SU1700386A1 - Дифракционный полихроматор - Google Patents

Description

1

(21)4772576/25

(22)14.11.89

(46) 23.12.91. Бюл. №47

(72) Е.А.Соколова

(53)535,853(088.8)

(56)Стожарова К.А. Вогнута  голографиче- ска  дифракционна  решетка в схеме с фокусировкой на круге Роуланда.

Оптико-механическа  промышленность , 1981, № 12,30-32.

Виноградов А.В. и др. Зеркальна  рентгеновска  оптика, Л.: 1989, с. 288,

(54)ДИФРАКЦИОННЫЙ ПОЛИХРОМАТОР

(57)Изобретение относитс  к оптическому спектральному приборостроению. Цель изобретени  - увеличение разрешающей способности и отношени  сигнал-шум. В по- лихроматоре осветитель содержит сферическое вогнутое зеркало, фокусирующее

излучение источника на входную щель. Угол F между нормалью к вогнутому зеркалу и направлением на входную щель удовлетвор ет условию F arctg , где А I Т г

угол падени  излучени  на дифракционную решетку; ft - угол дифракции дл  выходной щели, установленной в середине рабочего спектрального диапазона; С 0,5-1. Рассто ни  гот источника излучени  до вогнутого зеркала и от вогнутого зеркала до входной щели определ етс  условием г R cosF, где R - радиус кривизны зеркала. За счет компенсации астигматизма второго пор дка полихроматор обеспечивает в 2-4 раза лучшую полуширину аппаратной функции и ширину подошвы линии по сравнению с прототипом. 1 ил.

Изобретение относитс  к оптическому спектральному приборостроению.

Известны полихроматоры с вогнутыми дифракционными решетками, предназначенные дл  работы в различных област х спектра.

При достаточно высокой разрешающей способности они обладают большими габаритами и низкой светосилой. Увеличение светосилы и уменьшение габаритов прибо- . ров, построенных по тем же оптическим схемам , приводит к резкому ухудшению разрешающей способности и отношени  сигнал/шум.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению  вл етс  полихроматор, содержащий осветитель , входную щель, вогнутую дифракционную решетку и кассету с выходными щел ми. Така  конструкци  полихроматора при большой дисперсии обладает значительным астигматизмом второго пор дка, который ухудшает разрешающую способность и снижает отношение сигнал-шум.

Цель изобретени  - увеличение разрешающей способности и отношени  сигнал/шум .

Указанна  цель достигаетс  тем, чго в дифракционном полихроматоре, содержащем оптически св занные осветитель, снаб- женный источником излучени  и вогнутым зеркалом, входную щель. BOI нутую дифракXI

О

о

GO 00 О

ционную решетку и кассету С выходными щел ми, вогнутое зеркало осветител  выполнено сферическим, а угол F между, нормалью к нему и оптической осью, соедин ющей вогнутое зеркало с входной щелью, удовлетвор ет условию F

tg A - ctg В . arctgi г где Угол межДУ °пти

I i j

ческой осью, соедин ющей входную щель с вогнутой дифракционной решеткой и нормалью к ней; / - угол между нормалью к вогнутой дифракционной решетке и оптической осью соедин ющей вогнутую дифракционную решетку с в-ыходной щелью, размещенной в середине рабочего спектрального диапазона, С 0,5-1, при этом рассто ни  гот источника излучени  до вогнутого зеркала и от вогнутого зеркала до входной щели удовлетвор ют соотношению г R cosF, где R - радиус кривизны вогнутого зеркала,

На чертеже показана схема дифракционного полихроматора.

Полихроматор содержит щель 1,  вл ющуюс  источником излучени  осветител , зеркало 2 осветител , входную щель 3, дифракционную решетку 4 и кассету 5 с выходными щел ми. Входна  щель 3 полихроматора может быть выполнена как в виде диафрагмы, так и в виде зеркального коллектива. Входной щелью осветител  может служить источник или его изображение,

Полихроматор работает следующим образом .

Излучение, вошедшее в осветитель через щель 1, попадает на зеркало 2, отражаетс  от него, а через входную щель 3 полихроматора попадает на вогнутую дифракционную решетку 4. Дифрагированное излучение различных длин волн фокусируетс  на выходных щел х кассеты 5, расположенных на круге Роуланда. Соотношени  между параметрами оптической схемы получены следующим образом. Член разложени  в степенной р д функции оптического пути, соответствующий астигматизму второго пор дка, вычисл етс  по формуле

... R sin А (1 - К) R Sin,6

р1 - Л1 CL

гГ1

где г - рассто ние от входной щели 3 до решетки 4;

г1 - рассто ние от решетки 4 до выходной щели на кассете 5;

К- коэффициент астигматизма первого пор дка решетки 4, работающей в дайной оптической схеме.

Дл  того, чтобы астигматизм второго пор дка зеркала и решетки взаимно компенсировались , необходимо выполнение услови 

р.,Реш - Fi3ep

Учитыва , что на круге Роуланда г Rx xcos А, г R cos Д коэффициент астигматизма зеркала равен (-2cosF), и обозначив С (1-К) решетки, можно записать

F arctgm

Принима  во внимание тот факт, что в современных полихроматорах используютс  решетки с искривленными штрихами, обладающими свойством компенсации астигматизма, можно считать, что коэффициент астигматизма решетки не превышает 0,5, следовательно С 0,5-1. По изложенной выше методике были рассчитаны параметры оптической схемы полихроматора с решеткой 2400 , с радиусом кривизны

500 мм, размером 40x30 мм и сферическим зеркалом с радиусом кривизны 500 мм, угол падени  излучени  на которое равен 9°. Преимущества полихроматора по сравнению с прототипом продемонстрированы в

таблице, в которой приведеныполуширина аппаратной функции (АФ) и ширина подошвы аппаратной функции (ПАФ), от которой в значительной степени зависит величина отношени  сигнал/шум, дл  насто щего полихроматора и прототипа с решетками 2400 и 3600 штр/мм.

Как видно из таблицы, насто щий поли- хроматор обеспечивает в 2-4 раза лучшую полуширину аппаратной функции и ширину

подошвы линии, чем прототип.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Дифракционный Полихроматор, содержащий оптически св занные осветитель, снабженный источником излучени  и вогнутым зеркалом, входную щель, вогнутую дифракционную решетку и кассету с выходными щел ми, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  разрешающей способности и отношени  сигнал/шум, вогнутое зеркало осветител  выполнено сферическим, а угол F между нормалью к нему и оптической осью, соедин ющей вогнутое зеркало с входной щелью, удовлетвор ет условию F

   arctg , где А-угол между оптической осью, соедин ющей входную щель с вогнутой дифракционной решеткой и нормалью к ней; р - угол между нормалью к вогнутой дифракционной решетке и оптической осью, соедин ющей вогнутую дифракционную решетку с выходной щелъю, размещенной в середине рабочего спектрального диапазона; С 0,5-1, при этом рассто ни  гот источника излучени  до вогнутого зеркала и от вогнутого зеркала до

   входной щели удовлетвор ют соотношению где R

   г R cosF, радиус кривизны вогнутого зеркала.