетовой области спектра недостаточна вследствие влияния на точность измерений аберраций асферических решеток, которые вне стигматической области больше, чем у сферических решеток. Измерение разре-. шающей способности асферических решеток можно производить только в стигматической области длин волн, поскольку эти решетки, в особенности асферические решетки с одной плоскостью симметрии, эффективно могут работать только в стигматической области длин волн в установке, для которой произведено исправление аберраций.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ контроля дифракционных решеток, заключакицийся в измерении разрешающей способности как сферических так и асферических решеток в вакуумной ультрафиолетовой области спектра путем записи и измерения полуширины

864223 4 на круге Воуленда при указанных а и измеряют разрешающую способность асферической решетки путем определения полуширины спектральной линии при стигматической длине волны в видимой области спектра, а затем вычисляют разрешающую способность ее в вакуумной ультрафиолетовой области спектра. 0 Разрешающая способность К реальных дифракционных решеток для любой длины волны в спектре решетки характеризуется отношением ее К к теоретическому значению R,,рассчитанному для этой же длины волйы. и (= (1) теор

R = g/y3., = — ми.

Иэ н где

30 н эф 2m/a t

"Л1 теор Л, <6) спектральных линий фотографическими или фотоэлектрическими методами (2).

Фотографические методы измерения полуширины вследствие ограниченного выбора спектральных линий источников и неточностей их юстировки, влияния обработки фотоматериала и отсутствия достаточно надежных количественных методов измерения полуширины спектральных линий в вакуумной ультрафиолетовой области спектра, а также слож ности проведения измерений не позволя ют измерять с достаточной точностью разрешающую способность асферических решеток в вакуумной ультрафиолетовой области спектра. Фотоэлектрические же методы не применимы для измерения разрешающей способности решеток в ва-. куумной ультрафиолетовой облас ги спектра из-за отсутствия аппаратуры для записи контуров спектральных линий с полушириной в пределах 1 мкм.

Целью изобретения является повышение точности измерений разрешающей способности асферических дифракционных решеток для вакуумной ультрафиолетовой области спектра.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения разрешающей способности асферических решеток для вакуумной ультрафиолетовой области спектра путем определения полуширины спектральной линии в стигматической области длин волн решеток, установленных в спектрографе, определяют углы с падения и Р дифракции для длины волны в стигматической области длин волн в видимой области спектра, устанавливают решетку в спектрограф при углах о и Р после чего производят измерение полуширины спектральной линии асферических решеток в этой области и по ее значению вычисляют искомую разрешающую способность.

Измерение разрешающей способности асферических дифракционных решеток для вакуумной ультрафиолетовой области спектра по предложенному способу проводят в следующей последовательности.

Выбирают длину волны в видимой области спектра. Для .этой длины волны в зависимости от параметров решетки определяют углы <: падения и дифракции, при которых в установке на круге Роуленда при указанной длине волны в видимой области спектра наблюдают стигматическое изображение. Затем решетку устанавливают в спектрографе

Величина Н для каждого вида асферической решетки различна. Для тороидальных решеток она записывается выражением

В формулах (2), (3) и (4)

Х- длина волны.в спектре решетки;

ЬЛ- полуширина спектральной линии длины волны

m — порядок спектра;

" — общее число штрихов; ф — ширина заштрихованной поверхности решетки; — меридианальный радиус кривизны ч решетки „

d P — углы падения и дифракции, d — - постоянная решетки.

Величина К является постоянной для любь1х длин Волн )Lq э,1 < ° " )(ИВ задан ном порядке спектра дйфракционной решетки.

К ЛХ Ли () теор А тссфЛ Teoð Ли

Отсюда разреш способность В4 дпя длины волны А, может быть представлена в виде

: 864223 где к л

С ) еорл2.

Из (5) и (6) * следует, что разрешающую способность решетки R к„, для длины волны К, можно определить, не измеряя непосредственно при Д, ее разрешающую способность.

Таким образом, зная величину разрешающей способности В для одной длины волны Лg в заданном порядке, например, в видимой области спектра можно определить разрешающую способность R y4, для любой другой длины волны .4 в этом же порядке, например, в вакуумной ультрафиолетовой области спектра.

Измерение разрешающей способности асферических решеток можно производить только в стигматической области цлин волн, поскольку эти решетки, в особенности асферические решетки с одной плоскостью симметрии, эффективно могут работать только в стигматической области длин волн в установке, для которой произведено исправление аберраций.

