DD279308A1 - ECHELLE DOUBLE SPECTROMETERS IN TETRAEDER ARRANGEMENT - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Echelle-Doppelspektrometer in Tetraeder-Anordnung. Mit ihr wird eine verlustfreie Kopplung zweier simultan messender Echelle-Spektrometer fuer die Spektralphotometrie an Strahlungsquellen mit geringem Lichtleitwert realisiert. Erfindungsgemaess sind zwei Echelle-Spektrometer in Tetraeder-Anordnung mit einer gemeinsamen Eintrittsspaltanordnung (1.1, 1.2) solcherart miteinander gekoppelt, dass fuer beide Spektrometer der Teilabschnitt der optischen Achse zwischen Eintrittsspaltanordnung (1.1, 1.2) und Kollimatorspiegel (2, 7) identisch ist, dass beide Spektrometer um 180 um den o. g. Teilabschnitt der optischen Achse gegeneinander verdreht sind, dass die beiden Kollimatorspiegel (2, 7) hintereinander angeordnet sind und dass der vordere Kollimatorspiegel (7) auf einer Kreisbahn verschiebbar ist, deren Mittelpunkt sein Kruemmungsmittelpunkt ist. FigurThe invention relates to an Echelle double spectrometer in tetrahedral arrangement. With it, a lossless coupling of two simultaneously measuring Echelle spectrometers for spectrophotometry to radiation sources with low light conductance is realized. According to the invention, two echelle spectrometers in a tetrahedral arrangement with a common entrance slit arrangement (1.1, 1.2) are coupled with one another such that for both spectrometers the partial section of the optical axis between entrance slit arrangement (1.1, 1.2) and collimator mirror (2, 7) is identical both spectrometers around 180 og Partial section of the optical axis are rotated against each other, that the two collimator (2, 7) are arranged one behind the other and that the front collimator mirror (7) is displaceable on a circular path, the center of which is its Kruemmungsmittelpunkt. figure
Description
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Echelle-Doppel-Spektrometer in Tetraeder-Anordnung, bestehend aus einer Eintrittsspaltanordnung, zwei sphärischen Kollimatorspiegeln, zwei Echelle-Gittern, zwei sphärischen Kameraspiegeln und .wei Fokalflächen, wobei jeweils ein Kollimatorspiegel, ein Echelle-Gitter, ein Kameraspiegel und eine Fokalflacht! zusammen mit der gemeinsamen Eintrittsspaltanordnung ein Echelle-Spektrometer in Tetraeder-Anordnung bilden.This object is achieved by a echelle double spectrometer in a tetrahedral arrangement, consisting of an entrance slit arrangement, two spherical collimator mirrors, two echelle grids, two spherical camera mirrors and. Two focal surfaces, each with a collimator mirror, an echelle grating, a camera mirror and a focal plane! form together with the common entrance slit arrangement a echelle spectrometer in tetrahedral arrangement.
Ein derartiges Echelle-Doppel-Spoktrometer ist erfindungsgemäß in nachstehend beschriebener Weise ausgebildet. Für beide Spektrometer ist der Teilabschnitt der optischen Achse zwischen Eintrittsspaltanordnung und Kollimatorspiegel identisch. Beide Spektrometer sind um den genannten Teilabschnitt dsr optischen Achse um 180° gegeneinander verdreht angeordnet. Die beiden Kollimatorspiegel sind auf der optischen Achse hintereinander angeordnet. Der der Eintrittsspaltanordnung näher gelegene Kollimatorspiegel ist in seiner Ablenkebene verschiebbar. Seine Bewegungslinie stellt eine Kreisbahn dar, deren Mittelpunkt der Krümmungsmittelpunkt des verschiebbaren Kollimatorspiegels ist.Such an Echelle double Spoktrometer is inventively formed in the manner described below. For both spectrometers the section of the optical axis between the entrance slit arrangement and the collimator mirror is identical. Both spectrometers are arranged rotated by 180 ° relative to each other about said section dsr optical axis. The two collimator mirrors are arranged one behind the other on the optical axis. The collimator mirror closer to the entrance slit arrangement is displaceable in its deflection plane. Its line of motion represents a circular path whose center is the center of curvature of the displaceable collimator mirror.
Zur Ordnungstrennung kann aber auch in mindestens einer der beiden einzelnon Tetraeder-Anordnungen der Kameraspiegel als konkaves Beugungsgitter in Wadsworth-Anordnung ausgebildet sein, dessen Dispersionsebene der Ablenkebene des Kameraspiegels entspricht.For order separation, however, the camera mirror may also be formed in at least one of the two einzelon tetrahedral arrangements as a concave diffraction grating in Wadsworth arrangement whose dispersion plane corresponds to the deflection plane of the camera mirror.
Die Verschiebung des vorderen, verschiebbaren Kollimatorspiegels bewirkt eine teilweise oder vollständige Abschattung des hinteren, feststehenden Kollimatorspiegels und damit die Aufteilung der durch die Eintrittsspaltanordnung einfallenden Strahlung auf die beiden Teilspektrometer.The displacement of the front, displaceable collimator mirror causes a partial or complete shading of the rear, fixed Kollimatorspiegels and thus the distribution of incident through the entrance slit array radiation to the two spectrometers.
