SU1038813A1 - Спектральный прибор - Google Patents

Abstract

1. СПЕКТРАЛЬНЫЙ ПРИБОР, содержащий оптически св занные входную диафрагму со щел ми, два коллиматорных сферических зеркальных объектива , две плоские дифракционные решетки, два фокусирующих зеркальных объектива, два согласующих отражател , промежуточную и выходную диафрагмы со щел ми, отличаЪщ и й- с   тем, что, с целью повышени  качества изображени  путем устранени  комы -и астигматизма, дифракционные решетки установлены в плоскост х, отсто щих на двойное фокусное рассто ние от соответствующих коллима.торных и фокусирующих объективов, а согласующие отражатели установлены на оптической оси прибора, который дополнительно снабжен двум  плоскими отражател ми установленными на оптический оси, один из которых установлен за входной диафрагмой между первым коллиматорным объективом и первой дио фракционной решеткой, а второй перед выходной диафрагмой между второй дифракционной решеткой и вторым фокусирующим объективом. С 00 оо

Description

2.Прибор по п.1, о т л и ч а ю 1Д и и с   тем, что, с целью посто нства кривизны лин-ий по спектру, между коллиматорным объективом и согласующим отражателем и между фокусирующим объективом и вторым согласующим отражателем установлены плоские зеркала,

3.Прибор по п. 2, о т л и ч а ю - щ и и с   тем, что один из указанных отражателей выполнен в виде двойного зеркала.

4. Прибор по П.1, отличаю щ и и с   тем, что он снабжен мениском и положительной линзой , установленными за входной или перед выходной диафрагмами .

Изобретение относитс  к техниче кой, физике и может быть использова при создании светосильных монохром торов и спектрометров высокого раз шени . Известны светосильные спектроме ры с плоскими дифракционными решет ками, в которых входна  и выходна  диафрагмы выполнены в виде одно-ил двумерного набора щелей, расположе ных случайным или регул рным образом , например в соответствии с каким-либо кодом fl 3 и 1.23. .Недостатком указанных приборов, построенных по схемам Литтрова или Эберта-Фасти, например растровых или матричных спектром€;тров,  вл ютс  низкое качество изображени  и высокий уровень мешающего излу- чени , Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  спектральный прибор, содер жащий оптически св занные входную диафрагму со щел ми, два коллиматор ных сферических зеркальных объектив две плоские дифракционные решетки, два фокусирующих сферических зеркальных объектива, два согласующих отражател , промежуточную и выходную диафрагмы со щел ми Сз1, Известный спектральный прибор представл ет собой двойной монохроматор , образованный двум  последова тельно установленными одиночными монохроматорами, выполненными по Схеме Литтрова, поэтому функции кол лиматорного И фокусирующего объективов в каждом из них выполн ет одно сферическое зеркало; входнеш, промежуточна  и выходна  диафрагмы выполнены в виде набора из двух пр мых щелей, а согласующие отражатели смещены относительно оптиче ской оси. Многощелевой спектральный прибор прототип, как и другие- известные многощелевые спектрометры, не обеспечивает высокого качества изображени , поскольку кома и астигматизм каждого одиночного монохроматора по схеме Лнттрова ничем не компенсируетс  и, следовательно,  вл ютс  аддитивными. Кроме того, в известном приборе не обеспечиваетс  посто нство кривизны спектральных линий по спектру в процессе сканировани , что прийодит к падению реальной разрешающей силы и потер м выдел емого потока излучени , т.е. к ухудшению характеристик, имеющих Особое значение дл  многощелевых спектральных приборов. Цель изобретени  - повышение качества изображени  спектра при посто нной кривизне спектральных линий по спектру во все рабочем спектральном интервале прибора путем устранени  комы и астигматизма. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в спектральном приборе, содержащем оптически св занные входную диафрагму со щел ми, два коллиматорных сферических зеркальных объектива, две плоские дифракционные решетки, два фокусирующих зеркальных объектива, два согласующих отражател , промежуточную и выходную диафрагмы со щел ми, дифракционные решетки установлены в плоскост х, Отсто щих на двойное фокусное рассто ние от соответствующих коллимагорных и фокусирующих объективов, а согласующие отражатели установлены на оптической оси прибора, который дополнительно снабжен двум  плоскими отражател ми, установленными на оптической оси, один из которых, установлен за входной диафрагмой между первым коллиматорным объективом и первой дифракционной решеткой, а второй - перед выходной -диафрагмой между второй дифракционной решеткой и вторым фокусирую|Дим объективом. Меноду коллиматорНЕлм объективом и согласующим отражателем и между фокусирующим объективом и вторым согласующим отражателем установлены плоские зеркала.

Причем один из указанных отражателей может быть выполнен в виде двойного зеркала.:

Спектральный прибор может быть снабжен мениском и положительной линзой, установленными за входной или перед выходной диафрагмами.

На чертеже приведена схема, состо ща  из двух последовательно расположенных аналогичных оптических систем.

