DE19860021A1 - Monochromator - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Monochromator.

Als Beispiel für einen herkömmlichen Monochromator, ist in den Fig. 5 und 6 eine Anordnung gezeigt, bei welcher eine Linse in einem Monochromator des Littrow-Typs verwendet wird. Fig. 5 ist eine Aufsicht auf den Monochromator, und Fig. 6 ist eine erläuternde Darstellung, bei welcher der Aufbau dieses Monochromators von links nach rechts entlang dem optischen Weg dargestellt ist, und die Z-Achse die Richtung der Höhe angibt. In diesen Zeichnungen ist mit P1 ein Lichtleiter bezeichnet, mit P11 eine Linse, mit P5 ein Beugungsgitter, und mit P9 ein Ausgangsschlitz.

Da wie in Fig. 6 gezeigt die Höhe des Ausgangsschlitzes P9 sich von der Höhe des Lichtleiters P1 unterscheidet, ist die Zentrumslinie des Ausgangslichts für den Lichtleiter P1 von der Zentrumslinie der Linse P11 verschieden.

Das Ausgangslicht von dem Lichtleiter P1 wird durch die Linse P11 auf die Seite unterhalb (oder oberhalb) seines Zentrums übertragen und wird parallel, und fällt auf das Beugungsgitter PS ein. Die Zentrumslinie des Ausgangslichtes, bevor dieses über die Linse übertragen wird, ist zur. Zentrumslinie des übertragenen Lichts nicht ausgerichtet, und der Lichtstrahl wird gebogen.

Das übertragene Licht, welches auf das Beugungsgitter P5 einfällt, wird entsprechend der Wellenlänge in einem unterschiedlichen Winkel reflektiert, und dieses reflektierte Licht wird erneut durch die Linse P1 auf der Seite oberhalb (oder unterhalb) des Zentrums übertragen und wird gesammelt. Dann wird das gesammelte Licht von dem Ausgangsschlitz P9 abgegeben.

Mit einer derartigen Anordnung ist es möglich, nur eine Komponente mit einer bestimmten Wellenlänge von dem Ausgangsschlitz P9 abzuziehen. Darüber hinaus kann die bestimmte Wellenlänge, die abgezogen wird, dadurch geändert werden, daß das Beugungsgitter PS gedreht wird.

Bei der Anordnung, bei welcher eine Linse in dem herkömmlichen Monochromator des Littrow-Typs verwendet wird, treten jedoch Aberrationen auf, da die Zentrumslinie des einfallenden Lichts auf die Linse P11 und die Zentrumslinie des Ausgangslichts von dieser gegenüber der Zentrumslinie der Linse P11 versetzt ist. Aus diesem Grund nimmt die Auflösung ab, und wird der Dynamikbereich für das zu messende Licht eingeengt, was zu einer Beeinträchtigung der Eigenschaften des Monochromators führt.

Weiterhin kann die Auflösung RB des gesamten Monochromators einschließlich des Beugungsgitters P5 durch die folgende Formel approximiert werden:

RB = 2d/(m.f).S.cosβ (1)

Hierbei bezeichnet d den Gitterabstand des Beugungsgitters PS, m die Ordnung der Beugung des Beugungsgitters P5, f die Brennweite der Linse, S die Schlitzbreite des
Ausgangsschlitzes P9, und β den Winkel, der von dem reflektierten Licht von dem Beugungsgitter P5 und der Normalen des Beugungsgitters P5 aufgespannt wird.

Bei der Anordnung des Littrow-Typs kann jedoch, da das reflektierte Licht von dem Beugungsgitter P5 im selben Winkel wie das einfallende Licht liegt, wie in Fig. 7 gezeigt ist, der Winkel β zwischen dem reflektierten Licht von dem Beugungsgitter P5 und der Normalen des Beugungsgitters P5 nicht auf einen Wert eingestellt werden, der größer ist als der Drehwinkel des Beugungsgitters P5. Aus diesem Grund wird, wie aus Formel (1) deutlich wird, der Winkel β klein, so daß es theoretisch schwierig ist, eine hohe Auflösung zu erwarten. Hierbei ist der Drehwinkel des Beugungsgitters PS jener Winkel, der einerseits durch die Winkelhalbierende der optischen Einfallsachse und der optischen Reflexionsachse des Beugungsgitters P5 und andererseits durch die Normale des Beugungsgitters P5 gebildet wird, und nimmt einen vorbestimmten Winkel entsprechend der Wellenlänge ein.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung eines Monochromators, der eine hohe Auflösung aufweist, einen großen Dynamikbereich für das zu messende Licht, und hervorragende Eigenschaften in Bezug auf die Meßgenauigkeit.

