Дифракционный монохроматор

Дифракционный монохроматор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОЗРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ,ПЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii>934245 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 10.11.80 (21) 3002g26/18-25 с присоелинением заявки № (51) М. Кл.

С 01 J 3/18

Всударстванныб квинтет

СССР но данаи наабретеннх н открытий (23) Приоритет (53) УДК535.853 (088. 8) Опубликовано 07.06.82, Бюллетень №21

Дата опубликования описания 07.06.82 (72) Авторы изобретения

A.Â.ÑàâóøêèH и Г.П,Старцев (7! ) Заявитель (54) дифрдкционный монохромАтой!

Изобретение относится к спектральным приборам, а более конкретно к дифракционным монохроматорам, и может быть использовано в научных и заводских лабораториях, в исследованиях, требующих выделения узкого по спектральному диапазону излу. чения.

Известны монохроматоры с плоской дифракционной решеткой, работающей в сходящемся .пучке лучей.(1 .

При достаточно малом количестве оптических деталей механизм сканирования спектра в них должен обеспечивать поворот решетки с одновременным поступательным ее смещением, либо при повороте решетки — обеспечивать перемещение одной из щелей.

Это усложняет механизм сканирования спектра. Кроме того, в монохроматорах с целью коррекции аберраций установлены сложные линзы.

Наиболее близким к изобретению является монохроматор, содержащий плоскую дифракционную решетку, вогнутое зеркало, неподвижные входную и выходную щели и механизм сканирования спектра (2).

Недостатком известного монохро5 матора является низкое качество изображения и сложный механизм ска. нирования спектра °

Цель изобретения — упрощение механизма сканирования и улучшение о качества изображения.

Указанная цель достигается тем, что в монохроматоре, содержащем плоскую дифракционную решетку, вот% гнутое зеркало, неподвижные входную и выходную щели и механизм сканирования спектра для поворота решетки, выходная щель расположена за вогнутым зеркалом по ходу лучей так, что центр этой щели расположен на прямой, проходящей через центр дифракционной решетки и вершину вогнутого зеркала.

При таком расположении элементов оптической системы ось вращения ди3 9342 фракционной решетки неподвижна и проходит через центр дифракционной решетки, а расфокусировка на выходной щели отсутствует. Это видно иэ следующей формулы

СОЯ Pj (1)

cos 43 где cL u pi - углы падения и дифракции,, соответственно, о

r — расстояние по оси пучка от решетки до изображе" ния входной щели, даваемого вогнутым зеркалом, r - -расстояние от решетки до монохроматических изображений щели. где $ - угол радения, равный углу дифракции и углу поворота решетки;.

Г - расстояние от центра решетки до изображения входной щели, даваемого вогнутым зеркалом, равным расстоянию от центра решетки до выходной щели.

Иеридиональная кома будет минимальной во всем диапазоне сканирова50

При этом астигматизм 1-го порядка плоской решетки также отсутствует.

Остаются аберрации 2-го порядка, из которых наибольшую величину имеет меридиональная кома. Последняя может быть значительно уменьшена эа счет использования дифракционной решетки с переменным шагом, изменяющимся пропорционально квадрату координаты у точки на поверхности решетки в направлении, перпендикулярном штрихам.

Расстояние между соседними штрихами плоской дифракционной решетки можно записать следующим образом = о " + q <) где бО - расстояние между соседними штрихами в центре решетки (при = 0)

9 - коэффициент неравномерности шага решетки.

Член разложения функции оптического пути, характеризующий меридиональную кому плоской решетки, работающей в сходящемся пучке лучей в автоколлимации, имеет вид

45 — —, f)

2 sin Ч соРч 4

45 4 ния спектра при коэффициенте неравномерности шага решетки, определяемом из уравнения

Ч)) (4) где Ч „и Ч, - зйачение угла Ч) в начале и в конце диапазо/ на сканирования(.

Решение этого уравнения имеетт вид а(Ч)Ц вЂ” a (+„) 3 н р=- г-,т где а(Ф) = Ч) — sin 4Ч, 1

Ь(Ч) ) = Ч вЂ” — sin 2Ч .

2

Данная Функция справедлива для сходящегося гомоцентрического пучка, который может быть получен с помощью эллипсоидального зеркала.

На чертеже изображена схема дифракционного монохроматора.

Ионохроматор содержит неподвижные входную l и выходную 2 щели, плоскую дифракционную решетку 3 с переменным шагом, вогнутое зеркало

4 и механизм 5 сканирования спектра.

Излучение, вошедшее в монохроматор через входную щель 1, падает на вогнутое зеркало 4 и, отразившись от него, сходящимся пучком падает на плоскую дифракционную решетку 3. Дифрагированное излучение фокусируется на выходной щели 2. Иеханизм 5 сканирования спектра обеспечивает поворот дифракционной решетки вокруг оси О, проходящей через ее центр.

Предложенная схема монохроматора при всей простоте механизма сканирования спектра и при использовании дифракционной решетки с оптимальным коэффициентом неравномерности шага позволяет получить высокое качество изображения спектра. Например, при повороте решетки от

Ч)„ = 1,03о до Ч = 10 37о при /r/ =

= 525 мм, 4 = 0,533 х 10 ммьи ширине решетки 2 /у/ = 50 мм поперечные аберрации изменяются в пределах от

d ó = -0,004 мм до б у = О, 008 мм, тогда как в известном устройстве при аналогичных условиях они принимают значения от Фу = -0,064 мм до б"у = -0,632 мм.

Формула изобретения

Дифракционный монохроматор, содержащий плоскую дифракционную решет5 934245 6 ку, вогнутое зеркало, неподвижные щей через центр дифракционной решетвходную и выходную щели и механизм ки и вершину вогнутого зеркала. сканирования спектра для поворота решетки, отличающий с я тем, Источники информации, что, с целью упрощения механизма з принятые во внимание при экспертизе сканирования спектра и улучшения l. Пейсахсон И.В. Оптика спект- . качества изображения, выходная щель ральных приборов. Л., "Машиностроерасположена за вогнутым зеркалом ние", 1975, с. 262. по ходу лучей так, что центр этой 2. Авторское свидетельство CCCP щели расположен на прямой, проходя- 1О Ю263930, кл. F.Ol J 3/12, 1968.

Составитель Л.Гойхман

Редактор Н.Пушненкова Техред Е; 1 аритончик Корректор.M.Kîñòà

Заказ 3913/34 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 ю филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4