JPH049247B2 - - Google Patents

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JPH049247B2
JPH049247B2 JP1375682A JP1375682A JPH049247B2 JP H049247 B2 JPH049247 B2 JP H049247B2 JP 1375682 A JP1375682 A JP 1375682A JP 1375682 A JP1375682 A JP 1375682A JP H049247 B2 JPH049247 B2 JP H049247B2
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mirror
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wavelength
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/06Scanning arrangements arrangements for order-selection

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回折格子のO次光を受光して光源等の
変動をモニタするようになつている分光装置に関
し、特に入射光と同じ方向に目的波長の光を出射
させるようにしたオフプレーンイーグル型(off
−plane Eagle)分光装置に適するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a spectroscopic device that receives O-order light from a diffraction grating and monitors fluctuations in a light source, etc., and in particular, it emits light of a target wavelength in the same direction as the incident light. off-plane eagle type (off
-plane Eagle) is suitable for spectroscopic equipment.

回折格子のO次光によつて光源の変動等をモニ
タするようにすると別途光源の光をモニタ用に分
割する手段が不要になる利点があり、気体の吸収
を測定するような場合によく用いられている。所
で第6図に示すようなボーダ型(Vodar)分光器
の場合O次光を受光してモニタするための構成は
比較的簡単である。第6図について説明すると、
S1は入射スリツト、S2は出射スリツト、Gは
凹面回折格子で、S1,S2,Gは或る一つの波
長の光を取出す場合の入出射スリツト及び回折格
子の配置を示し、Oはその場合のローランド円の
中心である。S1′,S2′,G′は他の波長に対
する入出射スリツト及び回折格子の配置を示し、
O′はそのときのローランド円の中心である。ボ
ーダ型分光器の特徴は出射スリツトS2が固定さ
れており、格子Gが直線移動を行い、かつ一定半
径のローランド円上に入出射両スリツト及び格子
が位置するように格子Gと入射スリツトとが連結
してあつて、格子Gに対する光の入射角αが一定
である点にある。回折格子のO次光は格子面に関
し入射光に対する正反射光の方向であるから、格
子Gに対するO次光の出射角α′は波長走査の過程
で一定でありαと等しい。従つて格子Gとの位置
関係を固定させてO次光を受光する位置に鏡Mを
設け、MによるO次光の反射光を光トラツプTで
吸収してしまうようにする。光トラツプTも格子
Gに対し位置関係が固定されている。即ち格子G
とO次光モニタ用鏡Mと光トラツプTとは一体的
に移動する。M′,T′は格子G′の位置におけるO
次光モニタ用鏡及び光トラツプの位置を示す。鏡
Mはモリブデン等の上に金を蒸着したものであつ
て光が入射すると光電子を放出して電位が変り、
この電位変化によつてO次光をモニタする。この
モニタ素子が鏡面なつていて反射光を光トラツプ
Tに入射させて吸収してしまうのでO次光モニタ
のための構成によつて迷光が生ずると云うような
ことは防がれる。
Monitoring changes in the light source using the O-order light from a diffraction grating has the advantage of eliminating the need for a separate means to separate the light from the light source for monitoring purposes, and is often used when measuring gas absorption. It is being However, in the case of a Vodar spectrometer as shown in FIG. 6, the configuration for receiving and monitoring O-order light is relatively simple. To explain Figure 6,
S1 is an input slit, S2 is an output slit, G is a concave diffraction grating, S1, S2, and G indicate the arrangement of the input and output slits and the diffraction grating when light of a certain wavelength is extracted, and O is the arrangement of the diffraction grating in that case. It is the center of the Roland circle. S1', S2', and G' indicate the arrangement of input/output slits and diffraction gratings for other wavelengths;
O′ is the center of the Rowland circle at that time. The characteristic of the border type spectrometer is that the exit slit S2 is fixed, the grating G moves linearly, and the grating G and the entrance slit are arranged so that both the entrance and exit slits and the grating are located on a Rowland circle with a constant radius. They are connected at a point where the angle of incidence α of the light with respect to the grating G is constant. Since the O-order light of the diffraction grating is in the direction of specularly reflected light relative to the incident light with respect to the grating plane, the exit angle α' of the O-order light with respect to the grating G is constant during the wavelength scanning process and is equal to α. Therefore, a mirror M is provided at a position where the O-order light is received with a fixed positional relationship with the grating G, and the optical trap T absorbs the O-order light reflected by M. The optical trap T is also fixed in position with respect to the grating G. That is, lattice G
The O-order light monitoring mirror M and the optical trap T move integrally. M′, T′ are O at the position of lattice G′
The position of the optical monitor mirror and optical trap is shown. The mirror M is made by depositing gold on molybdenum or the like, and when light enters it, it emits photoelectrons and changes its potential.
The O-order light is monitored based on this potential change. Since this monitor element has a mirror surface and the reflected light is incident on the optical trap T and absorbed, the occurrence of stray light can be prevented by the configuration for O-order light monitoring.