Zu diesem Zweck wird gemäß einer ersten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ein Monochromator zur Verfügung gestellt, welcher aufweist: einen Einfallsabschnitt, auf welchen man zu messendes Licht einfallen läßt; ein erstes optisches System zum Umwandeln des zu messenden einfallenden Lichts in parallele Lichtstrahlen; eine Spektralbeugungsvorrichtung zum Empfang des zu messenden Lichts, welches in parallele Lichtstrahlen umgewandelt wurde, und zur Ausgabe des Lichts in einem Winkel, der sich entsprechend der Wellenlänge ändert; ein zweites optisches System zum Sammeln des Ausgangslichts, welches von der Spektralbeugungsvorrichtung ausgegeben wird, in einem bestimmten Winkel; einen Ausgangsabschnitt zur Ausgabe des so gesammelten Ausgangslichts; und eine Winkeländerungsvorrichtung, die dazu dient, zumindest einen Relativwinkel zwischen der Spektralbeugungsvorrichtung und dem zweiten optischen System dadurch variabel zu machen, daß zumindest entweder die Spektralbeugungsvorrichtung gedreht wird, oder die Anordnung des ersten und zweiten optischen Systems bewegt wird, zentriert um die Spektralbeugungsvorrichtung.

Gemäß der voranstehend geschilderten ersten Zielrichtung der Erfindung wird das zu messende Licht, welches von dem Einfallsabschnitt aus einfällt, durch das erste optische System in parallele Lichtstrahlen umgewandelt, und auf die Spektralbeugungsvorrichtung projiziert. Dann wird von der Spektralbeugungsvorrichtung Licht in einem Winkel abgegeben, der sich entsprechend der Wellenlänge ändert, und wird das in einem bestimmten Winkel abgegebene Ausgangslicht durch das zweite optische System gesammelt und wird ausgegeben. Das Licht, welches von dem Ausgangsabschnitt ausgegeben wird, wird daher spektral in eine Wellenlängenkomponente des zu messenden Lichts abgetrennt. Weiterhin wird durch Änderung des Winkels des Ausgangslichts von der Spektralbeugungsvorrichtung, welches durch die Winkeländerungsvorrichtung gesammelt werden soll, die Wellenlänge des Lichts geändert, welches von dem Ausgangsabschnitt ausgegeben wird.

Da der Einfallswinkel des Lichts, welches auf die Spektralbeugungsvorrichtung projiziert wird, nicht gleich dem Ausgangswinkel des Ausgangslichts von der Spektralbeugungsvorrichtung ist, welches gesammelt werden soll, anders als bei dem herkömmlichen Monochromator des Littrow-Typs, können darüber hinaus der optische Weg von dem Eingangsabschnitt zur Spektralbeugungsvorrichtung und der optische Weg von der Spektralbeugungsvorrichtung zum Ausgangsabschnitt jeweils unabhängig gesteuert werden. Hierdurch lassen sich die Einschränkungen überwinden, die bei dem herkömmlichen Monochromator des Littrow-Typs vorhanden sind. Es ist daher möglich, das erste optische System zur Umwandlung des Lichts in parallele Lichtstrahlen und das zweite optische System zum Sammeln des Lichts in einem bestimmten Winkel frei auszuwählen. Dies führt dazu, daß es möglich ist, eine Verringerung der Auflösung zu vermeiden, die bislang bei den optischen Systemen aufgetreten ist, und die Auflösung der gesamten Einrichtung zu verbessern.

Da der Ausgangswinkel des Lichts, welches von der Spektralbeugungsvorrichtung abgegeben wird, und daraufhin gesammelt wird, und der Einfallswinkel des Lichts, welches auf die Spektralbeugungsvorrichtung projiziert wird, nicht übereinstimmen und auswählbar sind, ist es darüber hinaus möglich, die Auflösung der Spektralbeugungsvorrichtung zu verbessern.

