DE2829802A1

DE2829802A1 - Spektrograph

Info

Publication number: DE2829802A1
Application number: DE19782829802
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Horiba Jobin Yvon SAS
Current assignee: Horiba Jobin Yvon SAS
Priority date: 1977-07-08
Filing date: 1978-07-06
Publication date: 1979-01-25
Also published as: GB2000878A; FR2396961B2; US4191474A; JPH0156366B2; JPS5421359A; FR2396961A2; GB2000878B

Description

INSTRUMENTS S.A., Ivry sur Seine, Frankreich

Spektrograph

Die Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung der Erfindung gemäß der deutschen Patentanmeldung P 26 56II9.3 vom 10. Dezember 1976 der Anmelderin.

Die Erfindung, die Gegenstand des Hauptpatents ist, besteht aus einem Spektrographen, bei dem das dispersive System eines komplexen einfallenden Lichts bzw, Lichtstrahlenbündels, das von einem Eintrittsschlitz kam, einzig durch ein konkaves holographisches Beugungsgitter, kurz Holographiegitter, gebildet ist, wobei sich der Spektrograph dadurch auszeichnet, daß das Dispersions- oder Beugungsspektrum sich auf einer ebenen Fläche bildet für einen erweiterten Spektralbereich in der Größenordnung von beispielsweise 2000 bis 8OOO Ä* im sichtbaren Spektrum oder 200 bis 8OQ Ä im Ultraviolettbereich.

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Es wirken jedoch zwei verschiedene Paktoren zusammen, um die Möglichkeiten einer derartigen Vorrichtung einzuschränken. Zunächst gibt es eine Amplitudenbegrenzung des Spektrums, da es jenseits einer bestimmten Amplitude praktisch unmöglich wird, ein Gitter zu definieren, das ein ebenes Spektrum unter ausreichenden Auflösungsbedingungen erzeugen kann. Das Hauptpatent gibt zwar bereits eine gewisse Lösung dieses Problems an durch die Verwendung eines einzigen Trägers von zumindest zwei Gittern, deren jedes ein ebenes Spektrum ergibt, die gegeneinander verschoben oder versetzt sind, sowie in bezug jeweils nur eines Abschnittes des breiten Spektralbereiches .

Jedoch die Bildung mehrerer Gitter auf dem gleichen Träger bringt verschiedene technologische Probleme mit sich.

Darüber hinaus besitzen die Detektoren, wie Photodioden-Mosaike oder-Raster oder Vidikon-Röhren geringe Abmessungen derart, daß zum Analysieren oder Auswerten eines ebenen Spektrums großer Abmessungen mehrere kostspielige Detektoren vorgesehen' werden müssen oder diese auf einem bewegbaren Glied angeordnet werden müssen, durch das sie in der Ebene des Spektrums versetzt oder verschoben werden können.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, durch die ein ortsfester ebener Detektor verwendbar ist, um auf dem gleichen Abschnitt der Ebene die verschiedenen Abschnitte des vollständigen Beugungsgitters zu bilden.

Die Erfindung betrifft daher einen Spektrographen für einen breiten Spektralbereich mit einer Quelle zu analysierenden Lichts und einem optischen System, das einzig aus einem

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konkaven Holographiegitter gebildet ist, dessen Beugungsspektrum sich in einer ebenen Fläche bildet. Gemäß der Erfindung bilden sich die verschiedenen Abschnitte des Beugungsspektrums aufeinanderfolgend auf der gleichen ebene Fläche ab, wenn das Gitter um eine Achse gedreht wird, die durch den Scheitel des Gitters geht sowie senkrecht zur Diametralebene ist, die den Mittelpunkt des Eintrittsschlitzes enthält.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels, sowie dem allgemeinen Gang einer Rechnung erläutert, durch die die Merkmale oder Kennwerte des verwendeten Gitters bestimmt werden können. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 die gleichen Ansichten wie im Hauptpatent zur Definition der bei den Rechnungen verwendeten Koordinaten und Dimensions-Bezeichnungen,

Fig. 3 ein bestimmtes Ausführungsbeispiel. Beispiel

Für einen Spektralbereich von 2000 bis 8000 A wird ein Gitter mit 56 mm Durchmesser und mit 300 Linien oder Strichen pro Millimeter, verwendet. Mit einer Punktquelle, die

200 mm vom Scheitel des Gitters entfernt angeordnet ist, wird ein Abschnitt des ebenen Spektrums von 12,5 mm Länge in einem Abstand von 205 mm erhalten, wobei die Bildungsebene des Spektrums einen Winkel von etwa 60 Grad mit der Normalen oder Senkrechten zum Gitter bildet.