ボーダ型分光器では上述したように格子への光
の入射角が一定であるので、O次光モニタ用鏡及
び光トラツプは格子Gと一体的にしておけばよく
機構的に簡単である。しかしイーグル型の場合、
波長走査に伴つて格子への光の入射角が変化する
ので、O次光モニタ用鏡及び光モニタを格子と一
体的にしておくわけには行かず、それらの移動機
構が必要となる。本発明はオフプレーンイーグル
型分光器において、簡単なO次光モニタ用鏡の移
動機構を提供しようとするものである。以下実施
例によつて本発明を説明する。
In the border-type spectrometer, since the angle of incidence of light on the grating is constant as described above, the O-order light monitoring mirror and the optical trap can be integrated with the grating G, which is mechanically simple. However, in the case of eagle type,
Since the angle of incidence of light on the grating changes with wavelength scanning, it is not possible to keep the O-order light monitoring mirror and the optical monitor integral with the grating, and a mechanism for moving them is required. The present invention aims to provide a simple moving mechanism for a mirror for monitoring O-order light in an off-plane Eagle type spectrometer. The present invention will be explained below with reference to Examples.

第1図は本発明の一実施例の平面図である。S
1,S2は入射スリツト及び出射スリツトであ
る。第1図ではこれらは一つに画かれているが同
図の紙面に垂直の方向で位置がずれており、第2
図に示すような位置関係になつている。即ち入射
スリツトS1と出射スリツトS2とはローランド
円の面をはさんで上下に位置している(off−
plane)。Gは波長走査範囲の中心波長における回
折格子の位置を示し、Oはそのときのローランド
円の中心である。回折格子Gは波長走査の際入出
射スリツトS1,S2方向に直線移動を行うと共
に常にローランド円に沿うように向きが変えられ
る。G′は上記中心波長とは異る一つの波長に対
する回折格子の位置を示し、O′はそのときのロ
ーランド円の中心である。オフプレーンイーグル
型分光器はこのような構成であるから波長走査に
伴つて回折格子への光の入射角αが変化する。
FIG. 1 is a plan view of one embodiment of the present invention. S
1 and S2 are an entrance slit and an exit slit. In Figure 1, these are drawn as one, but their positions are shifted in the direction perpendicular to the page of the figure, and the second
The positional relationship is as shown in the figure. That is, the entrance slit S1 and the exit slit S2 are located above and below the surface of the Rowland circle (off-
plane). G indicates the position of the diffraction grating at the center wavelength of the wavelength scanning range, and O is the center of the Rowland circle at that time. During wavelength scanning, the diffraction grating G moves linearly in the directions of the input and output slits S1 and S2, and its direction is always changed along the Rowland circle. G' indicates the position of the diffraction grating for one wavelength different from the above-mentioned center wavelength, and O' is the center of the Rowland circle at that time. Since the off-plane Eagle type spectrometer has such a configuration, the incident angle α of light to the diffraction grating changes as the wavelength is scanned.