Weiterhin wird gemäß einer zweiten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ein Monochromator zur Verfügung gestellt, welcher aufweist: einen Einfallsabschnitt, auf welchen man zu messendes Licht einfallen läßt; ein erstes optisches System zur Umwandlung des zu messenden einfallenden Lichtes in parallele Lichtstrahlen; eine Spektralbeugungsvorrichtung zum Empfang des zu messenden Lichts, welches in parallele Lichtstrahlen umgewandelt wurde, und zur Ausgabe des Lichts in einem Winkel, der sich in Abhängigkeit von der Wellenlänge ändert; ein zweites optisches System zum Sammeln des Ausgangslichts, welches von der Spektralbeugungsvorrichtung abgegeben wird, in einem bestimmten Winkel; einen Ausgangsabschnitt zur Ausgabe des so gesammelten Ausgangslichts; und eine Drehvorrichtung zum Drehen der Spektralbeugungsvorrichtung so, daß sich die Wellenlänge des Ausgangslichts ändert, welches von dem Ausgangsabschnitt abgegeben wird.

Gemäß der voranstehend geschilderten zweiten Zielrichtung der Erfindung kann, zusätzlich dazu, daß ähnliche Vorteile wie bei der ersten Zielrichtung der Erfindung erzielt werden können, infolge der Tatsache, daß die variable Anordnung in dem Monochromator allein durch die Spektralbeugungsvorrichtung gebildet wird, eine Beeinträchtigung der mechanischen Genauigkeit minimiert werden, so daß sich eine stabile Meßgenauigkeit erzielen läßt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch einen Monochromator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine erläuternde Darstellung, bei welcher der Aufbau des Monochromators entlang des optischen Weges ausgebreitet ist;

Fig. 3 eine erläuternde Darstellung, welche das auf ein Beugungsgitter einfallende Licht erläutert, und das von dort in dem Monochromator abgezogene Licht;

Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung des Unterschieds in Bezug auf die Auflösung zwischen dem Monochromator der Ausführungsform und einem herkömmlichen Monochromator des Littrow-Typs;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Beispiels für einen herkömmlichen Monochromator;

Fig. 6 eine erläuternde Darstellung, bei welcher der Aufbau des herkömmlichen Monochromators entlang dem optischen Weg auseinandergezogen ist; und

Fig. 7 eine erläuternde Darstellung des Einfallslichts auf ein Beugungsgitter und des von dort abgezogenen reflektierten Lichts bei dem herkömmlichen Monochromator.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 erfolgt nunmehr eine Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Monochromator gemäß dieser Ausführungsform, und Fig. 2 ist eine erläuternde Darstellung, bei welcher der Aufbau des Monochromators entlang des optischen Weges aufgeweitet ist (die Z-Achse gibt die Richtung der Höhe an).

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist der Monochromator gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Lichtleiter (Eingangsabschnitt) 1 auf, der dazu dient, das zu messende Licht weiterzuleiten, und es von seinem Außendeende aus in den Raum abzugeben; eine erste Linse (ein erstes optisches System) 3 zur Umwandlung des von dem Lichtleiter 1 abgegebenen Lichts in parallele Lichtstrahlen; ein reflektierendes Beugungsgitter (eine Spektralbeugungsvorrichtung) 5, die dazu dient, das durch die erste Linse 3 hindurchgegangene Licht in einem Winkel zu reflektieren, der sich entsprechend der Wellenlänge ändert; eine zweite Linse (ein zweites optisches System) 7 zum Sammeln des von dem Beugungsgitter 5 reflektierten Lichts; einen Ausgangsschlitz (Ausgangsabschnitt) 9, der in einer bestimmten Fokussierungsposition der zweiten Linse 7 angeordnet ist, und dazu dient, nur einen bestimmten Bereich (des parallel auf die Zentrumslinie der zweiten Linse 7 einfallenden Lichts) des Ausgangslichts von der zweiten Linse 7 durchzulassen; und eine Drehvorrichtung (Winkeländerungsvorrichtung) 10 zum Drehen des Beugungsgitters 5 um eine Drehachse parallel zu den Gitterstrichen, die in die Oberfläche des Beugungsgitters 5 eingeritzt sind, um hierdurch die Wellenlänge des zu messenden Lichts abzutasten, welches durch den Ausgangsschlitz 9 übertragen wird.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, liegen die Zentrumslinie jenes Lichts, welches von dem Lichtleiter 1 ausgesandt wird, und die Zentrumslinie der ersten Linse 3 auf derselben geraden Linie, welche die Drehachse des Beugungsgitters 5 senkrecht schneidet. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird diese gerade Linie als gerade Linie in Bezug auf das Einfallslicht bezeichnet. Entsprechend liegen die Zentrumslinie der zweiten Linse und die Zentrumslinie des Ausgangslichts, welches von dem Ausgangsschlitz 9 durchgelassen wird, auf derselben geraden Linie, welche die Drehachse des Beugungsgitters 5 senkrecht schneidet. Diese gerade Linie wird als gerade Linie in Bezug auf das Ausgangslicht bezeichnet. Die gerade Linie in Bezug auf das Einfallslicht und die gerade Linie in Bezug auf das Ausgangslicht liegen nicht auf derselben geraden Linie, liegen jedoch in derselben Ebene, welche senkrecht zur reflektierenden Oberfläche des Beugungsgitters 5 angeordnet ist.