Для асферических решеток, имеющих стигматическое изображение в вакуумной ультрафиолетовой области спектра, например, при длине волны jL визуальные методы измерения разрешающей способности не пригодны из-за нечувствительности глаза к ультрафиолетовому участку спектра. Фотографические же и фотоэлектрические методы измерения полуширины спектральных линий ц ваку умной ультрафиолетовой области спектра вследствие ограниченного выбора спектральных линий источников и неточностей их юстировки, влияния обработки фотоматериала и отсутствия достаточно надежных количественных методов измерения полуширины спектральных линий в этой области, не позволяют измерять с высокой точностью разрешающую способность асферических ре- шеток в вакуумной ультрафиолетовой области спектра. Поэтому эти методы в большинстве случаев применяются лишь для приближенных оценок. С целью повышения точности измерений разрешающей способности асферической решетки для длины волны jL в стигматической области длин волн в вакуумной ультрафиолетовой области спектра в соответствии с формулами (2) и (5) (7) производят измерения разрешающей способности асферической решетки для длины волны jt, â стигматической области длин волн в видимой области спектра. Для этого определяют углыЦ. падения и Pl дифракции для стигматической длины волны ) в видимой области спектра совместным решением уравнений решетки и условия компенсации астигматизма на круге Роуленда.

10 (1 04+ чи p ) =ь Л

R l "-coSckzco9p (щ где а, R è 0 — те же обозначения, что и в (1 )-(4); б()+- углы падения и дифракции для стигматической длины волны

)1 в видимой области спектра;

А стигматическая длина волны в видимой области спектра;

R - сагиттальный радиус кривизны решетки.

Из (8 } следует, что с р = — (сс-ссо+ - - /() (9, 30

-tg

+агссоь — „-1+ - + Ж

Таким образом измерение разрешаю35 щей способности асферических дифракционных решеток производится в следующеи последовательности . выбирают длину волны Л в видимой области с

40 спектра, для этой длины волны по (g)i рассчитывают углы d паденйя и дифракции, при которых в установке на круге Роуленда при длине волны в видимой области спектра наблюдают стигматическое изображение. Затем решетку устанавливают в спектрографе под углами d(.и на круге Роуленда и при указанных углах Д. и Р определяют полуширину Ь 1 спектральной линии асферической решетки, определяют Й

50 после чего по (5) — (7) вычисляют раз- .решающую способность R g для стигма4 тической волны )E4 в вакуумной ультрафиолетовой области спектра. При этом в (5) R y R уычисляют по (3) и (4) последовательно подставляя известные величины m, М, а, R, Н, Н ф, атакже О „и, дляR ug ир, для терл„ теор ка. куумной ультрафиолетовой области спектра.

Формула изобретения

Способ измерения разрешающей способности асферических дифракционных решеток для вакуумной ультрафиолетовой области спектра путем определения полуширины спектральной линии в стигматической области длин волн решеток, установленных в спектрографе, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, определяют углы С(. падения и Р дифракции для длины волны в стигматической области длин волн в видимой области спектра, устанавливают решетку в спектрограф при углах с и 5, после чего производят измерение полуширины спектральной линии асферических решеток в этой области и по ее значению вычисляют искомую разрешающую способность.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Герасимов Ф.M. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, Л., ГОИ, 1967, с. 51.

tt

2. Оптико-механическая промьппленность", 1964, N- 4,,с. 19 (прототип) .

7 864223

Пример. Проводят измерение разрешающей способности тороидальной дифракционной решетки 1200 штр./мм (d = 0,83 мкм) размером заштрихованной поверхности 50 х 40 мм (" = 60000, 5 а = 50 мм, имеющей меридиональный и сагиттальный радиусы кривизны соот— ветственно Й„„ = 500 1 мм, R

t э

= 325,8 мм. Указанная решетка имеет стигматическое изображение в первом 10 порядке спектра (m = f) при длине волны ) .1 = 140 мм в вакуумной ультрафиолетовой области спектра при углах падения и дифракции соответственно

4,1= 41"32, p = 28 28. Для измерения разрешающей способности указанной решетки выбрана длина волны )-,1= 546 мм в видимой области спектра. Для этой длины волны определены углы падения и дифракции о = 49 и Pg= †.5 45

20 при которых при длине волны $ 546 мм наблюдается стигматическое изображение. Затем решетку устанавливают в спектрографе на круге Роуленда так, что центры входной щели, решетки и спектральной линии находятся в плоскости круга Роуленда. Полуширина спект" ральной линии измеряется известным визуальным методом.

Способ позволяет на 20-30Х повысить точность измерения разрешающей

30 способности асферических решеток в ваСоставитель В. Ванторин редактор Е, Дорошенко Техред А.Ач Коооектор Е. Ротко

Заказ 7780/69 Тираж 542 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035 Москва Ж-35 Раушская наб. д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная. 4