1は送りねじであつて格子Gの中心波長位置に
おけるO次光Dの光束中心と直交しており、O次
光モニタ用鏡Mはこの送りねじ1に螺合している
ナツト2に回動可能に取付けられている。送りね
じ1は波長走査と連動して駆動せられ、O次光モ
ニタ用鏡Mが回折格子GからのO次光に追従する
ようになつている。格子Gの中心波長位置に対す
るモニタ用鏡Mの位置において、同鏡は送りねじ
1と45゜の角度従つてO次光の同鏡への入射角が
45゜になつていて、同鏡に入射したO次光は送り
ねじ1と平行な方向に反射され、送りねじ1の延
長方向にある光トラツプTに入射して吸収され
る。波長走査に伴いモニタ用鏡Mは送りねじ1に
沿い移動するが送りねじ1とO次光とのなす角は
45゜よりずれるので、波長走査に伴いモニタ用鏡
を少くし回転させる必要がある。この回転角は中
心波長位置におけるO次光Dと他の波長位置にお
けるO次光D′とのなす角βの1/2であり、波長走
査の一端から他端へと単調に変化する。第3図は
このモニタ用鏡Mの回転のための機構で、送りね
じ1と略平行してガイド棒3が配置され、ナツト
2の側面の溝4に嵌つていてナツト2の回り止め
になつていると共にモニタ用鏡Mを回転させるカ
ムとなつている。即ち鏡Mは腕5が固定してあ
り、腕5はばね6によつて第3図Aで反時計回り
に付勢されており、腕5の端のローラ7が上記ガ
イドに当接しているが、ガイド3は送りねじ1と
平行より若干傾いていて、鏡Mが分光器の中心波
長位置にあるとき、送りねじ1に対し45゜の傾き
となるようにしてある。ガイド3が送りねじ1に
対して若干傾いていることにより、鏡Mはその移
動に伴つて単調に回動し、O次光の反射光は常に
近似的に送りねじ1と平行であり、従つてトラツ
プTは波長走査に伴つて動かす必要がない。
1 is a feed screw which is orthogonal to the center of the luminous flux of the O-order light D at the center wavelength position of the grating G, and the O-order light monitoring mirror M is rotated by a nut 2 screwed onto this feed screw 1. installed as possible. The feed screw 1 is driven in conjunction with wavelength scanning, so that the O-order light monitoring mirror M follows the O-order light from the diffraction grating G. At the position of the monitoring mirror M with respect to the center wavelength position of the grating G, the mirror is at an angle of 45° with the feed screw 1, so that the incident angle of the O-order light to the mirror is
The angle is 45 degrees, and the O-order light incident on the mirror is reflected in a direction parallel to the feed screw 1, enters the optical trap T in the extending direction of the feed screw 1, and is absorbed. The monitor mirror M moves along the feed screw 1 as the wavelength scans, but the angle between the feed screw 1 and the O-order light is
Since it deviates from 45 degrees, it is necessary to rotate the monitor mirror a little while scanning the wavelength. This rotation angle is 1/2 of the angle β between the O-th order light D at the center wavelength position and the O-th order light D' at other wavelength positions, and changes monotonically from one end of the wavelength scan to the other end. Fig. 3 shows a mechanism for rotating the monitor mirror M. A guide rod 3 is arranged approximately parallel to the feed screw 1, and is fitted into a groove 4 on the side of the nut 2 to prevent the nut 2 from rotating. It also serves as a cam for rotating the monitor mirror M. That is, the arm 5 of the mirror M is fixed, and the arm 5 is biased counterclockwise in FIG. 3A by a spring 6, and the roller 7 at the end of the arm 5 is in contact with the guide. However, the guide 3 is slightly inclined from being parallel to the feed screw 1, so that when the mirror M is at the center wavelength position of the spectrometer, it is inclined at an angle of 45 degrees with respect to the feed screw 1. Since the guide 3 is slightly inclined with respect to the feed screw 1, the mirror M rotates monotonically as the guide 3 moves, and the reflected light of the O-order light is always approximately parallel to the feed screw 1. Therefore, the trap T does not need to be moved in conjunction with wavelength scanning.