Fig. 3 erläutert die Beziehung zwischen dem Einfallslicht auf das Beugungsgitter 5 und dem von diesem reflektierten Licht.

Wie aus dieser Figur hervorgeht, kann in Bezug auf den Winkel β, der durch das von dem Beugungsgitter 5 reflektierte Licht, welches durch den Ausgangsschlitz 9 übertragen wird, und die Normale des Beugungsgitters 5 gebildet wird, ein größerer Winkel als der Drehwinkel θ des Beugungsgitters 5 erhalten werden. Hierbei bezieht sich der Drehwinkel θ auf jenen Winkel, der einerseits durch eine Winkelhalbierende der optischen Einfallsachse und der optischen Reflexionsachse des Beugungsgitters und andererseits die Normale des Beugungsgitters gebildet wird, und der einen vorbestimmten Winkel in Abhängigkeit von der Wellenlänge darstellt.

Wenn das Beugungsgitter 5 durch die Drehvorrichtung 10 gedreht wird, nehmen der voranstehend geschilderte Winkel β und der Drehwinkel θ unterschiedliche Werte an, jedoch ist der Winkel b größer als der Drehwinkel θ im überwiegenden Abschnitt des Drehbereichs.

Als erste und zweite Linse 3 und 7 werden vorzugsweise achromatische Linsen eingesetzt, welche die chromatische Aberration über einen großen Wellenlängenbereich minimieren. Hierdurch ist es möglich, einen Monochromator zu erzielen, der eine hohe Auflösung über einen großen Wellenlängenbereich aufweist, einen großen Dynamikbereich, sowie stabile Eigenschaften. Diese Art von Linse kann offensichtlich mit folgenden Schwierigkeiten fertig werden: die Schwierigkeit besteht darin, daß infolge der Tatsache, daß chromatische Aberration normalerweise bei einer Linse vorhanden ist, und sich die Brennweite in Abhängigkeit von der Wellenlänge des auf die Linsen einfallenden Lichts ändert, selbst dann, wenn die Brennweite dadurch eingestellt wird, daß man Licht-mit einer bestimmten Wellenlänge auf die Linse einfallen läßt, in jenem Fall, wenn Licht mit einer andere Wellenlänge auf die Linse einfällt, der Brennpunkt auf dem Ausgangsschlitz verschmiert wird, wodurch es unmöglich wird, eine hohe Auflösung zu erzielen.

Der Monochromator gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist wie voranstehend geschildert aufgebaut, und das zu messende Licht, welches von dem Lichtleiter 1 ausgesandt wird, wird durch die erste Linse 3 in parallele Lichtstrahlen umgewandelt, und wird auf das Beugungsgitter 5 projiziert, und von jenem Licht, welches von dem Beugungsgitter 5 reflektiert wird, wird das in einem vorbestimmten Winkel reflektierte Licht, also das Licht mit einer vorbestimmten Wellenlänge, durch die zweite Linse 7 gesammelt, und von dem Ausgangsschlitz 9 abgegeben. Daher wird ein Spektrum entsprechend dem Winkel des Beugungsgitters 5 spektral von dem zu messenden Licht abgetrennt und ausgegeben. Darüber hinaus wird, wenn das Beugungsgitter 5 durch die Drehvorrichtung 10 gedreht wird, ein Spektrum mit unterschiedlichem Wert abgegeben.