В каждой системе имеетс  входна  диафрагма 1 или 2 {дл  -второй оптической системы функцию входной диафрагмы выполн ет промежуточна  диафрагма прибора), плоска  дифракционна  решетка 31 и 32, два сферических , зеркальных объектива: колл .иматорный 4.1 и .4.2 и фокусирующий 5.1 и 5.2, два согласующих .отражател , выполненные в виде двух плоск зеркал 6.1 и 6.2, установленных на оптической оси прибора, плоские зеркала 7.1 и 7.2 и выходна  диафрагма 2 и 8 (дл  первой оптической системы функцию выходной диафрагмй выполн ет промежуточна  диафрагма) и плоский отражатель 9.1 и 9.2,

В первой оптической системе плоский отражатель 9.1 установлен за входной диафрагмой 1 на отрезке оптической оси прибора между первым коллиматорным объективом 4.1 и первой дифракционной решеткой 3.1 под острым углом, например 45, к оптической оси. Рабоча  поверхность отражател  9.1 обращена к объективу 4.1. Во второй системе плоский отражатель 9.2 установлен перед выходной диафрагмой 8 на отрезке оптической оси прибора между второй дифракционной решеткой 3.2 и вторым фокусирующим объективом 5.2. Рабоча  поверхность отражател  9.2 обращена к объективу 5.2. Кроме того, втора  система может быть снабжена мениском 10 и положительной (желательно плосковыпуклой) линзой 11, установленными между плоским отражателем 9.2 и выходной диафрагмой 8

Если позвол ют конструктивные соображени , все объективы 4.1, 4.2 5.1 и 5.2 целесообразно выполнить с одинаковым фокусным рассто нием f Дифракционные решетки 3.1 и 3.2 имеют идентичные характеристики и расположены друг под другом в одной плоскости, отсто щей на двойном фокусном рассто нии от соответствующи объективов 4.1, 4.2 и 5.1,5.2, т.е. 0, Од

Входна  1 и выходна  8 диафрагмы выполнены в виде одинаковых наборов щелей. В простейшем случае каждый набор состоит из единственной щели. Однако дл  увеличени  полезного ПОТОКЯ м-а пч/иоиио

через спектральный прибор, рекомендуетс  выполнить прибор многощелевым . Например, число щелей в каждом наборе может быть равным 2;4 и т.д. причем все щели расположены в один р д. В этом случае спектральный прибор , как и прототип, представл ет собой многощелевой двойной монохроматор , в котором кажда  оптическа  система соответствует одиночному монохроматору. -Возможно также выполнение диафрагм 1 и 8 и в виде матрицы щелей с построчно-хаотическим или регул рным расположением щелей, например в соответствии с матрицами Адамара, В отличие от прототипа, все щели входной и выходной диафрагм выполнены криволинейными с радиусом кривизны R

tg ( (1

R f

где « и р - соответственно углы падени  и дифракции решеток 3.1 и 3.2. Например, при f 500 мм и оС - fb бО мм. Промежуточна  диафрагма 2 в данном случае может быть выполнена в виде окна с размерами, соответствующими размерам диафрагм 1 и 8. При этом обе дифракционные решетки могут быть выполнены на общей подложке , т.е. представл тьсобой верхнюю и нижнюю части одной решетки. При использовании в качестве . двойного монохроматора прибор работает следующим образом.

Излучение поступает в первый монохроматор через входную дийфрагму 1 отражаетс  пер1вым плоским отражателем 9.1, коллимируетс  сферическим зеркальным объективом 4.1, разлагаетс  в спектр первой дифракционной решеткой 3.1, отражаетс  от плоского зеркала 6.1, фокусируетс  сферическим зеркальным объективом 5.1 в плоскости промежуточной диафрагмы 2 (после отражени  от плоского зеркала 7.1). Монохроматизированное излучение, дл  которого угол падени  равен , а угол дифракции Р, проходит через промежуточную диафрагму 2 во второй одиночный монохроматор, направл етс  плоским зеркалом 7.2 на второй коллиматорный объектив 4.2 параллельным пучком падает на плоское зеркало 6.2,- вторично разлагаетс  в спектр второй дифракционной решеткой 3.2, затем вторым фокусирующим объективом 5.2 направл етс  на второй плоский отражатель 9.2, а от него - на выходную диафрагму 8. Через выходную диафрагму проходит только поток с длиной волны, дл  которой выполн етс  условие

tg(-«rJi) Л. .

Claims (4)

1. СПЕКТРАЛЬНЫЙ ПРИБОР, содержащий оптически связанные входную диафрагму со щелями, два коллиматорных сферических зеркальных объектива, две плоские дифракционные решетки, два фокусирующих зеркальных объектива, два согласующих отражателя, промежуточную и выходную ди афрагмы со щелями, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изображения путем устранения комы -и астигматизма, дифракционные решетки установлены в плоскостях, отстоящих на двойное фокусное расстояние от соответствующих коллиматорных и фокусирующих объективов, а согласующие отражатели установлены на оптической оси прибора, который дополнительно снабжен двумя плоскими отражателями, установленными на оптический оси, один из которых установлен за входной диафрагмой между первым коллиматорным объективом и первой дифракционной решеткой, а второй перед выходной диафрагмой между второй дифракционной решеткой и вторым фокусирующим объективом.

2. Прибор по π .1, отличаю щ и й с я тем, что, с целью постоянства кривизны линий по спектру, между коллиматорным объективом и согласующим отражателем и между фокусирующим объективом и вторым согласующим отражателем установлены плоские зеркала,

3. Прибор по п.2, отличающий с я тем, что один из указанных отражателей выполнен в виде двойного зеркала.

4. Прибор по п.1, отличаю щ и й с я тем, что он снабжен мениском и положительной линзой, установленными за входной или перед выходной диафрагмами.