Durch die Bewegung auf der o.g. speziellen Kreisbahn ist der verschiebbare Kollimatorspiegel in jeder Position bezüglich der zugehörigen Tetraeder-Anordnung ideal justiert. Zur Astigmatismuskorrektur wird in der Tetraeder-Anordnung die Aufteilung des Eintrittsspaltes in zwei senkrecht zueinander angeordnete Teilspalte, und zwar den Hauptspalt in Richtung der Echelle-Gitter-Dispersion und den Querspalt in Richtung der Querdispersion mit unterschiedlichem Abstand zum Kollimatorspiegel benutzt. Die Abstandsdifferenz zwischen den Spaltkomponenten ist eine Funktion der Radien der sphärischen Spiegel und der ablenkenden Winkel an den sphärischen Spiegeln und am Echelle-Gitter. Für das erfindungsgemäße Echelle-Doppel-Spektrometer werden für die beiden einzelnen Tetraeder-Anordnungen die Radien und Winkel derart festgelegt, daß die Bedingung der Astigmatismuskorrektur in beiden Anordnungen durch die gleiche Abstandsdifferenz zwischen den Spaltkbmponenten des Eintrittsspaltes erfüllt ist. Eine Lösung für diese Aufgabe existiert nur für den Fall der Verdrehung der beiden Anordnungen um 180° gegeneinander.By the movement on the o.g. special circular path, the movable collimator mirror is ideally adjusted in each position with respect to the associated tetrahedral arrangement. For astigmatism correction in the tetrahedral arrangement, the division of the entrance slit into two partial slits arranged perpendicular to one another, namely the main slit in the direction of the Echelle grating dispersion and the transverse slit in the direction of the transverse dispersion with different distances to the collimator mirror is used. The distance difference between the gap components is a function of the radii of the spherical mirrors and the deflecting angles on the spherical mirrors and on the Echelle grating. For the echelle-double spectrometer according to the invention, the radii and angles are set for the two individual tetrahedral arrangements such that the condition of astigmatism correction in both arrangements is fulfilled by the same distance difference between the gap components of the entrance slit. A solution to this problem exists only in the case of rotation of the two assemblies by 180 ° against each other.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung ist die erfindungsgemäße optische Anordnung schematisch dargestellt. ImFaI11 befindet sich der verschiebbare Kollimatorspiegel 7 in der Pos. 1. Die einfallende Strahlung gelangt von der Strahlungsquelle 11 durch iie Eintrittsspaltanordnung 1.1,1.2 auf den feststehenden Kollimatorspiegel 2. Das unter dem Winkel Θ reflektierte Licht durchsetzt das Dispersionsprisma 3 und fällt auf das Echelle-Gitter 4. Der vom Gitter 4 unter dem Winkel θ ι abgelenkte Strahl durchsutzt erneut das Dispersionsprisma 3 und fällt auf den Kameraspiegel 5. Von dort wird er unter dem Winkel a2 in die Fokalebene 6 reflektiert, in welcher die Spektralelemente des durch Prisma 3 und Echelle-Gilter 4 definierten Spektralbereichen mit minimalem Abbildungsfehler abgebildet werden. Es giltThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing, the optical arrangement according to the invention is shown schematically. In FIG. 11, the displaceable collimator mirror 7 is in pos. 1. The incident radiation passes from the radiation source 11 through the entrance slit arrangement 1.1, 2.1 onto the fixed collimator mirror 2. The light reflected at the angle Θ passes through the dispersion prism 3 and falls on the echelle. 4. The beam deflected by the grating 4 at the angle θ ι again penetrates the dispersion prism 3 and falls onto the camera mirror 5. From there it is reflected at the angle a 2 in the focal plane 6, in which the spectral elements of the prism 3 and Echelle-Gilter 4 defined spectral regions are imaged with minimal aberration. It applies
Im Fall 2 befindet sich der verschiebbare Kollimatorspiegel 7 in der Pos. 2. Die einfallende Strahlung gelangt von der Strahlungsquelle 11 durch dio Eitnrittsspaltanordnung 1.1,1.2 auf den verschiebbaren Kollimatorspiegel 7. Das unter dem Winkel a3 reflektierte Licht fällt auf die Echelle-Gitter 8.In the case 2, the displaceable collimator is 7 in the pos. 2. The incident radiation passes from the radiation source 11 through the Eitnrittsspaltanordnung 1.1,1.2 on the movable collimator 7. The light reflected at the angle a 3 falls on the echelle lattice eighth ,
Der vom Gitter unter dem Winkel Q2 abgelenkte Strahl fällt auf das Konkavgitter 9, welches in Wadsworth-Anordnung die Strahlung um den Winkel aA ablenkt und bei einem Beugungswinkol von annähernd 0° die verschiedenen Spektralelemente mit minimalem Abbildungsfehler in die Fokalebeno 10 abbildet.The beam deflected by the grating at the angle Q 2 falls on the concave grating 9, which deflects the radiation in the Wadsworth arrangement by the angle a A and images the different spectral elements with minimum aberration into the focal plane 10 at a diffraction angle of approximately 0 °.