Weiterhin kann die Auflösung RB bei dem Monochromator mit dem voranstehend geschilderten Aufbau durch folgende Formel approximiert werden:

RB = 2d/(m.f).S.cosβ (1).

Hierbei ist d der Gitterabstand des Beugungsgitters 5, m die Ordnung der Beugung des Beugungsgitters 5, f die Brennweite der Linse, S die Schlitzbreite des Ausgangsschlitzes 9, und β der Winkel, der durch das von dem Beugungsgitter 5 reflektierte Licht und die Normale des Beugungsgitters 5 gebildet wird.

Wenn bei dem Monochromator mit dem voranstehend geschilderten Aufbau der Gitterabstand des Beugungsgitters 5 und die Brennweite der ersten und der zweiten Linse 3 bzw. 7 optimiert werden, ohne die Positionsbeziehung zwischen der ersten und zweiten Linse 3 und 7 aufzuheben, ist es möglich, einen Monochromator zu erhalten, der einen weiten Dynamikbereich für das zu messende Licht aufweist, sowie stabile Eigenschaften. Weiterhin ist es angesichts des Bedürfnisses, den Monochromator kompakt auszubilden, wünschenswert, die Brennweite der ersten und zweiten Linse 3 bzw. 7 kurz zu wählen. Wenn jedoch die Brennweiten kurz ausgebildet werden, so nimmt die Auflösung ab, wie aus der Formel (1) hervorgeht, und daher können die Brennweiten entsprechend dem Zweck der Messung und den Einsatzbedingungen ausgewählt werden.

Fig. 4 ist ein Diagramm, in welchem ein Vergleich in Bezug auf die Auflösung bei dem Monochromator mit dem voranstehend geschilderten Aufbau und dem herkömmlichen Monochromator des Littrow-Typs vorgenommen wird.

Dieses Diagramm zeigt die theoretische Auflösung des gesamten Monochromators in Bezug auf die Brennweite jeder Linse (die Brennweite sowohl der ersten als auch zweiten Linse 3 bzw. 7 sowie jener Linse, die bei dem herkömmlichen Monochromator des Littrow-Typs verwendet werden), bei dem Monochromator mit dem voranstehend geschilderten Aufbau bzw. dem herkömmlichen Monochromator des Littrow-Typs. In Bezug auf die jeweiligen Beugungsgitter wird ein Fall beschrieben, bei welchem ein Beugungsgitter mit einem Gitterabstand von 1100 Linien/mm eingesetzt wird.

Wie aus dem Graphen deutlich wird, kann bei dem Monochromator gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine höhere Auflösung mit Linsen kürzerer Brennweite als bei den herkömmlichen Monochromator des Littrow-Typs erzielt werden.

Wie voranstehend geschildert ermöglichen es bei dem Monochromator gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Umwandlung des Lichts in parallele Lichtstrahlen und das Sammeln des Lichts unter Verwendung der ersten und zweiten Linse 3 bzw. 7, den Dynamikbereich für das zu messende Licht zu vergrößern. Darüber hinaus können, da der optische Weg von dem Lichtleiter 1 zu dem Beugungsgitter 5 und der optische Weg von dem Beugungsgitter 5 zum Ausgangsschlitz 9 unabhängig voneinander sind, die erste Linse und die zweite Linse 7 jeweils ideal angeordnet und orientiert werden.

Da die Zentrumslinien der ersten Linse 3 und der zweiten Linse 7 so angeordnet und eingestellt sind, daß sie sich auf derselben Linie wie die Zentrumslinie des optischen Weges befinden, ist es darüber hinaus möglich, die Aberration infolge der Linse zu minimieren, die auftrat, wenn die Linse bei dem herkömmlichen Monochromator des Littrow-Typs verwendet wurde, und ist es daher möglich, eine Verringerung der Auflösung so weit wie möglich zu verhindern.

Da die vorgenommene Anordnung so ist, daß die Zentrumslinie des optischen Weges des Lichtes, welches von der ersten Linse 3 auf das Beugungsgitter 5 projiziert wird, und die Zentrumslinie des optischen Weges (jenes optischen Weges des Spektrums, welches abgezogen wird) des Lichtes, welches von dem Beugungsgitters 5 zur zweiten Linse 7 reflektiert wird, auf derselben Ebene senkrecht zu den Linien des Beugungsgitters 5 liegen, und auf unterschiedlichen geraden Linien, kann die spektrale Trennung des durch das Beugungsgitter 5 zu messenden Lichtes wirksam und mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden. Daher ist es möglich, den Dynamikbereich für das zu messende Licht zu erhöhen.