Der Abschnitt des. ebenen Spektrums von 12,5 mm über-

deckt einen Wellenlängenbereich, von. etwa 2000 A, und das gesamte Spektrum, von 2ÖÖ0 bis 8ÖÖ0 %. bildet sich aufeinanderfolgend auf dieser Ebene ab durch einfache Drehung des Gitters um die Achse, die durch den Scheitel des Gitters geht und die senkrecht zur Diametralebene ist, die den Mittelpunkt, des Eintrittsschlitaes enthält. Die Auflösung liegt in der Größenordnung, von 5 A.

Die Koordinaten der Aufzeichnungspunkte des Holographiegitters, unter. Verwendung zweier Lichtquellen der Wellenlänge 4880 A, sind bestimmt worden durch Vorgehen gemäß dem allgemeinen Rechnungsgang, der im Hauptpatent dargestellt ist, wobei jedoch abschnittweise vorgegangen ist, nämlich über einen Bereich von hier 2000 K bei dem gesamten zu überdekkenden Bereich. Dabei ist weiter die zusätzliche Bedingung einzuhalten, daß Werte, für l_ßl und 1_β, erhalten werden, die jeweils gleich sind, für alle Bereiche, wobei l_ß., und Ig-, den äußersten Wellenlängen jedes Bereiches oder jedes Abschnitts entsprechen, was offenbar dazu führen kann, daß aufeinanderfolgend die zunächst, festgelegten Werte des Abweichungswinkels der geringsten Wellenlänge jedes Bereichs korrigiert werden oder der Einfallswinkel der Ebene des Spektrums gegenüber der Normalen zum Gitter. Dies kann auch dazu führen, daß die Amplitude des Bereiches oder Abschnittes des Spektralbandes modifiziert, oder geändert wird, der auf einmal erhalten werden soll.

Eine derart ausgebildete.. Vorrichtung besitzt offenbar Analogien mit. einem Monochromator mit. einfacher Gitterdrehung, da sie. durch, einfache Drehung, des Gitters, ermöglicht, daß auf der gleichen, ebenen Fläche der betrachtete gesamte Spektr.albereich, vorbeitre.ten kann. Jedoch ist. es. für jede

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Lage nicht mehr nur ein einziger Strahl, der auf einem Ausgangsschlitz, fokussiert wird, sondern ein Spektrum großer Breite, das auf einer, ebenen Fläche aufgezeichnet ist.

Selbstverständlich kann auch ein Monochromator verwendet werden durch Anordnen eines Ausgangsschlitzes im Bereich oder in der Mitte der Spektralebene. Es kann auch eine Mischverwendung erfolgen durch beispielsweise Verwenden eines ebenen schwenkbaren Ablenkspiegels, um das gebrochene Bündel entweder auf den ebenen Detektor zu schikken zur Verwendung als Spektrograph oder auf einen Ausgangsschlitz, das Bild im Spiegel in der Mitte des Detektors, zur Verwendung als Monochromator.

Selbstverständlich ist die Erfindung auch bei Spektrographen oder Monochromatoren verwendbar, die mit schnellem Einfall arbeiten,mit einem Gitter auf einem thorischen Träger zur Bestimmung der Bedingungen für die Bildung eines ortsfesten ebenen Spektrums,oder die sich durch aufeinanderfolgende Bänder auf einer ebenen Fläche bilden durch Drehung des Gitters. Dazu sind lediglich die Ausdrücke auf S. 5, Abs. 3, Z. 4 bis 10 des Hauptpatents gemäß den am Ende der Seite 3 der. französischen Patentanmeldung gemäß der FR-OS 2 309 844 gegebenen Hinweisen zu übertragen bzw. zu transponieren.

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Claims

Ansprüche

1J Spektrograph für einen breiten Spektralbereich mit einer zu analysierenden Lichtquelle und einem optischen System, das einzig durch ein konkaves holographisches Beugungsgitter gebildet ist, dessen Beugungsspektrum sich auf einer ebenen Fläche abbildet, gemäß dem Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 26 56119.3),

dadurch gekennzeichnet,

daß die verschiedenen Abschnitte des Beugungsspektrums sich aufeinanderfolgend auf der gleichen ebenen Fläche (P) abbilden, bei Drehen des Gitters (1) um eine Achse,die durch den Scheitel (0) des Gitters (1) tritt und senkrecht zu einer Diametralebene (XOY) ist, die den Mittelpunkt des Eintrittsschlitzes (A) enthält.
2. Spektrograph nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dimensions-Kennwerte zur Aufzeichnung und zur Verwendung des holographischen Beugungsgitters (1) so bestimmt sind, daß für jeden Abschnitt des Spektrums gemäß der Vorgehensweise nach Anspruch 3 des Hauptpatentes vorgegangen wird, wobei dann die verschiedenen Größen derart eingestellt oder bestimmt sind, daß gleiche Koordinaten an den Enden des Spektrums bei jeder einzelnen Berechnung erhalten sind.

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