第4図は本発明の他の実施例を示す。S1,S
2は第2図の例と同じ入射及び出射スリツトでG
は回折格子である。L1,L2は等長のリンクで
夫々の長さはローランド円の半径に等しく、リン
クL1の一端は入出射スリツトS1,S2の下方
位置(図では紙面の向う側)において枢止されて
おり、リンクL2の一端に同リンクと直交するよ
うに格子Gが固定してある。リンクL1,L2の
連結点がローランド円の中心になる。回折格子G
はまた直線ガイド溝Xに沿つて移動するようにな
つている。波長走査は格子Gを溝Xに沿つて摺動
させることにより行われる。格子Gには第5図に
示すような遊星歯車機構が取付けられている。第
5図で内歯車Bは回折格子Gと一体的であり、中
心歯車Aと内歯車Bとの間に介在させた遊星歯車
Cはガイド溝Xに嵌合された滑子(不図示)に枢
着されている。中心歯車Aの軸は中空軸で格子G
の中心軸が貫通している。格子Gの中心軸は上記
滑子に枢支されている。従つて中心歯車Aは回折
格子Gに枢着されたことになつており、格子Gが
ガイド溝Xに対して角αだけ回転したとき、中心
歯車Aは角2αだけ回転するようにしてある。こ
の中心歯車Aに第5図の腕Eが固定してある。腕
Eは管とそれに挿入された棒とよりなつていて伸
縮可能であり、ガイド溝Xに対し常に2α(αは
リンクL2とガイド溝Xとのなす角、可変)の角
を挟んでいる。Yは第1図における送りねじ1に
対応するガイド溝で、中心波長に対応する回折格
子Gの位置における腕Eの方向と直交しており、
この溝に滑子Hが摺動可能に嵌合している。滑子
Hには第5図に示したのと全く同じ遊星歯車機構
が設けられており、腕Eの端が中心歯車Aに固定
されている。Aの外側の内歯車BにO次光モニタ
用鏡Mが固定されている。鏡Mの中心軸が滑子H
に枢止されている。この構成により、腕Eの溝Y
に対する回転角の半分の角度だけO次光モニタ用
鏡Mが回転する。従つて中心波長位置において、
鏡MがガイドYに対して45゜をなすようにセツト
しておけばO次光は常に正しくガイドYの方向に
反射される。
FIG. 4 shows another embodiment of the invention. S1,S
2 has the same entrance and exit slits as the example in Figure 2, and G
is a diffraction grating. L1 and L2 are links of equal length, and the length of each is equal to the radius of the Roland circle. One end of link L1 is pivoted at a position below the input and output slits S1 and S2 (on the opposite side of the paper in the figure). A lattice G is fixed to one end of L2 so as to be orthogonal to the link. The connection point between links L1 and L2 becomes the center of the Roland circle. Diffraction grating G
is also adapted to move along the linear guide groove X. Wavelength scanning is performed by sliding the grating G along the grooves X. A planetary gear mechanism as shown in FIG. 5 is attached to the grid G. In Fig. 5, the internal gear B is integral with the diffraction grating G, and the planetary gear C interposed between the central gear A and the internal gear B is connected to a slider (not shown) fitted in the guide groove X. It is pivoted. The shaft of the central gear A is a hollow shaft with a lattice G
The central axis passes through it. The central axis of the lattice G is pivotally supported by the slider. Therefore, the central gear A is pivotally attached to the diffraction grating G, so that when the grating G rotates by an angle α with respect to the guide groove X, the central gear A rotates by an angle 2α. An arm E shown in FIG. 5 is fixed to this central gear A. The arm E is made up of a tube and a rod inserted therein, and is expandable and retractable, and always holds an angle of 2α (α is the angle formed by the link L2 and the guide groove X, variable) with respect to the guide groove X. Y is a guide groove corresponding to the feed screw 1 in FIG. 1, which is perpendicular to the direction of the arm E at the position of the diffraction grating G corresponding to the center wavelength;
A slider H is slidably fitted into this groove. The slider H is provided with a planetary gear mechanism exactly the same as that shown in FIG. 5, and the end of the arm E is fixed to the center gear A. An O-order light monitoring mirror M is fixed to an internal gear B outside A. The central axis of the mirror M is the name H
It is pivoted on. With this configuration, the groove Y of the arm E
The O-order light monitoring mirror M rotates by half the rotation angle relative to the rotation angle. Therefore, at the center wavelength position,
If the mirror M is set at 45 degrees to the guide Y, the O-order light will always be correctly reflected in the direction of the guide Y.