In Bezug auf den Winkel β, der durch das von dem Beugungsgitter 5 reflektierte Licht und die Normale des Beugungsgitters 5 aufgespannt wird, kann infolge der Tatsache, daß ein größerer Winkel als der Drehwinkel θ des Beugungsgitters 5 wie voranstehend geschildert erzielt werden kann, die Auflösung in Bezug auf das Beugungsgitter erhöht werden, so daß es möglich ist, die Auflösung des Monochromators insgesamt zu erhöhen.

Es wird darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf den Monochromator gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschränkt ist. Beispielsweise können Spiegelsysteme statt der Linsen bei dem ersten und zweiten optischen System eingesetzt werden. Hierdurch ist es möglich, die Schwierigkeiten infolge der chromatischen Aberration zu verhindern. Weiterhin ist die Spektralbeugungsvorrichtung nicht auf ein reflektierendes Beugungsgitter beschränkt, und ist es möglich, ein Durchlaß-Beugungsgitter oder ein Prisma einzusetzen. Weiterhin ist die Anordnung zur Änderung des Einfallswinkels auf die Spektralbeugungsvorrichtung und des Reflexionswinkels von dieser nicht auf die Drehung auf der Seite der Spektralbeugungsvorrichtung beschränkt, und ist es möglich, eine Bewegung der Anordnung (eine Drehbewegung, die um die Spektralbeugungsvorrichtung zentriert ist) an der Einfalls- oder Ausgangsseite des zu messenden Lichts zu verwenden. Weiterhin können spezielle dargestellte Anordnungen, beispielsweise der Lichtleiter, der als Eingangsabschnitt dient, und der Ausgangsschlitz, der als der Ausgangsabschnitt dient, in geeignete Art und Weise abgeändert werden, ohne vom Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Wie voranstehend geschildert ermöglichen es gemäß der vorliegenden Erfindung die Umwandlung des Licht in parallele Lichtstrahlen durch das erste optische System und das Sammeln des Lichts durch das zweite optische System, den Dynamikbereich des zu messenden Lichts zu erhöhen. Gleichzeitig werden der optische Weg des Lichts, welches auf die Spektralbeugungsvorrichtung einfällt, und der optische Weg eines Spektrums, welches von der Spektralbeugungsvorrichtung abgegeben und abgezogen wird, unabhängig angeordnet, und werden das erste und zweite optische System unabhängig voneinander für den jeweiligen optische Weg zur Verfügung gestellt. Das erste und zweite optische System können daher in idealer Anordnung und Orientierung vorgesehen werden, und daher ist es möglich, einen Monochromator zur Verfügung zu stellen, der eine hohe Auflösung und stabile Eigenschaften aufweist, nämlich durch Minimieren der Aberrationen des ersten und zweiten optischen Systems.

Da der optische Weg des Lichts, welches auf die Spektralbeugungsvorrichtung einfällt, und der optische Weg des Spektrums, welches von der Spektralbeugungsvorrichtung ausgegeben und abgezogen wird, in unterschiedlichen Richtungen angeordnet sind, kann darüber hinaus der Winkel, der durch das von dem Beugungsgitter reflektierte Licht und die Normale des Beugungsgitters aufgespannt wird, größer ausgebildet werden als der Drehwinkel des Beugungsgitters, wodurch es ermöglicht wird, einen Monochromator mit hoher Auflösung zur Verfügung zu stellen.

Claims (7)

1. Monochromator, welcher aufweist:
einen Einfallsabschnitt, auf welchen man zu messendes Licht einfallen läßt;
ein erstes optisches System zum Umwandeln des zu messenden einfallenden Lichts in parallele Lichtstrahlen;
eine Spektralbeugungsvorrichtung zum Empfang des zu messenden Lichts, welches in die parallelen Lichtstrahlen umgewandelt wurde, und zur Ausgabe des Lichts in einem Winkel, der sich in Abhängigkeit von der Wellenlänge ändert;
ein zweites optisches System zum Sammeln des Ausgangslichts, welches von der Spektralbeugungsvorrichtung ausgegeben wird, in einem bestimmten Winkel;
einen Ausgangsabschnitt zum Ausgeben des so gesammelten Ausgangslichts; und
eine Winkeländerungsvorrichtung, die dazu dient, zumindest den Relativwinkel zwischen der Spektralbeugungsvorrichtung und dem zweiten optischen System variabel auszubilden, entweder durch Drehung der Spektralbeugungsvorrichtung oder durch eine Bewegung der Anordnung des ersten optischen Systems, zentriert um die Spektralbeugungsvorrichtung herum.