Bei jeder Position des verschiebbaren Kollimatcspiegels 7 zwischen Pos. 1 und Pos. 2 gelangt jeweils ein Teil der einfallenden Strahlung auf den Kollimatorspiegel 2, der restliche Teil auf den Kollimatorspiegel 7. Jeder Anteil durchläuft dann die jeweiligen Teilspektrometer in der oben beschriebenen Weise, so daß eine stufenlose Aufteilung der Strahlung auf die beiden Teilspektrometer realisiert werden kann.In each position of the displaceable Kollimatcspiegels 7 between Pos. 1 and Pos. 2 passes in each case a portion of the incident radiation to the collimator 2, the rest of the part on the Kollimatorspiegel 7. Each component then passes through the respective partial spectrometer in the manner described above, so that a continuous division of the radiation can be realized on the two partial spectrometer.
Der in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Aufbau wird mit folgenden Parametern realisiert:The construction according to the invention shown in the drawing is realized with the following parameters:
Krümmungsradien: R(2* = R(5) = 750mmRadius of curvature: R (2 * = R (5) = 750mm
Gitterstrichzahlen und Blazewinkel:Lattice numbers and blaze angles:
= 75L/mm,0e(4) = = 15OL/mm0B(8)= 75L / mm, 0 e (4) = = 15OL / mm0 B (8)
N(9) = 600 L/mm ΘΒ(9) Prismenwinkel: ε(3)=18° Prismenmaterial: Quarz Ablenkwinkel: 01=02 = 6°N (9) = 600 L / mm Θ Β (9) prism angle: ε (3) = 18 ° prism material: quartz deflection angle: 01 = 02 = 6 °
a3 = a4 = 6°a 3 = a 4 = 6 °
Θ, = 8°Θ, = 8 °
G2 = 10°G 2 = 10 °
Aufstellungsorte und Aufstellungswinkel, bezogen auf ein kartesisches Koordinatensystem mit dem Koordinatonursprung im Scheitelpunkt des festen Kollimatorspiegels 2 sind aus der Tabelle ersichtlich.Sites and installation angles related to a Cartesian coordinate system with the coordinate origin at the vertex of the fixed collimator mirror 2 are shown in the table.
Das optische System ist für die Wellenlängenbereiche von 190nm-350nm für das Teilspektrometer mit prismenquerdisperser 3 und von 110nm-195nm für das Teilspektrometer mit Konkavgitterquerdisperser 9 ausgelegt. Die Ausdehnung der Fokalflächen beträgt für beide Teilspektrometer jeweils 20mm χ 20mm. Das spektrale Auflösungsvermögen λ/Δλ ist für beide Teilspektrometer größer 4· 104.The optical system is designed for the wavelength ranges of 190nm-350nm for the sub-spectrometer with prism-transverse 3 and 110nm-195nm for the sub-spectrometer with concave grating 9. The extent of the focal surfaces is f or both part spectrometer each 20mm χ 20mm. The spectral resolution λ / Δλ is greater than 4 × 10 4 for both partial spectrometers.
Bauelementekoordinaten für das VUWUV-Echelle-Doppel-Spektrometer gemäß AusführungsbeispielComponent coordinates for the VUWUV Echelle double spectrometer according to the embodiment
(Hinter die Bezeichnung der Bauelemente sind in Klammern die Bezugszeichen It Ausführungsbeispiel und Zeichnung gesetztl)(Behind the designation of the components are in parentheses the reference numbers It embodiment and drawing setl)
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD32470088A DD279308A1 (en) | 1988-12-30 | 1988-12-30 | ECHELLE DOUBLE SPECTROMETERS IN TETRAEDER ARRANGEMENT |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DD32470088A DD279308A1 (en) | 1988-12-30 | 1988-12-30 | ECHELLE DOUBLE SPECTROMETERS IN TETRAEDER ARRANGEMENT |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DD279308A1 true DD279308A1 (en) | 1990-05-30 |
Family
ID=5606378
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DD32470088A DD279308A1 (en) | 1988-12-30 | 1988-12-30 | ECHELLE DOUBLE SPECTROMETERS IN TETRAEDER ARRANGEMENT |
Country Status (1)
Country | Link |
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DD (1) | DD279308A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10061765A1 (en) * | 2000-12-12 | 2003-03-06 | Colour Control Farbmestechnik | Micromechanical monochromator with integrated aperture stop has at least one of its aperture stops as constituent of monolithic body of micromechanical torsion diffraction grid |
-
1988
- 1988-12-30 DD DD32470088A patent/DD279308A1/en unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE10061765A1 (en) * | 2000-12-12 | 2003-03-06 | Colour Control Farbmestechnik | Micromechanical monochromator with integrated aperture stop has at least one of its aperture stops as constituent of monolithic body of micromechanical torsion diffraction grid |
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