本発明は上述したような構成で、O次光モニタ
用鏡の移動方向が回折格子の中心波長位置におけ
るO次光の方向と直交する方向なので、他の何れ
の方向を採るより移動距離が少くてすみ、かつO
次光モニタ用鏡によるO次光の反射方向を同鏡の
移動方向と平行にしたので、同鏡の振り角はきわ
めて小さく、これらの結果O次光モニタ用鏡の移
動機構は小型簡単となり、光トラツプは固定した
まゝでよいのでO次光モニタ装置を設けたオフプ
レーンイーグル型分光装置全体として簡単な構成
が得られる。
The present invention has the above-described configuration, and since the moving direction of the O-order light monitoring mirror is perpendicular to the direction of the O-order light at the center wavelength position of the diffraction grating, the moving distance is smaller than in any other direction. Tesumi, KatsuO
Since the direction in which the O-order light is reflected by the mirror for monitoring the O-order light is parallel to the direction in which the mirror moves, the swing angle of the mirror is extremely small.As a result, the mechanism for moving the O-order light monitor mirror is small and simple. Since the optical trap may remain fixed, the off-plane Eagle type spectrometer equipped with the O-order optical monitor device can have a simple configuration as a whole.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例の平面図、第2図は
同じく側面略図、第3図は上記実施例におけるO
次光モニタ用鏡移動機構を示し、同図Aは平面
図、同図Bは側面図、第4図は本発明の他の実施
例の平面図、第5図は同実施例で用いられている
遊星歯車機構の平面図、第6図はボーダ型分光器
の平面図である。 S1……入射スリツト、S2……出射スリツ
ト、G……回折格子、M……O次光モニタ用鏡、
T……光トラツプ、1……送りねじ、2……ナツ
ト、3……ガイド棒、L1,L2……リンク、
X,Y……ガイド溝。
FIG. 1 is a plan view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic side view, and FIG. 3 is a schematic diagram of an embodiment of the invention.
The mirror moving mechanism for the next light monitor is shown in which Figure A is a plan view, Figure B is a side view, Figure 4 is a plan view of another embodiment of the present invention, and Figure 5 is a mechanism used in the same embodiment. FIG. 6 is a plan view of a border-type spectrometer. S1...Incidence slit, S2...Output slit, G...Diffraction grating, M...O-order light monitoring mirror,
T...Optical trap, 1...Feed screw, 2...Nut, 3...Guide rod, L1, L2...Link,
X, Y...Guide groove.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 分光素子として回折格子を用い、入射光と略
同じ方向から目的の波長の光を取出すように構成
された分光器において、走査波長範囲の略中心の
波長が出口スリツトから出射するようにしたとき
の回折格子からのO次光の方向と略直交し、スペ
クトルの展開方向に延びたガイドに沿い移動可能
で、回折格子のO次光を受光し上記ガイドと平行
な方向に反射させるO次光モニタ用鏡を設けたこ
とを特徴とする分光装置。
1. In a spectrometer that uses a diffraction grating as a spectroscopic element and is configured to extract light of a target wavelength from approximately the same direction as the incident light, when the wavelength approximately at the center of the scanning wavelength range is made to exit from the exit slit. The O-order light is movable along a guide that is substantially orthogonal to the direction of the O-order light from the diffraction grating and extends in the direction of spectrum development, and receives the O-order light of the diffraction grating and reflects it in a direction parallel to the guide. A spectroscopic device characterized by being equipped with a monitor mirror.
JP1375682A 1982-01-30 1982-01-30 Spectroscopic device Granted JPS58131522A (en)

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JP6853569B2 (en) * 2017-02-06 2021-03-31 西進商事株式会社 Monochromator

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