2. Monochromator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite optische System als Linsen ausgebildet sind, und die Zentrumslinie eines optischen Weges des Lichtes, welches von dem Einfallsabschnitt aus einfällt, auf derselben geraden Linie liegt wie eine Zentrumslinie des ersten optischen Systems, und daß eine Zentrumslinie eines optischen Weges jenes Lichtes, welches von der Spektralbeugungsvorrichtung reflektiert und durch das optische System gesammelt wird, auf derselben geraden Linie liegt wie eine Zentrumslinie des zweiten optischen Systems.

3. Monochromator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spektralbeugungsvorrichtung ein reflektierendes Beugungsgitter ist, und daß der Maximalwinkel, der durch das Licht gebildet wird, welches von dem Beugungsgitter reflektiert und durch das zweite optische System gesammelt wird, und durch die Normale des Beugungsgitters, größer ist als der Drehwinkel des Beugungsgitters in Bezug auf das reflektierte Licht, welches gesammelt wurde.

4. Monochromator, welcher aufweist:
einen Einfallsabschnitt, auf welchen man zu messendes Licht einfallen läßt;
ein erstes optisches System zum Umwandeln des zu messenden Einfallslichtes in parallele Lichtstrahlen;
eine Spektralbeugungsvorrichtung zum Empfang des zu messenden Lichts, welches in parallele Lichtstrahlen umgewandelt wurde, und zur Ausgabe des Lichts in einem Winkel, der sich in Abhängigkeit von der Wellenlänge ändert;
ein zweites optisches System zum Sammeln des Ausgangslichts, welches von der Spektralbeugungsvorrichtung ausgegeben wurde, in einem bestimmten Winkel;
einen Ausgangsabschnitt zur Ausgabe des Ausgangslichts, welches gesammelt wurde; und
eine Drehvorrichtung zum Drehen der Spektralbeugungsvorrichtung so, daß die Wellenlänge des Ausgangslichts geändert wird, welches von dem Ausgangsabschnitt abgegeben wird.

5. Monochromator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß, daß das erste und das zweite optische System als Linsen ausgebildet sind, und daß die Zentrumslinie eines optischen Weges des Lichtes, welches von dem Einfallsabschnitt aus einfällt, auf derselben geraden Linie liegt wie eine Zentrumslinie des ersten optischen Systems, und eine Zentrumslinie eines optischen Weges jenes Lichtes, welches von der Spektralbeugungsvorrichtung reflektiert und durch das zweite optische System gesammelt wird, auf derselben geraden Linie liegt wie eine Zentrumslinie des zweiten optischen Systems.

6. Monochromator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spektralbeugungsvorrichtung ein Beugungsgitter ist, und daß die Drehvorrichtung das Beugungsgitter um dessen Drehachse parallel zu Strichen des Beugungsgitters dreht, wobei eine Zentrumslinie eines optischen Weges des Lichtes, welches von dem Einfallsabschnitt auf das Beugungsgitter durch das erste optische System projiziert wird, und eine Zentrumslinie eines optischen Weges jenes Lichtes, welches von dem Beugungsgitter aus gesandt und an dem Ausgangsabschnitt durch das zweite optische System gesammelt wird, in derselben Ebene senkrecht zur Drehachse des Beugungsgitters liegen, und auf unterschiedlichen geraden Linien liegen.

7. Monochromator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spektralbeugungsvorrichtung ein reflektierendes Beugungsgitter ist, und ein Maximalwinkel, der durch das Licht, welches von dem Beugungsgitter reflektiert und durch das zweite optische System gesammelt wird, und die Normale des Beugungsgitters gebildet wird, größer als der Drehwinkel des Beugungsgitters in Bezug auf das reflektierte Licht ist, welches gesammelt wird.